關(guān)于風(fēng)力發(fā)電電氣控制技術(shù)發(fā)展研究

李志偉++徐成鑫

摘 要：電氣控制技術(shù)指的是在先進(jìn)技術(shù)的指導(dǎo)下，所實(shí)現(xiàn)的一種對多項(xiàng)設(shè)備的運(yùn)行情況進(jìn)行控制的技術(shù)。風(fēng)力發(fā)電是一種主要的發(fā)電形式，是可持續(xù)發(fā)展理念的主要體現(xiàn)。本文在分析了電氣控制技術(shù)的前提下，對風(fēng)力發(fā)電過程中存在的問題進(jìn)行了闡述，并強(qiáng)調(diào)了問題的存在對發(fā)電過程帶來的嚴(yán)重影響，以此為基礎(chǔ)，提出了風(fēng)力發(fā)電電氣控制技術(shù)的應(yīng)用以及發(fā)展策略，希望能夠?yàn)閱栴}的解決提供幫助。

關(guān)鍵詞：風(fēng)力發(fā)電；電氣控制技術(shù)；能源

中圖分類號：TM315 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）01-0188-01

風(fēng)能源是一種新型能源，將其利用到發(fā)電過程中，能夠達(dá)到節(jié)約不可再生資源的目的，是資源節(jié)約與環(huán)境保護(hù)的主要體現(xiàn)，但需要注意的是，受氣溫、氣壓以及環(huán)境等各方面因素的影響，風(fēng)力發(fā)電的可靠性相對較差，對此，將電氣控制技術(shù)應(yīng)用其中能夠達(dá)到解決這一問題的目的，對發(fā)電可靠性的提高十分有利。

1 電氣控制技術(shù)概述

就目前的情況看，這一技術(shù)已經(jīng)被應(yīng)用到了包括電廠等各領(lǐng)域當(dāng)中。以風(fēng)力發(fā)電為例，相對于火力以及水力發(fā)電等，風(fēng)力發(fā)電受自然環(huán)境影響嚴(yán)重，一旦氣壓以及空氣溫度等發(fā)生了變化，其發(fā)電過程也會受到影響，因此可以說，其發(fā)電過程具有不穩(wěn)定性[1]。為了提高風(fēng)力發(fā)電效率，我國已經(jīng)對發(fā)電機(jī)組的葉片直徑進(jìn)行了改良，一定程度上使得發(fā)電效率得到了提高，但鑒于風(fēng)力發(fā)電所面臨的自然環(huán)境的惡劣性，想要使發(fā)電過程能夠更加順利的實(shí)現(xiàn)，還必須加強(qiáng)對整個(gè)運(yùn)行過程控制，這樣才能達(dá)到更好的控制效果[2]。電氣控制技術(shù)的出現(xiàn)為控制過程的實(shí)現(xiàn)提供了途徑，將其應(yīng)用到風(fēng)力發(fā)電過程中，已經(jīng)成為了該領(lǐng)域發(fā)展的必然環(huán)節(jié)。

2 風(fēng)力發(fā)電過程中存在的問題

風(fēng)力發(fā)電對于能源節(jié)約以及環(huán)境保護(hù)的重要性不言而喻，但受自然環(huán)境等多種因素的影響，其在運(yùn)行過程中仍存在一定的問題，主要體現(xiàn)在以下方面[3]：

2.1 電網(wǎng)質(zhì)量得不到保證

風(fēng)力發(fā)電具有一定的不穩(wěn)定性，這是導(dǎo)致電網(wǎng)質(zhì)量得不到保證的主要原因。顯而易見，風(fēng)力發(fā)電主要是通過對風(fēng)資源的利用而實(shí)現(xiàn)發(fā)電的過程，風(fēng)資源本身具有很大的不穩(wěn)定性，其速度以及方向均不固定，因此，若無法對其進(jìn)行合理的控制，在上述兩方面因素發(fā)生變化時(shí)，電力負(fù)荷以及電能均會產(chǎn)生一定的變化，如變化過大，超過了電網(wǎng)所能夠承受的范圍，電網(wǎng)質(zhì)量便會受到影響。

2.2 風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)構(gòu)成情況復(fù)雜

受技術(shù)水平等因素的影響，目前我國風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的構(gòu)成情況以及動態(tài)特性都十分復(fù)雜。作為兩種主要系統(tǒng)模型，線性模型與非線性模型在風(fēng)力發(fā)電過程中均有所應(yīng)用，但由于兩者在功能的發(fā)揮以及對于環(huán)境的要求方面有所不同，因此采用傳統(tǒng)的技術(shù)手段，統(tǒng)一對其進(jìn)行技術(shù)控制，必定無法充分滿足兩種模式下風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行需求，由此可見，將新的控制技術(shù)應(yīng)用到系統(tǒng)中已經(jīng)開始變得尤為必要。

3 風(fēng)力發(fā)電電氣控制技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展策略

風(fēng)力發(fā)電電氣控制技術(shù)主要包括變速風(fēng)力發(fā)電技術(shù)、變槳距風(fēng)力發(fā)電技術(shù)、主動失速風(fēng)發(fā)電技術(shù)以及定槳距失速發(fā)電技術(shù)四種，四種技術(shù)分別憑借不同的原理而實(shí)現(xiàn)，主要體現(xiàn)在以下方面[4]：

