風(fēng)力發(fā)電及其控制技術(shù)新進展探究

【摘??要】近年來，隨著我國社會經(jīng)濟的發(fā)展與進步，為滿足人們正常的生產(chǎn)生活，所需要的能源需求量逐漸增加，因此重視新能源的開發(fā)刻不容緩。風(fēng)能是可再生能源的一種，在國內(nèi)的分布范圍十分廣泛，能夠進行有效的開發(fā)與利用。同時，風(fēng)能發(fā)電不會污染環(huán)境，成本穩(wěn)定可控，擁有廣闊的應(yīng)用前景。當下，國內(nèi)對于風(fēng)力發(fā)電開展了一系列的研究，為取得最佳發(fā)電效果，還需要對其控制技術(shù)進行深入的研究。

【關(guān)鍵詞】風(fēng)力發(fā)電;控制技術(shù);新進展

當下，我國面臨嚴峻的能源緊張的局面，為促進電力行業(yè)實現(xiàn)健康、可持續(xù)發(fā)展，就需要科學(xué)合理的開發(fā)與利用風(fēng)能?？萍嫉陌l(fā)展與進步，極大的促進了風(fēng)電發(fā)電技術(shù)的發(fā)展，作為一項極其復(fù)雜的綜合性技術(shù)，與多方面的內(nèi)容息息相關(guān)，如力學(xué)、空氣動力學(xué)、機械學(xué)、材料學(xué)、自動控制等，也是當前風(fēng)電行業(yè)的重點研究內(nèi)容，為提高發(fā)電效率與改善發(fā)電質(zhì)量，就需要有效控制風(fēng)輪，調(diào)整風(fēng)能代銷、控制變換器與發(fā)電機等[1]。

1風(fēng)力發(fā)電技術(shù)現(xiàn)狀

科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，在一定程度上極大的擴大了風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用范圍，其應(yīng)用原理在于可借助風(fēng)能設(shè)備，轉(zhuǎn)變溫差所造成的空氣流動為電能。換言之，風(fēng)車葉片轉(zhuǎn)動可以用風(fēng)能驅(qū)動，而葉片轉(zhuǎn)軸連接齒輪箱，可極大的提高轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)化動能為機械能，如此能夠帶動發(fā)電機發(fā)電。風(fēng)力發(fā)電具有許多特征，具體如下：第一，該技術(shù)裝機規(guī)模越來越大，由此極大的增加了風(fēng)力發(fā)電所占的比重;第二，發(fā)電機功率較之前相比明顯增加;第三，海上風(fēng)力發(fā)電產(chǎn)業(yè)日趨商業(yè)化。

因海上風(fēng)力發(fā)電不會受較多因素的干擾，因此風(fēng)速較高且相對比較穩(wěn)定，發(fā)電量十分可觀?？捎冒l(fā)電機組對于風(fēng)力發(fā)電能夠起到一定促進作用;風(fēng)力發(fā)電前期需要投入大量費用，但是不會產(chǎn)生較高的運營費用?？v觀全局，風(fēng)電機組發(fā)電市場在短時間內(nèi)獲得快速發(fā)展，在整個發(fā)電產(chǎn)業(yè)風(fēng)力發(fā)電始終都占據(jù)著至關(guān)重要的地位。當前，風(fēng)電機組設(shè)計技術(shù)在市面上所存在的差異較大，突出差別可通過發(fā)電系統(tǒng)、風(fēng)電機組的組合方式等體現(xiàn)出來。電機轉(zhuǎn)速可通過風(fēng)速提高，能夠最大限度的利用風(fēng)能，在可控范圍內(nèi)控制有功、無功功率[2]。

2風(fēng)力發(fā)電控制技術(shù)

2.1風(fēng)輪控制技術(shù)

為最大限度的提高風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的轉(zhuǎn)化率，在獲取過程中有必要盡量降低風(fēng)能消耗量，站在風(fēng)輪角度上，其控制技術(shù)主要有三種。

第一，葉尖速比控制。風(fēng)輪風(fēng)葉尖端在風(fēng)力作用下，其轉(zhuǎn)動線速度即為葉尖速，葉尖速比是葉尖速與該時間段風(fēng)速的比值。為有效控制葉尖速比，可控制該比值，在此基礎(chǔ)上實現(xiàn)對風(fēng)機系統(tǒng)的有效優(yōu)化。對不同風(fēng)速進行充分考慮，然后將最佳葉尖速比確定下來，因自然風(fēng)的速度與大小不能調(diào)節(jié)、控制，則為保證控制功能的完全實現(xiàn)，就需要有機調(diào)整與改變?nèi)~尖速，如風(fēng)輪轉(zhuǎn)矩，通過對風(fēng)輪最外緣速度的調(diào)節(jié)可實現(xiàn)對該速比的有效優(yōu)化[3]。

