針對(duì)新時(shí)期新能源風(fēng)力發(fā)電相關(guān)技術(shù)討論分析

李昊霖

摘要：風(fēng)能和太陽能在技術(shù)上相對(duì)成熟，應(yīng)用范圍廣泛。風(fēng)能是一種豐富的、清潔的、可再生的能源，由于其本身的優(yōu)點(diǎn)，在許多國(guó)家被高度重視并用于發(fā)電。風(fēng)能的使用在不同的國(guó)家有不同的發(fā)展。然而，風(fēng)能的深層技術(shù)正變得越來越復(fù)雜，有各種瓶頸限制了任何國(guó)家利用風(fēng)能發(fā)電。本文將對(duì)與風(fēng)能有關(guān)的問題進(jìn)行概述。

關(guān)鍵詞：新時(shí)期;新能源;風(fēng)力發(fā)電;相關(guān)技術(shù)

引言

風(fēng)能及太陽能是現(xiàn)階段開發(fā)及利用最少的煤炭，地?zé)崮茉谛履茉粗写蠖啻嬗胁环€(wěn)定性要素，大容量的風(fēng)能發(fā)電將對(duì)于電網(wǎng)產(chǎn)生重大影響，威脅到電網(wǎng)的安全和穩(wěn)定運(yùn)行，儲(chǔ)能該設(shè)備似乎能夠快速跟蹤負(fù)荷功率的變化，熱電機(jī)組根據(jù)自身工作情況及時(shí)調(diào)整供電量大小，恒功率點(diǎn)穩(wěn)定運(yùn)行，對(duì)調(diào)峰、調(diào)頻的影響調(diào)峰、調(diào)頻效果明顯。儲(chǔ)能設(shè)備的未來必將朝著高能量密度、大容量、長(zhǎng)壽命的方向發(fā)展，可以有效緩解新能源對(duì)電網(wǎng)的沖擊，使系統(tǒng)安全穩(wěn)定地運(yùn)行。

一、新能源風(fēng)力發(fā)電原理

風(fēng)能發(fā)電的基本原理是，自然風(fēng)促使風(fēng)輪機(jī)的風(fēng)機(jī)植株轉(zhuǎn)動(dòng)，而后應(yīng)由增壓器加快發(fā)電。風(fēng)電設(shè)備的核心內(nèi)容——風(fēng)力發(fā)電機(jī)的主要部件應(yīng)由風(fēng)力發(fā)電機(jī)、電機(jī)和塔架組成。各部件的工作原理如下：

1.風(fēng)輪裝置

風(fēng)力渦輪機(jī)是一種將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的設(shè)備。風(fēng)能使紙漿螺旋葉片旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生機(jī)械能。為了最大限度地利用風(fēng)能，在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組后面安裝風(fēng)速儀舵，觀察風(fēng)向，并根據(jù)風(fēng)向的變化調(diào)整風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的方向，從而使風(fēng)力發(fā)電機(jī)組能夠根據(jù)風(fēng)向運(yùn)行，保證風(fēng)力發(fā)電機(jī)組產(chǎn)生最大的動(dòng)力機(jī)械能。

2.塔架

塔架是支撐風(fēng)輪機(jī)、方向舵和發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)。塔架的高度必須根據(jù)障礙物對(duì)地面風(fēng)速的影響和風(fēng)輪機(jī)風(fēng)扇葉片的大小來確定，并且必須放置在適合風(fēng)輪機(jī)組運(yùn)行條件的高度。

3.發(fā)電機(jī)

電動(dòng)機(jī)是將風(fēng)輪機(jī)輸送的一定量機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能的裝置。大型發(fā)電系統(tǒng)應(yīng)由一臺(tái)電動(dòng)機(jī)及一個(gè)轉(zhuǎn)換器組成，發(fā)電成本低。風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)不僅包括發(fā)電機(jī)頭，還包括轉(zhuǎn)子、尾翼和葉片，只有所有部件的協(xié)調(diào)運(yùn)行才能保證風(fēng)力發(fā)電的效率。轉(zhuǎn)子是一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)裝置，可以調(diào)整風(fēng)向，促使電動(dòng)機(jī)取得最大的風(fēng)能，通常使用永磁體或勵(lì)磁體轉(zhuǎn)子。

二、新能源風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

1.經(jīng)濟(jì)性價(jià)值明顯

風(fēng)能的利用由來已久，近年來，對(duì)風(fēng)能的重視使風(fēng)能技術(shù)及其在發(fā)電中的應(yīng)用得到了快速發(fā)展。今天，在中國(guó)一些人口數(shù)量密集的風(fēng)能地域，風(fēng)能發(fā)電的成本已趨近傳統(tǒng)式火力發(fā)電的成本，經(jīng)濟(jì)性明顯提高。除此之外，隨著風(fēng)能發(fā)電能力的增多，其建設(shè)及運(yùn)營(yíng)成本將進(jìn)一步減少。

2.建設(shè)周期短，獨(dú)立性好

與其他發(fā)電技術(shù)相比，風(fēng)力渦輪機(jī)可以在較短的時(shí)間內(nèi)建成，并能在較短的時(shí)間內(nèi)向一個(gè)地區(qū)供電。隨著風(fēng)電技術(shù)設(shè)備的快速發(fā)展，風(fēng)電系統(tǒng)的形成已逐漸標(biāo)準(zhǔn)，風(fēng)電場(chǎng)的建設(shè)可以在較短的時(shí)間內(nèi)完成并投入使用。在中國(guó)一些偏遠(yuǎn)山區(qū)，應(yīng)用風(fēng)力發(fā)電技術(shù)可以有效地滿足該地區(qū)的分散性電力需求。

