風電智能化技術未來發(fā)展方向研究

呼繼樂

摘要：目前我國城市化建設和科技水平的快速發(fā)展，風力發(fā)電是我國的主要能源之一。在快速發(fā)展的人工智能技術背景下，多數(shù)理論及方法已經(jīng)被廣泛引入到能源電力行業(yè)領域中，尤其是在新能源風力發(fā)電行業(yè)得到廣泛應用，包括傳感感知、建模、計算、存儲、傳輸、控制等方面，但是因為風力發(fā)電的區(qū)域都是在一些地廣人稀的地方，從而造成控制系統(tǒng)會出現(xiàn)很多問題，所以智能化控制系統(tǒng)技術出現(xiàn)，如果將其智能化控制技術合理地融入到風力發(fā)電自動化的控制系統(tǒng)中，那么可以促進該行業(yè)持續(xù)穩(wěn)定的發(fā)展，對我國社會經(jīng)濟建設具有著重要的作用，因此要引起足夠的重視。但是因為風力發(fā)電的區(qū)域都是在一些地廣人稀的地方，所以在控制系統(tǒng)中存在很多的問題。如果我們把智能化技術應用到控制系統(tǒng)上，可以達到很好的效果，也可以相對的促進我國風力發(fā)電事業(yè)持續(xù)穩(wěn)定的發(fā)展。

關鍵詞：風電智能化技術;發(fā)展方向;風電機組

引言

風力發(fā)電是我國社會生產(chǎn)中的新型資源，符合節(jié)能環(huán)保和綠色發(fā)展的社會生產(chǎn)理念，在其工作過程中，要加強對設備的控制和管理，以保證其運行安全。同時，在風電機組控制中，需要充分借助互聯(lián)網(wǎng)時代的信息設備和先進技術，這樣不僅可以實現(xiàn)節(jié)能減排和環(huán)境保護，還能夠推動風電機組運行和控制的智能化發(fā)展。

1風電智能化技術的特點和優(yōu)勢

作為可再生能源的風力，我國對風力發(fā)電研究進入到快速發(fā)展的重要性階段，因為風力發(fā)電有著隨機性和間歇性，就會導致在進行大規(guī)模的風電并網(wǎng)時會一定程度上出現(xiàn)影響電網(wǎng)的安全和電力質(zhì)量的問題。為了能夠合理有效地控制出現(xiàn)的功率間歇性和波動性問題，則需要重點對風電設備的有效功率進行平衡。但增加對應的平衡設備又會導致電網(wǎng)側(cè)設備規(guī)模的不斷擴大，從而導致風電設備發(fā)電的效率降低，所以在風力發(fā)電的過程中，最為關鍵的就是智能化技術的應用，可以有效地對電網(wǎng)的整體發(fā)電效率進行提高。

2風電場運維技術現(xiàn)狀

風電場運維是風電場運營管理的重要環(huán)節(jié)之一，其目的在于維持和提高設備可利用率，提升設備的發(fā)電性能并降低運營成本，從而保證風電場在整個生命周期內(nèi)的投資收益率。因此，風電場運維水平對風電機組發(fā)電性能及發(fā)電量有著直接的影響，并決定了整個風電場的經(jīng)濟效益。目前，風電場運維模式主要包括計劃性維護和非計劃性維護。計劃性維護依靠現(xiàn)場運維人員按照運維計劃對風電機組進行維護檢查及消缺，該運維方式存在間斷性和滯后性特點，難以及時發(fā)現(xiàn)風電機組的缺陷。非計劃性維護依靠風電機組監(jiān)控系統(tǒng)的故障告警提示，在機組報出故障后由現(xiàn)場運維人員對故障進行處理。該運維方式受備件、現(xiàn)場環(huán)境及故障發(fā)生時間等因素的影響，易出現(xiàn)故障處理響應慢、風電機組停機時間長等問題。傳統(tǒng)的風電場運維以分散式運維為主，主要表現(xiàn)為機組分散、運維人員分散、備品備件分散，即以單個風電場為單位的分散式運維，風電場間的人力資源和備品備件相互獨立、互不共享。在分散式運維模式下，因無法實現(xiàn)資源共享和集中統(tǒng)一協(xié)調(diào)，各個風電場為保證運維效率，避免機組長時間故障停機，通常在風電場部署充足的運維人員及備品備件，導致風電場運維成本高，難以滿足風電平價時代的要求。同時，傳統(tǒng)的風電場運維方式缺乏統(tǒng)一的運維標準和規(guī)范，運維人員水平參差不齊，風電機組的運行維護和定期檢查缺少有效的運維監(jiān)管，導致部分運維工作流于形式，運維質(zhì)量難以保證，從而無法發(fā)揮機組的最優(yōu)發(fā)電性能，造成發(fā)電量損失，機組的安全性也經(jīng)受到嚴峻考驗。因此，如何在低運維成本的壓力下實現(xiàn)機組運維質(zhì)量的不斷提升、提高機組運行的穩(wěn)定性，這將是風電企業(yè)一個亟待解決的課題。