第二，功率信號反饋控制，關(guān)于風(fēng)輪功率信號的控制可以借助該方法，風(fēng)輪功率在運行過程中會隨著條件改變而出現(xiàn)一定改變。在繪制最大功率曲線時可以通過對功率關(guān)系的分析實現(xiàn)，然后陸續(xù)展開后續(xù)操作。在實踐過程中認真對比、分析最大公路與實際輸出功率，在得到二者差值的基礎(chǔ)上對風(fēng)輪漿矩進行有機調(diào)整，從而能夠取得最大化的風(fēng)輪運行功率。該方法對于控制成本的降低十分有效，但是值得一提的是在風(fēng)機運行當中，在獲取最大功率曲線時存在一定技術(shù)難度。

第三，爬山搜索控制。利用該方法來控制風(fēng)機功率點時，其圖像與拋物線具有一定相似性，最大功率點即為最高處。若不能確定當前工作點位置，關(guān)于風(fēng)輪轉(zhuǎn)動速度可以適當增加，這對于系統(tǒng)輸出直流功率的改變十分有效，在直流功率增大的情況下，可以在拋物線左側(cè)發(fā)現(xiàn)最高點，反之在右側(cè)。同時，這種方法可及時找出最大功率點，然后有助于風(fēng)輪轉(zhuǎn)速的確定。但是，風(fēng)輪轉(zhuǎn)動過程中所產(chǎn)生的慣量較大，很難改變其轉(zhuǎn)速。

2.2風(fēng)力發(fā)電機控制技術(shù)

風(fēng)力作為一種能量來源，能夠促使風(fēng)力發(fā)電。在距離地面位置較高處會產(chǎn)生較大的風(fēng)力，為此，可以在高空完成能量的轉(zhuǎn)換工作，盡可能的提高發(fā)電機與相關(guān)設(shè)備的工作效率、減輕其重量。永磁發(fā)電機具有一系列優(yōu)點，如損耗小、效率高等，可以廣泛的應(yīng)用到風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)當中。當前，在制造發(fā)電機時可以采用模塊化方式，這對于降低制作成本十分有效。另外，發(fā)電機可以采用矢量控制閥，這有助于解除直軸電流、交軸電流之間的耦合，從而能夠能夠更加輕松的控制系統(tǒng)功率因數(shù)[4]。

2.3電力電子變換器控制技術(shù)

這種變換器在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中的特征具體如下。第一，使用面十分廣泛，可以高效的應(yīng)用到大型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中，在轉(zhuǎn)換風(fēng)能時所獲得的能量轉(zhuǎn)換率較高，在完成轉(zhuǎn)換后所擁有的傳輸效率較高;第二，對于無功功率能夠獲得有效條件，改善功率因素;第三，安全性、可靠性較高。在高效運行的基礎(chǔ)上所具有的功率范圍較大，設(shè)備運行成本較低，經(jīng)濟合理。將PWM整流器應(yīng)用到風(fēng)電系統(tǒng)中，為解除有效、無效功率之間的耦合同樣可以采用矢量控制閥，確保無功功率能夠滿足運行要求[5]。

結(jié)束語

綜上所述，對于新能源我國一直以來都非常支持，風(fēng)電產(chǎn)業(yè)在早期獲得一定補償，由此風(fēng)電產(chǎn)業(yè)在我國依然具有廣闊的發(fā)展前景。而風(fēng)電本身具有許多優(yōu)勢，如可再生、能量大、無污染、儲備量大、分布十分廣泛等，因此開發(fā)潛力巨大，也是今后的主要發(fā)展趨勢。為此，我們需要高度重視風(fēng)力發(fā)電及其控制技術(shù)的深入研究。

參考文獻：

[1]肖紅軍.信息化控制技術(shù)在風(fēng)力發(fā)電控制系統(tǒng)中的研究[J].南方農(nóng)機，2019，50（11）：215.

[2]朱煥榮.信息化控制技術(shù)在風(fēng)力發(fā)電控制系統(tǒng)中的運用[J].山東工業(yè)技術(shù)，2018（22）：143.

[3]喻挺.風(fēng)力發(fā)電及其控制技術(shù)新進展探究[J].智能城市，2018，4（18）：166-167.

[4]趙若焱.風(fēng)力發(fā)電及其控制技術(shù)新進展探究[J].內(nèi)燃機與配件，2018（13）：236-237.

[5]王志新，張華強.風(fēng)力發(fā)電及其控制技術(shù)新進展[J].低壓電器，2009（19）：1-7+19.

作者簡介：

杜明禹，1995年01月13日，男，漢族，吉林白城人，大學(xué)本科學(xué)歷，職稱：助理工程師，研究方向：電力。

（作者單位：中廣核新能源吉林分公司）