風(fēng)力發(fā)電電氣控制技術(shù)及應(yīng)用實(shí)踐

張建軍

摘 要：在國內(nèi)全面推進(jìn)可持續(xù)發(fā)展的政策背景之下，風(fēng)能作為新型清潔能源，其現(xiàn)實(shí)價(jià)值不言而喻?，F(xiàn)今國內(nèi)不少單位與科研機(jī)構(gòu)已經(jīng)開展了對風(fēng)力發(fā)電電氣控制技術(shù)的深入研究，并且已經(jīng)趨于成熟，在實(shí)踐中已然得到了較為廣泛的應(yīng)用。為此，本文從風(fēng)力發(fā)電電氣控制技術(shù)的概述入手，對相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用實(shí)踐進(jìn)行了簡要分析，以期能夠?yàn)闃I(yè)界同仁相關(guān)工作的開展給以一定的理論參考。

關(guān)鍵詞：風(fēng)力發(fā)電；電氣控制；應(yīng)用實(shí)踐

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.16.161

風(fēng)能作為現(xiàn)今主要的新型清潔能源之一，雖然有著較為廣泛的應(yīng)用價(jià)值，但是在其應(yīng)用過程中也需要克服較多的難點(diǎn)。由于風(fēng)力發(fā)電是一個(gè)持續(xù)性的過程中，且風(fēng)速、風(fēng)向等都不可能長時(shí)間為此在恒定狀態(tài)，故其發(fā)電質(zhì)量多會(huì)存在一定的問題。再加上風(fēng)能應(yīng)用相關(guān)技術(shù)依舊有待進(jìn)一步開發(fā)，所以其在現(xiàn)實(shí)中的應(yīng)用仍然存在不小的局限性，為此應(yīng)當(dāng)將電氣控制技術(shù)與風(fēng)力發(fā)電技術(shù)進(jìn)行有機(jī)整合，以此進(jìn)一步提高風(fēng)力發(fā)電的應(yīng)用價(jià)值。

1 風(fēng)力發(fā)電電氣控制技術(shù)概述

就現(xiàn)實(shí)情況來看，風(fēng)力發(fā)電與其他發(fā)電模式相比存在較強(qiáng)的不穩(wěn)定性，很容易受外界各類因素的影響，例如風(fēng)速、風(fēng)向、大氣壓強(qiáng)、溫度等等，所以在電氣控制技術(shù)應(yīng)用的過程中，應(yīng)當(dāng)以此入手，進(jìn)一步克服外界因素對風(fēng)力發(fā)電過程的干擾。另外，為提高風(fēng)能發(fā)電的效率，必須對各類風(fēng)能發(fā)電設(shè)備對風(fēng)力的利用效率進(jìn)行系統(tǒng)的分析，提高其能量的轉(zhuǎn)化率。例如我國在綜合考慮風(fēng)力發(fā)電葉片荷載、穩(wěn)定性及其風(fēng)能利用率的基礎(chǔ)之上，將風(fēng)力發(fā)電機(jī)的葉片長度范圍設(shè)定在60至100m范圍之內(nèi)，轉(zhuǎn)化效率極高。此外，由于風(fēng)力發(fā)電設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)的環(huán)境大多都較為惡劣，所以在設(shè)備檢修與維護(hù)上如果單純的依賴人力完成相關(guān)操作顯然是不現(xiàn)實(shí)的，為此，應(yīng)該合理融入遠(yuǎn)程遙感控制技術(shù)等，以此全面提高風(fēng)力發(fā)電過程電氣控制的實(shí)際成效。

2 風(fēng)力發(fā)電電氣控制技術(shù)及其應(yīng)用實(shí)踐

早在多年以前，國內(nèi)就已經(jīng)開始了對風(fēng)能利用的相關(guān)研究，但其具體應(yīng)用仍然是采取示范的形式進(jìn)行，并未形成規(guī)模。在1990年以后，我國才開始了風(fēng)力發(fā)電廠的規(guī)?；ㄔO(shè)，在此之后我國風(fēng)力發(fā)電技術(shù)研究進(jìn)入了高速發(fā)展時(shí)期，現(xiàn)今已然衍生了較多的風(fēng)力發(fā)電電氣控制技術(shù)，并且已經(jīng)得到了廣泛實(shí)踐應(yīng)用，其主流控制技術(shù)如下所示。

（1）定槳距失速風(fēng)力發(fā)電技術(shù)應(yīng)用實(shí)踐。為處理好風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中必須并同的現(xiàn)實(shí)問題，上個(gè)世紀(jì)后期，我國相關(guān)人員已經(jīng)在傳統(tǒng)風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的基礎(chǔ)之上，研究出了定槳距失速風(fēng)力發(fā)電技術(shù)，有效提高了風(fēng)力發(fā)電過程的穩(wěn)定性。該技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用的過程中，需要實(shí)現(xiàn)對其風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的功率進(jìn)行限定，其葉片的構(gòu)造相對比較復(fù)雜，且有一定的重量。該技術(shù)的在風(fēng)力發(fā)電過程中的應(yīng)用，雖然有效解決了發(fā)電過程的穩(wěn)定性問題，但是由于其本身結(jié)構(gòu)的限制，在發(fā)電的過程中需要消耗大量的無用功，機(jī)組的運(yùn)作效率大多不高，所以該技術(shù)現(xiàn)今大多應(yīng)用于級數(shù)較低的小風(fēng)環(huán)境之中。而就該技術(shù)的發(fā)展來看，必須處理好功率限制問題，以此提高拓寬其應(yīng)用范圍。

