風(fēng)力發(fā)電及其控制技術(shù)對策

趙繼良

（綏中發(fā)電有限責(zé)任公司，遼寧 葫蘆島 125222）

引言

這些年社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展速度已經(jīng)越來越快，人們的日常生活以及生產(chǎn)工作都需要消耗更多的資源，但是由于資源本身數(shù)量有限，加強(qiáng)對于新能源的研究以及開發(fā)就顯得尤為重要。作為一種可再生能源，風(fēng)能的應(yīng)用比較普遍，在對其進(jìn)行開發(fā)的過程中，難度可能會更小，同時這種資源的使用對于環(huán)境方面造成的污染也比較小，在實際發(fā)展時投入的資本比較少，同時又兼具良好的發(fā)展前景。本文結(jié)合實際情況來對我國風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)展情況進(jìn)行研究，并提出在風(fēng)力發(fā)電過程中的一些關(guān)鍵控制技術(shù)和方法，希望可以對風(fēng)力發(fā)電技術(shù)產(chǎn)生更深入的理解，為后續(xù)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的構(gòu)建以及完善提供參考依據(jù)。

1 正確認(rèn)識我國風(fēng)力發(fā)電的實際發(fā)展情況

在我國的風(fēng)力發(fā)電技術(shù)主要是包括三個階段，第一個階段是引進(jìn)新的技術(shù)，第二個階段是將新技術(shù)進(jìn)行消化以及吸收，第三個技術(shù)則是進(jìn)行自主創(chuàng)新的階段。

現(xiàn)如今我國的在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的建設(shè)過程中，體現(xiàn)出了良好的效果，獲得了更加快速的發(fā)展，例如我國的風(fēng)力制造產(chǎn)業(yè)的綜合水平正在不斷地提升，讓風(fēng)力發(fā)電市場發(fā)展體系得到了進(jìn)一步的完善。雖然現(xiàn)如今的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組制造產(chǎn)業(yè)和相關(guān)零配件的設(shè)置以及生產(chǎn)無法滿足實際的需求，但是和以往相比，已經(jīng)體現(xiàn)出了明顯的進(jìn)步。在此基礎(chǔ)上，需要進(jìn)一步關(guān)注自主創(chuàng)新能力的培養(yǎng)以及探索。

作為一個創(chuàng)新發(fā)展的時代，需要通過科學(xué)技術(shù)的創(chuàng)新來為風(fēng)力發(fā)電體系的構(gòu)建奠定良好的基礎(chǔ)，新能源作為重要的能源，在發(fā)電環(huán)節(jié)已經(jīng)得到了普遍的應(yīng)用，而目前全球的能源越來越少，和人們的實際需求無法滿足，人們也對相關(guān)問題產(chǎn)生了重視和了解。由于風(fēng)力發(fā)電本身不會存在任何污染，施工的時間又比較短，需要投入的資金也不多，所需要的地域也不多，這就使各個國家對于分力發(fā)電系統(tǒng)越來越重視相關(guān)方面的研究越來越深入，讓風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)在這個過程中產(chǎn)生了更多的變化，也取得了更快速的進(jìn)步，實現(xiàn)了進(jìn)一步的發(fā)展。因此，需要加大研究力度，對風(fēng)能的新資源進(jìn)行進(jìn)一步的探討和研究，讓風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)在運(yùn)用的過程中為環(huán)境的保護(hù)工作創(chuàng)造優(yōu)勢。

2 風(fēng)力發(fā)電及其控制技術(shù)分析

2.1 風(fēng)力發(fā)電控制技術(shù)

風(fēng)力發(fā)電主要借助的是風(fēng)力，主要是由于風(fēng)力以及地面距離相差相對來說比較大，可以在空中來完成整個風(fēng)力發(fā)電的能量轉(zhuǎn)換工作，使電機(jī)以及相關(guān)的設(shè)備都能夠順利運(yùn)轉(zhuǎn)，提升工作效率。在風(fēng)力發(fā)電的過程中，使用永磁發(fā)電機(jī)時就有一定的優(yōu)勢，具體表現(xiàn)在運(yùn)行效率更高，損耗問題更小，因此將其廣泛應(yīng)用在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中，使之發(fā)揮作用。另外，發(fā)電機(jī)的制造還可以通過模塊優(yōu)化的方式來進(jìn)行，這樣就能夠更好地控制在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行過程中所需要消耗的成本，在控制風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)時可以采取矢量控制的方式，這種方法順利地解決了交直軸電流之間存在的矛盾，也讓整個系統(tǒng)功率控制效果更加簡單和良好[1]。

2.2 電力電子變換器控制技術(shù)

電力電子變換器在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中的應(yīng)用實際上是十分廣泛的，在大型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中，由于能量的轉(zhuǎn)換率本身比較高，在完成轉(zhuǎn)換工作之后的傳輸效率同樣比較高，同時又可以完善無功功率等方面的因素，讓整體的使用性能更加良好。電力電子變換器在運(yùn)行的過程中，由于自身的運(yùn)行功率比較高，覆蓋的功率范圍比較大，也不需要消耗很多的成本。此外，使用PWM整流器用于風(fēng)電發(fā)力系統(tǒng)中時，可以使系統(tǒng)的最大功率得到控制，而使用整流器時則可以讓有功功率以及無功功率之間的阻礙被突破，讓無功功率更加符合相關(guān)方面的實際運(yùn)行要求。

