風(fēng)力發(fā)電電氣控制技術(shù)發(fā)展探討

薛祥

【摘? 要】由于我國未來的發(fā)展在很大程度上需要依賴更先進的新型能源，因此國家相關(guān)負(fù)責(zé)人員也在努力探尋相關(guān)問題，新能源發(fā)展戰(zhàn)略也就被提了出來，就當(dāng)前發(fā)展形勢來看，新能源發(fā)展戰(zhàn)略已然成為了我國探求新型能源的指導(dǎo)戰(zhàn)略，而風(fēng)力發(fā)電技術(shù)作為其中重要的一個部分也必須引起相應(yīng)的重視。這篇論文首先對風(fēng)力發(fā)電控制技術(shù)當(dāng)前的發(fā)展?fàn)顩r做了一系列的分析，又在此基礎(chǔ)上給出了幾點應(yīng)對問題的策略。

【關(guān)鍵詞】風(fēng)力發(fā)電;控制;技術(shù)發(fā)展

就當(dāng)前實際情況來看，我國雖然已經(jīng)能獨立的完成風(fēng)電機組整機制造和關(guān)鍵零部件配套部件的生產(chǎn)研發(fā)，然而卻不能獨立完成合格變流器以及主抽軸承這些制造難度比較高的零配件的制造，這也使得我國在風(fēng)電研發(fā)的時候依然需要走進口路徑。所以我國要想更好的發(fā)展風(fēng)力發(fā)電技術(shù)，就必須從細節(jié)出發(fā)，全局的角度考慮問題，做好相關(guān)技術(shù)的不斷提升和創(chuàng)新，努力提高我國在風(fēng)電技術(shù)方面的核心能力，努力攻克相關(guān)技術(shù)的難關(guān)。

1風(fēng)力發(fā)電機組控制技術(shù)的發(fā)展

眾所周知，當(dāng)前5WM容量大小的風(fēng)電類產(chǎn)品在我國大范圍內(nèi)都已經(jīng)被淘汰，并且又由于我國當(dāng)前已把兆瓦等級的機組投入市場，這也在一定程度上意味著我國當(dāng)前已經(jīng)能夠獨立研發(fā)兆瓦級別的風(fēng)機。并且受國家經(jīng)濟迅猛發(fā)展的影響，最近幾年我國在風(fēng)電研發(fā)方面也投入大量的人力財力，這也促使了我國風(fēng)力控制技術(shù)有了更好進步，在此基礎(chǔ)上，我國自行研發(fā)的風(fēng)電機組在市場銷售當(dāng)中的比例也有了很大的提升。對于整個風(fēng)力發(fā)電機組來說，控制技術(shù)是最重要的一個部分，之所以這樣說，主要有下面幾個方面的原因。

1.1自然風(fēng)速具有隨機性和不可控性

風(fēng)力發(fā)電所依靠的是大自然當(dāng)中的風(fēng)力，然而從實際來看，大自然當(dāng)中的風(fēng)力具有很大的不確定性，比如說當(dāng)處于不同的地理位置時，風(fēng)的速度和方向都可能會有很大的不同，并且這些差異并不是人為能夠改變的，在這種情況下，風(fēng)力機所產(chǎn)生的風(fēng)能也會有很大的不同。

1.2提高風(fēng)能的利用率

之所以要注重發(fā)電機組的葉片直徑的規(guī)格，是為了能夠更有效的提升風(fēng)能的利用率，一般情況下，風(fēng)力發(fā)電機組的葉片大小規(guī)格要求其直徑不低于60m，不高于100m，這也決定了風(fēng)力發(fā)電機的風(fēng)輪的轉(zhuǎn)動慣量是非常大的。

1.3自動控制技術(shù)的應(yīng)用關(guān)鍵

自動控制技術(shù)的應(yīng)用有很多方面，比如它可以在風(fēng)力發(fā)電機組并網(wǎng)或脫網(wǎng)過程中發(fā)揮作用，也可以對于輸入功率進行控制，抑或是在風(fēng)輪主動對風(fēng)時做好調(diào)控，除此之外它還可以在檢測風(fēng)力發(fā)電機組的故障時發(fā)揮作用。

