風(fēng)力發(fā)電電氣控制技術(shù)及應(yīng)用研究

芮寧科

摘要：對于風(fēng)力發(fā)電電氣控制技術(shù)來說，在實(shí)踐階段中對于電能轉(zhuǎn)換要求非常高。因此為了達(dá)到風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行要求，本文結(jié)合筆者多年工作實(shí)際，對電力發(fā)電電氣控制技術(shù)要點(diǎn)進(jìn)行研究。希望通過相關(guān)分析后，可給類似工程提供借鑒。

關(guān)鍵詞：風(fēng)力發(fā)電;電氣控制;技術(shù);應(yīng)用

引言

21世紀(jì)全球?qū)δ茉磫栴}非常重視，在實(shí)踐中如何采取有效的方式獲取電能滿足新能源發(fā)展需求，是非常關(guān)鍵的一項(xiàng)內(nèi)容。風(fēng)力發(fā)電是新能源方式之一，在實(shí)踐階段中能夠?qū)L(fēng)能合理利用轉(zhuǎn)換為電能，可以減少傳統(tǒng)發(fā)電形成的能耗問題。但是在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中，受到技術(shù)因素、環(huán)境因素的影響，能源消耗問題還是存在，因此必須要綜合利用電氣控制技術(shù)，優(yōu)化系統(tǒng)運(yùn)行效果，保證電能供給量能滿足實(shí)際需求。

1風(fēng)力發(fā)電及電氣控制技術(shù)概述

1.1風(fēng)力發(fā)電

顧名思義風(fēng)力發(fā)電主要是利用風(fēng)能實(shí)現(xiàn)電能轉(zhuǎn)換的一種方式。風(fēng)力發(fā)電具備環(huán)保性、節(jié)能性，通過風(fēng)能的合理利用達(dá)到緩解能源緊張、控制環(huán)境污染等問題。就我國目前現(xiàn)狀看來在風(fēng)力發(fā)電研究中我國最近幾年以來得到了一定的成績。但是在獲得相關(guān)成績的過程中，也遇到了相關(guān)的問題，即是如何實(shí)現(xiàn)高能的能量保恒，提升發(fā)電效率問題。故而，在風(fēng)力發(fā)電中需要對電氣控制技術(shù)進(jìn)行研究，通過有效的技術(shù)應(yīng)用滿足風(fēng)力發(fā)電需求。

1.2電氣控制技術(shù)

對于電氣控制技術(shù)主要是聯(lián)合多種元件方式，滿足控制需求，能夠?qū)⑾到y(tǒng)的可靠性和安全性提升。就目前現(xiàn)狀來說電氣控制技術(shù)在風(fēng)力發(fā)電建設(shè)領(lǐng)域中得到了良好的效果。但是在具體應(yīng)用時(shí)需要針對風(fēng)能的利用效率進(jìn)行考慮，做好風(fēng)力發(fā)電效率的考量，做好電氣控制系統(tǒng)的控制范圍。由于風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行環(huán)境較為惡劣，在電氣控制層面需要考慮實(shí)際需求，做好預(yù)期和現(xiàn)實(shí)差距的控制，保證系統(tǒng)的運(yùn)行效果能得到提升。

1.3風(fēng)力發(fā)電機(jī)組

風(fēng)力發(fā)電機(jī)組主要作用在于風(fēng)能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，而后通過機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的構(gòu)成包含代行發(fā)電機(jī)、風(fēng)輪系統(tǒng)、控制系統(tǒng)。按照風(fēng)力發(fā)電機(jī)的特征可知在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組應(yīng)用過程中其主要的目標(biāo)在于：其一，保障機(jī)組的安全運(yùn)行，能夠達(dá)到風(fēng)能的轉(zhuǎn)換需求，并且在并網(wǎng)之后有效的利用電能;其次通過利用信息技術(shù)對機(jī)組的運(yùn)行參數(shù)以及狀態(tài)管理，對機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行優(yōu)化;第三可以優(yōu)化機(jī)組的運(yùn)行功率，通過不同技術(shù)的聯(lián)合應(yīng)用，達(dá)到有效的控制目標(biāo)。

