風(fēng)力發(fā)電機(jī)仿真控制軟件研究探索

韓俊峰

【摘要】全球能源供應(yīng)緊張，環(huán)境污染日益突出，風(fēng)能具有儲(chǔ)量巨大、分布廣泛、清潔無(wú)污染和可再生的特點(diǎn)，符合人類可持續(xù)發(fā)展的要求，越來(lái)越受到世界各國(guó)和地區(qū)的廣泛關(guān)注。隨著風(fēng)力發(fā)電的迅速發(fā)展，風(fēng)力機(jī)運(yùn)行狀態(tài)和變化過(guò)程的控制成為現(xiàn)代風(fēng)力機(jī)分析和設(shè)計(jì)技術(shù)研究的熱點(diǎn)，風(fēng)力發(fā)電技術(shù)人員的缺乏日益顯現(xiàn)出來(lái)，本文通過(guò)研究風(fēng)力發(fā)電仿真軟件，對(duì)實(shí)現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電專業(yè)學(xué)生與生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的良好對(duì)接提供參考。

【關(guān)鍵詞】風(fēng)力發(fā)電 控制 仿真軟件

【中圖分類號(hào)】G718.5 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2015）03-0214-01

一、 風(fēng)力發(fā)電控制發(fā)展

能源缺乏、環(huán)境污染是人們發(fā)展中的迫切需要解決的問(wèn)題。按照可持續(xù)發(fā)展的原則，我們?cè)诟咝Ю贸Ｒ?guī)能源的同時(shí)，更要注重加快新能源的發(fā)展。風(fēng)力發(fā)電由于清潔無(wú)污染，分布廣泛，可再生的特點(diǎn)，是理想的優(yōu)質(zhì)新能源。風(fēng)力資源是取之不盡用之不絕的，利用風(fēng)力發(fā)電可以減少環(huán)境污染，節(jié)省煤炭、石油等常規(guī)能源。風(fēng)力發(fā)電技術(shù)成熟，在可再生能源中成本相對(duì)較低，有著廣闊的發(fā)展前景。風(fēng)力發(fā)電技術(shù)可以靈活應(yīng)用，既可以并網(wǎng)運(yùn)行，也可以離網(wǎng)獨(dú)立運(yùn)行，還可以與其它能源技術(shù)組成互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)（1）。

隨著機(jī)械、材料、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)和空氣動(dòng)力學(xué)的發(fā)展，風(fēng)力發(fā)電發(fā)展迅速，大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組技術(shù)越來(lái)越成熟，運(yùn)行可靠性也越來(lái)越高，如今風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)的風(fēng)電機(jī)組基本可以實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守和遠(yuǎn)程控制。但是由于風(fēng)力的不確定性和風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的單機(jī)容量規(guī)模越來(lái)越大，對(duì)風(fēng)力發(fā)電控制提出了更高的要求。

二、 風(fēng)力發(fā)電機(jī)仿真軟件內(nèi)容

對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組設(shè)備全范圍進(jìn)行建模仿真，具體包括風(fēng)輪機(jī)模型、發(fā)電機(jī)模型、控制系統(tǒng)模型、測(cè)量系統(tǒng)模型、整流逆變系統(tǒng)模型、保護(hù)與自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)模型等，仿真控制軟件的要求如下：

1.控制系統(tǒng)能實(shí)時(shí)監(jiān)控可控風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)（如開(kāi)機(jī)、復(fù)位、停機(jī)等）。

2.控制系統(tǒng)里數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)行歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，自動(dòng)進(jìn)行數(shù)據(jù)維護(hù)，自動(dòng)生成日?qǐng)?bào)表、月報(bào)表和年度報(bào)表，支持?jǐn)?shù)據(jù)查詢，并且有數(shù)據(jù)導(dǎo)出功能。

3.可修改風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行參數(shù)。故障報(bào)警（視覺(jué)報(bào)警和聽(tīng)覺(jué)報(bào)警）、故障數(shù)據(jù)保存、故障現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)讀取顯示。

4.可以通過(guò)Internet或電話撥號(hào)等遠(yuǎn)程通信手段，可以實(shí)現(xiàn)在遠(yuǎn)程對(duì)大型風(fēng)電場(chǎng)的多各風(fēng)力發(fā)電機(jī)組進(jìn)行遠(yuǎn)程管理。

5. 智能化控制。通過(guò)采用先進(jìn)的模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等智能控制方法，可根據(jù)功率偏差及其變化取得在額定風(fēng)速以下運(yùn)行時(shí)的最大功率。

三、研究風(fēng)力發(fā)電仿真控制軟件的意義

風(fēng)力發(fā)電行業(yè)是一個(gè)集電力電子，計(jì)算機(jī)、機(jī)械液壓等技術(shù)的行業(yè)，風(fēng)力發(fā)電從業(yè)人員必須具備扎實(shí)的理論知識(shí)基礎(chǔ)，完備的專業(yè)知識(shí)體系和熟練地操作風(fēng)力發(fā)電控制系統(tǒng)的技能。由于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組長(zhǎng)期處于運(yùn)行中，而且運(yùn)行系統(tǒng)是嚴(yán)格禁止用于教育培訓(xùn)操作，風(fēng)力發(fā)電設(shè)備都因價(jià)格昂貴不可能去購(gòu)置用于學(xué)生操作。開(kāi)發(fā)一套風(fēng)力發(fā)電仿真軟件，一通過(guò)仿真控制軟件的學(xué)習(xí)使學(xué)生能全面掌握風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制的專業(yè)技能，提高學(xué)生的操作能力，在畢業(yè)時(shí)就能很快成為一個(gè)符合工作崗位要求的人員。二還可以在降低教學(xué)成本增加每個(gè)學(xué)生的動(dòng)手機(jī)會(huì)，提高教學(xué)的效率，保證學(xué)生安全性，降低安全隱患。

四、 風(fēng)力發(fā)電仿真控制軟件設(shè)計(jì)的關(guān)鍵問(wèn)題

1.針對(duì)仿真軟件設(shè)計(jì)的老師，必須掌握風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制和相關(guān)電氣知識(shí)，熟悉風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)的操作，掌握控制的基本操作規(guī)程。

2. 設(shè)計(jì)的仿真軟件，要體現(xiàn)了仿真性和虛擬性，即創(chuàng)設(shè)真實(shí)環(huán)境，使學(xué)生得到“崗位情境”訓(xùn)練，又模擬風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制運(yùn)行、故障維修等受到虛擬“情境”感覺(jué)。

五、結(jié)論

1.風(fēng)力發(fā)電仿真控制軟件能對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)保存和調(diào)取工況，也能對(duì)仿真機(jī)進(jìn)行各種操作和設(shè)置故障并處理故障，提供接近現(xiàn)場(chǎng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的運(yùn)行工況。

2.在仿真控制軟件的操作畫(huà)面里還包含風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的工作流程，并對(duì)各個(gè)系統(tǒng)和部件都有說(shuō)明，方便風(fēng)力發(fā)電專業(yè)學(xué)生理解掌握，提高教學(xué)質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

[1] 2012-2015中國(guó)風(fēng)電設(shè)備行業(yè)市場(chǎng)發(fā)展與投資分析研究報(bào)告 .