3.環(huán)保性好

風(fēng)能是可再生的清潔能源。通過推動(dòng)風(fēng)能利用技術(shù)的研發(fā)，提高風(fēng)能利用率，可以減少化石能源的使用，減少使用傳統(tǒng)能源帶來的環(huán)境污染。近年來，中國(guó)在宏觀政策層面推動(dòng)了風(fēng)能技術(shù)的推廣和煤炭資源的削減，中國(guó)的環(huán)境狀況得到了極大的改善。

三、新能源風(fēng)力發(fā)電相關(guān)技術(shù)分析

1.風(fēng)電機(jī)組功率調(diào)節(jié)技術(shù)

（1）固定螺距失速控制技術(shù)。此種控制系統(tǒng)的原理是要變槳渦輪葉片與輪轂剛性固定銜接，其特性是框架結(jié)構(gòu)單純，使用性能穩(wěn)定，但是惟一的優(yōu)點(diǎn)是不能依據(jù)氣溫變動(dòng)實(shí)時(shí)調(diào)整葉片的頂角。固定螺距失速控制技術(shù)利用葉片的空氣動(dòng)力學(xué)特性來改變渦輪機(jī)的輸出以應(yīng)對(duì)外部風(fēng)速的變化。在實(shí)踐中，在名義風(fēng)速和低于名義風(fēng)速的情況下，很難實(shí)現(xiàn)風(fēng)能利用效率的最大化。

（2）變槳控制技術(shù)所謂變槳控制技術(shù)，基本上就是通過調(diào)整槳距角，改變壓縮機(jī)的大小來調(diào)整功率。當(dāng)功率因受外界要素影響高達(dá)額定功率時(shí)候，勵(lì)磁依據(jù)葉輪輸出最大功率值的微小變動(dòng)而調(diào)整風(fēng)機(jī)槳距角，使整個(gè)風(fēng)機(jī)葉的有效輸出總功率均保持定在電壓。而后由控制系統(tǒng)參加調(diào)控以最終形成動(dòng)態(tài)閉環(huán)的控制。變槳?jiǎng)討B(tài)控制系統(tǒng)是指一種船舶用作風(fēng)能渦輪機(jī)系統(tǒng)的一種主動(dòng)控制的技術(shù)，以有效消除傳統(tǒng)被動(dòng)控制變槳系統(tǒng)失速控制系統(tǒng)的種種優(yōu)點(diǎn)。槳距控制的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，當(dāng)風(fēng)扇開始旋轉(zhuǎn)時(shí)候，在一個(gè)大的正變槳角上產(chǎn)生一個(gè)大的啟動(dòng)扭矩，而在停止時(shí)，變槳角保持在90°，從而使風(fēng)機(jī)的空轉(zhuǎn)速度最小化。

2.風(fēng)電無功電壓自動(dòng)控制技術(shù)

該技術(shù)實(shí)際上是指一種可能涉及到多個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)備的智能自動(dòng)調(diào)度控制處理方法，包括熱無功電流自動(dòng)控制變電站設(shè)備和與其相關(guān)系統(tǒng)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)。變電站系統(tǒng)可以獨(dú)立作為一套功能模塊被集成配置到電力綜合遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)系統(tǒng)模塊中，也是可以完全通過插件系統(tǒng)進(jìn)行獨(dú)立調(diào)試運(yùn)行。它負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)風(fēng)力發(fā)電裝置的無功電壓運(yùn)行情況，并通過通信線路將調(diào)節(jié)器的無功電壓控制指令傳送給相應(yīng)的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。該類系統(tǒng)可以通過兩種形式控制：遠(yuǎn)程控制及本地控制。在遠(yuǎn)程控制形式之下，子站自動(dòng)遵照無功電流控制目標(biāo)，而是在本地控制形式之下，子站可以依據(jù)預(yù)先已知的而是網(wǎng)電流目的直線來控制。變電站機(jī)組的自動(dòng)運(yùn)行功能和電流控制設(shè)備狀態(tài)功能可以完全手動(dòng)操作設(shè)置，風(fēng)電場(chǎng)機(jī)組的其它各種自動(dòng)控制裝置設(shè)備則可以被手動(dòng)的關(guān)閉調(diào)整和解鎖，但其設(shè)備功能的開關(guān)調(diào)試和解鎖也可以是由微機(jī)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)的控制。當(dāng)風(fēng)力電網(wǎng)需要可靠電流運(yùn)行系統(tǒng)時(shí)，變電站系統(tǒng)可以考慮充分利用現(xiàn)有風(fēng)力渦輪機(jī)場(chǎng)的無功功率和控制負(fù)載能力優(yōu)勢(shì)來達(dá)到實(shí)現(xiàn)可靠其電流的控制目的。另外，變電站也可以通過協(xié)調(diào)切換風(fēng)機(jī)工作和切換無功的補(bǔ)償工作狀態(tài)，有效的防止電網(wǎng)無功功率源的不當(dāng)流動(dòng)。

結(jié)束語

總而言之，風(fēng)能是新能源的代表之一，風(fēng)能的利用成為當(dāng)前的熱門話題。近幾年風(fēng)電技術(shù)得到了較快的發(fā)展。換句話說，風(fēng)能是在電網(wǎng)領(lǐng)域的典型性應(yīng)用，應(yīng)該充分發(fā)揮其作用，有必要研討風(fēng)電相關(guān)技術(shù)設(shè)備而是合理利用，進(jìn)一步發(fā)展發(fā)電。風(fēng)力發(fā)電的效率。那對(duì)于推動(dòng)中國(guó)風(fēng)力發(fā)電具備重要的指導(dǎo)意義。

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