2.3 諧波消除技術(shù)

在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行過程中，諧波的存在會導(dǎo)致整體的電能質(zhì)量水平并不高，對于電的電壓以及頻率造成的影響也不容忽視，還會導(dǎo)致風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中無功功率以及有功功率之間的平衡性不協(xié)調(diào)。因此需要結(jié)合實際情況去消除其中存在的諧波問題，要更加重視諧波對于風(fēng)能發(fā)電產(chǎn)生的重要影響，這會使整個系統(tǒng)設(shè)備出現(xiàn)熱故障問題，導(dǎo)致運(yùn)行受到了阻礙[2]。而消除諧波的過程中，可以采取的技術(shù)方法是使用電力變流器和其他的電力設(shè)備來讓諧波以及相位抵消，也可以通過調(diào)整電容器組來改變無功功率，從而使諧波對無功功率的影響得到控制[3]。

針對風(fēng)電場的諧波問題進(jìn)行消除和治理的過程中，主要是可以采取有源濾波器方式以及無源濾波的方式。其中有源濾波借是一種新型的，能夠用于動態(tài)抑制諧波以及補(bǔ)償無功的電力電子裝置，有源濾波器在工作的過程中擁有良好的動態(tài)性能，其時間不足1 ms，同時能夠?qū)崿F(xiàn)三項補(bǔ)償諧波電流，諧波次數(shù)甚至可以高達(dá)50次。而無源濾波則主要是由濾波電容器和電抗器組合形成一種專業(yè)的LC濾波裝置，包括調(diào)諧濾波器、高通濾波器等。將這個電路并聯(lián)在風(fēng)電場的電網(wǎng)中，就能夠形成一個基本的無源濾波回路，在這種回路中，通過調(diào)整電抗器的電感量以及電容器的電容量參數(shù)，就可以通過諧振頻率來濾除諧波的頻率，讓諧波電流大部分通過濾波回路，同時又不會影響電網(wǎng)中的其他的設(shè)備。

2.4 風(fēng)輪控制技術(shù)

首先是可以使用功率信號的反饋功能，讓這種功能對風(fēng)輪功率信號進(jìn)行管控，如果風(fēng)輪處于運(yùn)行的狀態(tài)，相應(yīng)的功率以及實際條件的變化情況會保持一致，之后再去對功率的關(guān)系進(jìn)行分析，繪制出最大功率的曲線圖，在此之后再進(jìn)行后續(xù)的操作時，需要對綜合分析最大功率以及系統(tǒng)的輸出功率，獲取具體的差值之后，再對分輪進(jìn)行槳距的調(diào)整，讓風(fēng)輪的運(yùn)行功率得到最大化。

另外是要重視風(fēng)葉尖速比的管理，由于風(fēng)力的作用體現(xiàn)出差異性，風(fēng)輪風(fēng)葉尖端運(yùn)動時會具有一定的線速度，將其稱之為是葉尖速，和相應(yīng)時間之內(nèi)的風(fēng)速形成的比值就是葉尖速比，對其進(jìn)行控制的過程中，可以適當(dāng)通過改變和調(diào)節(jié)葉尖速控制好風(fēng)輪的轉(zhuǎn)距，這樣就能夠讓風(fēng)輪的轉(zhuǎn)速得到更好的控制，讓風(fēng)輪的運(yùn)轉(zhuǎn)更加有效合理[4]。

2.5 現(xiàn)代化控制技術(shù)

風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中使用的現(xiàn)代化控制技術(shù)，包括智能控制技術(shù)、自適應(yīng)控制技術(shù)以及魯棒控制技術(shù)等，其中使用變結(jié)構(gòu)控制技術(shù)時體現(xiàn)出更為良好的反應(yīng)能力，在設(shè)計的過程中會更加簡單，同時實現(xiàn)的難度并不大，如果是要解決一些多變量的問題，那么就可以使用魯棒控制技術(shù)來體現(xiàn)出作用。而使用智能化控制技術(shù)時，就是能夠達(dá)到模糊控制的目標(biāo)。當(dāng)前在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的建設(shè)過程中，準(zhǔn)確的風(fēng)力發(fā)電機(jī)數(shù)學(xué)模型的建成概率相對來說比較小，因此在對風(fēng)力發(fā)電機(jī)組進(jìn)行控制的過程中，完全可以使用模糊控制方法，使其體現(xiàn)出相應(yīng)的作用[5]。

3 結(jié)語

作為一種良好的新型清潔能源，風(fēng)能的長期使用為國家的發(fā)展和社會的進(jìn)步帶來了更多的服務(wù)，同時也能夠為國民的生活提供方便?，F(xiàn)如今我國的不同地區(qū)之間差異比較大，通過開發(fā)風(fēng)力資源，能夠讓不同地區(qū)的電力資源更加豐富，讓生產(chǎn)以及發(fā)展過程中產(chǎn)生的能源浪費(fèi)和環(huán)境污染問題得到有效地控制，使人們的生活更加方便。