2風(fēng)力發(fā)電中電氣控制技術(shù)實(shí)際應(yīng)用

在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中，電氣控制技術(shù)的應(yīng)用可以將發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行效率提升，對于不同類型的電氣控制技術(shù)來說其功能、作用方式存在差異性。對如下常見的電氣控制技術(shù)進(jìn)行分析。

2.1定槳距失速

就目前現(xiàn)狀而言風(fēng)力發(fā)電發(fā)展難點(diǎn)主要停留在設(shè)備不夠完善層面，在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)建設(shè)的過程中，由于將主要精力放在合理功能上面，對于輔助功能的作用不夠重視，導(dǎo)致電氣控制難度增加。因此，在該項(xiàng)工作開展時(shí)需要嚴(yán)格的按照規(guī)范要求，做好電氣控制技術(shù)的利用，提升風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)能力。定槳距失速在結(jié)合傳統(tǒng)技術(shù)以及現(xiàn)代技術(shù)后，其效果得到了強(qiáng)化，能給系統(tǒng)運(yùn)行軌跡奠定穩(wěn)固基礎(chǔ)。系統(tǒng)運(yùn)行效率自然也得到提升。一般情況下處于工作狀態(tài)之下的發(fā)電機(jī)組，采用的運(yùn)行方式為并網(wǎng)運(yùn)行方式，只有穩(wěn)定性強(qiáng)才能將發(fā)電機(jī)組的效果發(fā)揮出來。而該技術(shù)的應(yīng)用主要是依托構(gòu)造葉片系統(tǒng)的功能，給控制機(jī)組功率的目標(biāo)奠定了穩(wěn)定的渠道，但是由于系統(tǒng)具備一定的復(fù)雜性，很多無用功能會消耗，導(dǎo)致運(yùn)行機(jī)組的效率下降。故而在往后研究中需要針對此類問題進(jìn)行優(yōu)化改善。

2.2變槳距技術(shù)

對于風(fēng)輪發(fā)電機(jī)組來說，其輸出功率在一定范圍內(nèi)與利用率有著密切的聯(lián)系，輸出功率大小直接關(guān)系到發(fā)電最終效果。在實(shí)踐中變槳距技術(shù)出現(xiàn)，可以將機(jī)組風(fēng)速功率控制，能夠利用漿葉角度轉(zhuǎn)換的方式對風(fēng)能進(jìn)行綜合利用，由于變槳距技術(shù)在應(yīng)用過程中可以確定輸出功率以及風(fēng)能的平衡點(diǎn)，減少扇葉帶來的沖擊荷載問題，提升了系統(tǒng)的運(yùn)行能力。

對于該技術(shù)來說在應(yīng)用時(shí)雖然能夠?qū)L(fēng)能發(fā)電穩(wěn)定性問題解決，但是由于本身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，在發(fā)電的環(huán)節(jié)中需要應(yīng)用到的耗能比較大，導(dǎo)致機(jī)組的運(yùn)行效率下降。變槳距技術(shù)應(yīng)用范圍不是很廣，因此在往后的研究中需要對變槳距技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化，使其能夠擴(kuò)大應(yīng)用范圍。

2.3變速風(fēng)力技術(shù)