（2）變槳距失速風(fēng)力發(fā)電技術(shù)應(yīng)用實(shí)踐。該技術(shù)在風(fēng)力發(fā)電過程的應(yīng)用能夠有效解決原本風(fēng)力發(fā)電機(jī)組輸出功率不高的現(xiàn)實(shí)問題，能夠通過改變原本葉片傾角的方式，提高風(fēng)能的利用效率。另外，該技術(shù)的應(yīng)用可以以更換材料的方式進(jìn)一步降低原本扇葉的重量，這不僅可以降低其所做無用功的比例，還可以降低對應(yīng)的沖擊荷載。但是，由于該技術(shù)減輕了設(shè)備的質(zhì)量，所以其在變槳距運(yùn)轉(zhuǎn)的過程中，很有可能出現(xiàn)失穩(wěn)問題，在其后期維護(hù)過程中也需要花費(fèi)大量的人力物力資源，但伴隨著國內(nèi)電氣控制技術(shù)水平的不斷提升，該問題必然會(huì)逐漸得到緩解。

（3）主動(dòng)失速風(fēng)力發(fā)電技術(shù)應(yīng)用實(shí)踐。主動(dòng)失速發(fā)電技術(shù)也可以稱之為混合失速風(fēng)力發(fā)電技術(shù)，該技術(shù)實(shí)現(xiàn)了上文所述定、變槳失速風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的有機(jī)整合，能夠根據(jù)風(fēng)速以及風(fēng)向的變化合理調(diào)整槳距角，有著極高的能量轉(zhuǎn)化效率。但是，該技術(shù)在應(yīng)用的過程中極有可能出現(xiàn)較為嚴(yán)重的失速問題，會(huì)在一定程度上制約功率的輸出，顯然是不利于其發(fā)電過程電氣控制的。對此，必須切實(shí)加強(qiáng)對該技術(shù)的改進(jìn)工作，以此全面發(fā)揮該控制技術(shù)的現(xiàn)實(shí)價(jià)值。

（4）變速風(fēng)力發(fā)電技術(shù)應(yīng)用實(shí)踐。該技術(shù)基于變速運(yùn)動(dòng)原理，能夠打破電機(jī)原有恒定速度運(yùn)轉(zhuǎn)對風(fēng)能轉(zhuǎn)化效率的影響，進(jìn)而其發(fā)動(dòng)機(jī)組能夠根據(jù)風(fēng)力的變化及時(shí)調(diào)整其運(yùn)轉(zhuǎn)速率，可以有效提高發(fā)電過程的穩(wěn)定性。該技術(shù)的應(yīng)用，能夠使發(fā)電機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)速率實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)化的轉(zhuǎn)變。比如在風(fēng)數(shù)等級較高時(shí)，能夠根據(jù)有效實(shí)現(xiàn)對風(fēng)輪轉(zhuǎn)速相應(yīng)指標(biāo)的高效控制，這就可以避免由于功率過大所導(dǎo)致的過電壓問題，可以進(jìn)一步保障其電機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性。而在風(fēng)速等級較低的情況下，其能夠根據(jù)風(fēng)力特征，通過調(diào)整漿角等方式，盡可能的實(shí)現(xiàn)對風(fēng)力的捕捉，進(jìn)而保障其實(shí)際需求。該技術(shù)的應(yīng)用打破了傳統(tǒng)單一模式電氣控制的束縛，提高了風(fēng)力發(fā)電過程中電氣控制的實(shí)際成效。由此，不難得出，變速風(fēng)力發(fā)電必然是未來風(fēng)力發(fā)電的重要發(fā)展方向，我國相關(guān)人員也需要注意這一點(diǎn)，以此保障該類技術(shù)的應(yīng)用效果。

3 結(jié)語

綜上所述，根據(jù)全球能源供給現(xiàn)狀，必須加強(qiáng)對新型清潔能源的開發(fā)。而就風(fēng)力發(fā)電來看，為提高其電能轉(zhuǎn)化效率，提高其發(fā)電過程中的穩(wěn)定性，必須從風(fēng)力發(fā)電電氣控制技術(shù)入手，并結(jié)合其應(yīng)用實(shí)踐過程中所存在的問題，切實(shí)落實(shí)對相關(guān)技術(shù)的優(yōu)化與開發(fā)工作，進(jìn)而發(fā)揮出該技術(shù)經(jīng)濟(jì)價(jià)值與社會(huì)效益的同時(shí)，為風(fēng)力發(fā)電電氣控制技術(shù)的發(fā)展打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1]丁江流.風(fēng)力發(fā)電電氣控制技術(shù)及應(yīng)用實(shí)踐探析[J].科技創(chuàng)業(yè)月刊，2016（22）：142-143.

[2]邵金云.風(fēng)力發(fā)電電氣控制技術(shù)發(fā)展探討[J].科技展望，2016（04）：93.

[3]王艷紅.風(fēng)力發(fā)電實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷碾姎庀到y(tǒng)研究與設(shè)計(jì)[D].河北農(nóng)業(yè)大學(xué)，2013.

[4]邢作霞，王超，馬佳，王文靜，姚興佳.現(xiàn)代控制技術(shù)在風(fēng)力發(fā)電控制系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].風(fēng)能，2011（07）：62-67.endprint