3利用風電場智能化技術的解決策略

3.1降低電網(wǎng)電壓的控制難度

定速風電機組運行中需要從電網(wǎng)吸收一定的無功功率，雙饋變速風電機組和永磁直驅(qū)風電機組普遍采用定功率因數(shù)方式運行。對于小型風電場采用集中無功補償后，風電場電壓控制問題不大，但對于大型風電場需要風電機組具有一定的無功調(diào)節(jié)能力，這需要通過技術和管理手段促進風電機組制造廠家進行技術改造。國內(nèi)大部分已運行風電機組普遍不具有無功調(diào)節(jié)能力，風電場的無功控制只能通過額外安裝靜態(tài)或動態(tài)無功補償裝置來實現(xiàn)。電網(wǎng)已經(jīng)頒布的一系列標準規(guī)定已經(jīng)提出了無功調(diào)節(jié)的要求，用于指導在建風電場進行無功建設。

3.2極端載荷工況控制技術

風電機組控制容易受到外界自然因素的影響，如強風侵襲和陣風侵襲等，從而導致風電機組運行出現(xiàn)不穩(wěn)定現(xiàn)象，甚至會影響風電機組的運行安全和控制效果。因此，在風電機組控制中還要采用極端載荷工況控制技術，以便于根據(jù)風力大小調(diào)整風電機組的控制方式，從而有效解決風電機組運行中出現(xiàn)的故障和問題。極端載荷工況控制技術主要是在風機模型的基礎上，通過模式識別算法來提前預估風電機組的運行狀態(tài)，并根據(jù)預估結果制定科學的管理控制方式，以此來降低外界因素對風電機組運行的影響。由此可見，在風電機組控制中應用極端載荷工況控制技術，可以有效避免強風等惡劣天氣對風電機組的影響，從而延長風電機組的運行壽命。

3.3神經(jīng)網(wǎng)絡控制技術

對風力發(fā)電系統(tǒng)采用神經(jīng)網(wǎng)絡控制技術，通過對風速數(shù)據(jù)進行觀察，對風速變化情況進行預測。應用神經(jīng)網(wǎng)絡控制器對變槳距風力發(fā)電系統(tǒng)進行控制，可以對Cp-λ特性曲線進行修改，捕獲到風能，將機械負載力矩減小。以風力發(fā)電機動態(tài)特性和風速數(shù)據(jù)作為依據(jù)將自適應控制模型建立起來，應用智能技術觀測數(shù)據(jù)，將規(guī)律尋找出來，基于此預測未來數(shù)據(jù)以及不能直接觀測到的數(shù)據(jù)，由此控制工業(yè)過程。

3.4基于大數(shù)據(jù)平臺的發(fā)電量后評估及增效潛力評估

該創(chuàng)新點從風電場整體的提質(zhì)增效出發(fā)，考慮發(fā)電機組的發(fā)電量提升和潛力評估。對于在役機組而言，其發(fā)電量損失主要包括發(fā)電性能退化造成的損失以及可靠性降低造成的損失。發(fā)電量后評估模型依托大數(shù)據(jù)平臺豐富且完備的數(shù)據(jù)信息，從風電場、單臺機組、故障等多維度評估機組及風電場的電量損失，精準定位電量損失源由，明確機組可靠性提升項點。而增效潛力評估模型，從偏航、葉片對零、安全增功、高風穿越及切入優(yōu)化等維度評估機組發(fā)電性能提升潛力，有針對性地對機組進行優(yōu)化升級，以提升發(fā)電量。

結束語

隨著風電行業(yè)大規(guī)模、快速發(fā)展，風電場低成本運維需求越來越強烈，在風電事業(yè)成熟發(fā)展背景下，構建智能風機預警平臺將有助于實現(xiàn)對風機系統(tǒng)運行工況的實時采集、動態(tài)監(jiān)督和智能預警。這就使得一些潛在的故障，能夠被第一時間發(fā)現(xiàn)并進行準確預警，以便于管理人員第一時間發(fā)現(xiàn)問題所在，進而采取相應的處理措施，保障了風機系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。能夠促進風電系統(tǒng)新型管理模式的形成，并使得風電系統(tǒng)在運行過程中產(chǎn)生的各種管理問題得到高效的解決，進而為我國風力發(fā)電場可靠、穩(wěn)定運行提供強有力的技術保障。

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