一般來說人為因素以及自然因素會給風(fēng)力發(fā)電帶來一定的影響，針對自然因素來說通常是難以避免的，通常情況下，風(fēng)力發(fā)電站的選址在海拔高度比較高的區(qū)域，其目的在于得到更多的風(fēng)量，但是由于地理位置的差異性很容易出現(xiàn)設(shè)備故障現(xiàn)象。在相比之下，人為因素則是可以控制的，人為因素主要體現(xiàn)在電氣控制工作存在違規(guī)操作等方面，給后續(xù)工作開展造成了很大的影響。因此，為了切實(shí)的將風(fēng)力發(fā)電效率提升，在此背景下變速風(fēng)力技術(shù)被提出來且得到了廣泛的運(yùn)用。該技術(shù)核心內(nèi)容在于可以按照風(fēng)速為基礎(chǔ)，調(diào)整風(fēng)電機(jī)組的狀態(tài)，保證發(fā)電頻率效果。同時(shí)在不同風(fēng)速背景下，電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)通常會具備差異性，若想要獲得較大的能源，則會給效率造成影響，此時(shí)需要通過對風(fēng)輪轉(zhuǎn)速進(jìn)行全面的調(diào)整、控制。

2.4混合失速技術(shù)

風(fēng)能源屬于可再生能源，合理的利用風(fēng)能實(shí)現(xiàn)能源節(jié)約是非常重要的一項(xiàng)內(nèi)容。但是由于風(fēng)能具備穩(wěn)定性差，無法大量儲能的因素存在，給風(fēng)能利用造成了一定的影響。但是通過電氣控制技術(shù)的出現(xiàn)，可以對風(fēng)力發(fā)電進(jìn)行全面控制，讓風(fēng)能作用發(fā)揮出來。最近幾年隨著科學(xué)技術(shù)的出現(xiàn)，混合失速技術(shù)在風(fēng)力發(fā)電中得到了廣泛的應(yīng)用，該技術(shù)又稱之為主動時(shí)速技術(shù)，具備變槳距技術(shù)、距漿失速等特點(diǎn)，需要從距漿角度出發(fā)，對風(fēng)能以及風(fēng)速進(jìn)行全面控制實(shí)現(xiàn)高效的能源控制效果。當(dāng)然該技術(shù)也存在一定的局限性，例如受到失速的影響功率輸入受到波動導(dǎo)致控制效益下降。故而在往后的研究中需要加大力度做好全面的技術(shù)優(yōu)化，提升技術(shù)的控制范圍、性能使其滿足工況需求。

2.5電機(jī)變流裝置

針對直驅(qū)式風(fēng)力電機(jī)來說其采用的控制技術(shù)主要以變速恒頻方式為主，通過該技術(shù)的應(yīng)用能夠?qū)崿F(xiàn)無功補(bǔ)償利用效果，可以捕獲很大的風(fēng)能，從發(fā)電機(jī)輸出層面來看電能穩(wěn)定性也得到提升。在該技術(shù)應(yīng)用時(shí)其元件包含以下內(nèi)容：其一，主要以出口交流轉(zhuǎn)向直流輸出的交流器;其二，實(shí)現(xiàn)直流合理控制的控制器;其三，按照系統(tǒng)需求調(diào)整電網(wǎng)直流的變流器。

但是從技術(shù)層面分析變流裝置技術(shù)應(yīng)用重點(diǎn)則體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：首先按照風(fēng)力模型的不確定性作為基礎(chǔ)，通過魯棒控制技術(shù)優(yōu)化機(jī)組運(yùn)行性能;其次可以按照機(jī)組的實(shí)踐情況對控制方式進(jìn)行優(yōu)化使其能夠達(dá)到外部環(huán)境需求;最后可以通過自動診斷的方式對冗余技術(shù)加以應(yīng)用，提升系統(tǒng)的可靠性以及穩(wěn)定性。

3結(jié)論

綜合以上敘述，對于風(fēng)力發(fā)電而言，在實(shí)踐階段中，合理的利用電氣控制技術(shù)，能夠?qū)L(fēng)能向電能進(jìn)行轉(zhuǎn)換，提升轉(zhuǎn)換效率還可以提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，所以在往后的研究中，需要對風(fēng)力發(fā)電電氣控制技術(shù)的應(yīng)用范圍，以及優(yōu)化內(nèi)容進(jìn)行研究，從而提高電氣控制技術(shù)的應(yīng)用效果。

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