3.1 變速風(fēng)力發(fā)電技術(shù)

通常情況下，風(fēng)力發(fā)電機(jī)在運(yùn)行過程中其速度均保持平衡與穩(wěn)定，針對這一特點(diǎn)，一旦自然界中的風(fēng)速發(fā)生了變化，其運(yùn)行情況以及發(fā)電頻率便會受到影響。變速風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用能夠使上述問題得到有效解決。在這一技術(shù)的基礎(chǔ)上，發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速能夠根據(jù)風(fēng)速的代銷做出調(diào)整，在風(fēng)速較大時(shí)，為了避免功率過大而引起電網(wǎng)的損壞，發(fā)電機(jī)能夠根據(jù)風(fēng)速情況自行實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速調(diào)整，進(jìn)而使功率得以平衡。我國國土面積較大，采用這一技術(shù)能夠有效的適應(yīng)不同地區(qū)的不同風(fēng)速情況，因此，將其應(yīng)用到風(fēng)力發(fā)電過程中很有必要。

3.2 變槳距風(fēng)力發(fā)電技術(shù)

變槳距風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的原理在于通過對槳葉角度的調(diào)整，實(shí)現(xiàn)對較大的功率的調(diào)整，相對于其他電氣控制技術(shù)而言，這一技術(shù)的應(yīng)用所使用的材料整體重量較輕，因此即使發(fā)生外力影響，其所受到的危害也相對較小，對于風(fēng)力發(fā)電持續(xù)性的保證能夠起到一定效果。但該技術(shù)同樣具有缺陷，主要體現(xiàn)在對成本要求高這一方面。從長遠(yuǎn)的角度看，在未來，隨著對該技術(shù)科研力度的加大，其成本必定能夠得到有效的減少，同時(shí)其應(yīng)用范圍也必定能夠得到擴(kuò)大。

3.3 定槳距失速發(fā)電技術(shù)

定槳距失速發(fā)電技術(shù)是在傳統(tǒng)風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來，通過對葉片結(jié)構(gòu)的改良，實(shí)現(xiàn)對功率的控制的一種技術(shù)。在將其應(yīng)用到實(shí)際風(fēng)力發(fā)電過程中后發(fā)現(xiàn)，該技術(shù)能夠達(dá)到有效控制功率的目的，但基于其本身葉片重量的影響，該技術(shù)下風(fēng)力發(fā)電的整體效率卻無法得到保證。變槳距風(fēng)力發(fā)電技術(shù)是對定槳距風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的改良，解決了其中存在的槳葉重量過大的問題。

3.4 主動失速發(fā)電技術(shù)

為解決定槳距失速發(fā)電技術(shù)中存在的風(fēng)力發(fā)電效率不高的問題，并解決變槳距失速發(fā)電技術(shù)中存在的對成本要求過高的問題，主動失速發(fā)電技術(shù)出現(xiàn)。在綜合考慮上述兩種技術(shù)的優(yōu)勢的基礎(chǔ)上，主動失速發(fā)電技術(shù)對兩者的優(yōu)勢進(jìn)行了繼承，并對其缺陷進(jìn)行了優(yōu)化與改良，最終使得兩種技術(shù)下存在的缺陷得到了解決?？偟膩碚f，該技術(shù)的原理在于根據(jù)槳距角在不同情況下的變化去控制風(fēng)能的捕獲量以及速度，理論上看，具有較高的應(yīng)用價(jià)值，但從實(shí)踐的角度看，其很容易造成更加嚴(yán)重的失速，最終使得功率脫離控制，而對整個(gè)電網(wǎng)的運(yùn)行造成不良影響。解決上述技術(shù)存在的缺陷是未來風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域必須研究的主要內(nèi)容。

4 結(jié)語

相對于火力發(fā)電等發(fā)電技術(shù)而言，風(fēng)力發(fā)電具有可靠性低于穩(wěn)定性差的特點(diǎn)，將電氣控制技術(shù)應(yīng)用到風(fēng)力發(fā)電過程中，能夠?qū)β实绕鸬揭欢ǖ目刂谱饔?，但不同控制技術(shù)均存在其固有的弱點(diǎn)與缺陷，從長遠(yuǎn)的角度看，必須加強(qiáng)對電氣控制技術(shù)的進(jìn)一步研究，這樣才能解決其中存在的問題，從而使其為風(fēng)力發(fā)電穩(wěn)定性以及可靠性的提高提供更好的保證。

參考文獻(xiàn)：

[1]王宏華.風(fēng)力發(fā)電技術(shù)系列講座（3）風(fēng)力發(fā)電控制技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀[J].機(jī)械制造與自動化，2010，03：192-195.

[2]張薔，王廣梅.關(guān)于風(fēng)力發(fā)電技術(shù)與功率控制策略的探究[J].電子技術(shù)與軟件工程，2014，03：174.

[3]王鵬，侯劍華，都佳妮.美國風(fēng)力渦輪機(jī)技術(shù)監(jiān)測與分析[J].技術(shù)經(jīng)濟(jì)，2014，11：52-59.

[4]程啟明，程尹曼，王映斐，汪明媚.風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展綜述[J].自動化儀表，2012，01：1-8.