1.4實際情況的需要

我們都知道那些風(fēng)力資源較為充裕的地方一般條件都比較艱苦，因此這就需要風(fēng)力發(fā)電機組的運作具有更多的效能，人們也希望其可控性和可操作性更高。當(dāng)前有很多致力于風(fēng)力發(fā)電方面的技術(shù)人員在努力探索和研發(fā)風(fēng)力發(fā)電控制方面的技術(shù)，這也為風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的研發(fā)注入了更多的新鮮力量，因此在恒大程度上也促進了風(fēng)力發(fā)電技術(shù)更快更好的進步。當(dāng)前比較行之有效的是運用計算機技術(shù)去控制風(fēng)電機組的運行，加之控制技術(shù)的飛速進步，因此在并網(wǎng)條件下運行的風(fēng)力發(fā)電控制技術(shù)有了比較明顯的進步。在過去其控制方式主要為定槳距失速控制，而當(dāng)前其主要控制方式轉(zhuǎn)變?yōu)榱俗儤嗪妥兯贆M頻控制，并且還有向智能控制方向發(fā)展的趨勢。

所謂的定槳距風(fēng)力發(fā)展設(shè)備指的是風(fēng)力發(fā)展設(shè)備的槳葉和輪轂之間是不能活動的，也就是說槳距角是一定的，即使風(fēng)速是不固定的，槳葉的迎風(fēng)角的大小也是一定的。而所謂的失速型風(fēng)力機指的是當(dāng)風(fēng)速的大小大于實現(xiàn)規(guī)定的風(fēng)俗大小時，借助槳葉自身形狀的失速特點，槳葉表面會出現(xiàn)渦流，這時發(fā)電機的功率大小會受到控制。這種風(fēng)力發(fā)電機具有很大的優(yōu)勢，這主要是因為當(dāng)風(fēng)速不一定的時候，風(fēng)力發(fā)電機的槳葉可以通過失速調(diào)節(jié)來控制整個風(fēng)力發(fā)電機，其原理簡單易懂。然而它也具有很大的缺陷，比如降液需要設(shè)計的比較大，這就會在一定程度上降低風(fēng)力發(fā)電機的工作效率，并且也減少了風(fēng)力發(fā)電機組的整體壽命。

2風(fēng)力發(fā)電機組控制策略的發(fā)展

綜合來看風(fēng)能隨時一種比較優(yōu)質(zhì)的自然能源，然而在開發(fā)利用它的時候會遭遇到很多不確定因素的影響。而這主要是因為風(fēng)能的不確定性比較大，風(fēng)速大小和風(fēng)的方向都是難以事先估測的。這也給風(fēng)力的開發(fā)工作帶來了巨大的困難。在實際應(yīng)用過程中受到風(fēng)速和風(fēng)的方向的影響，風(fēng)力機的葉片攻角也處于變動情況，這就使得風(fēng)力機葉尖速比與期望值有了一定的偏差，進而風(fēng)力機的空氣動力受到了影響，其傳送到傳動鏈的功率也出現(xiàn)了變動，這給風(fēng)力發(fā)電機的效能帶來了了不利，進而會影響所產(chǎn)生的電能質(zhì)量。在組裝風(fēng)力發(fā)電機組時，一般使用柔性比較強的配件，這主校是為了降低風(fēng)力發(fā)電機組的機械應(yīng)力，然而這一行為也提高了風(fēng)電機組的復(fù)雜程度，使得轉(zhuǎn)矩傳動模塊的震蕩幅度增大。當(dāng)前依據(jù)控制器的不同我們主要可以把風(fēng)力發(fā)電機的控制技術(shù)研究分成兩個不同的類型，即傳統(tǒng)控制方法與現(xiàn)代控制方法。對于傳統(tǒng)的控制方法，它所使用的方式是線性控制方法，它主要是去控制發(fā)電機電磁轉(zhuǎn)矩和槳葉葉距角，來把葉尖速比維持在最合適的大小，進而更高效的獲取風(fēng)能。當(dāng)風(fēng)速的變化情況比較劇烈時，這種方式的調(diào)節(jié)效率一般比較低。

3風(fēng)電市場發(fā)展對電纜的需求

目前我國的電線電纜發(fā)展情況較為可觀，日益發(fā)展的電線電纜行業(yè)也給風(fēng)電市場未來的進步提供了一定的幫助。想要更好的促進對風(fēng)能的利用，還要考慮對電網(wǎng)條件和通訊條件是否足以提供支撐，這就使得電力電纜和通訊電纜必須要符合要求，因此電線電纜也是風(fēng)電市場前進發(fā)展的一個必要前提。

4現(xiàn)代控制方法

對于現(xiàn)代控制方法，它又可以細分為下面幾種方法。首先是變結(jié)構(gòu)控制，其次是自適應(yīng)控制，還有智能控制以及魯棒控制等。其中變結(jié)構(gòu)控制的主要特點有響應(yīng)速度比較快，構(gòu)造比較簡單并且容易操作，因此他在風(fēng)電系統(tǒng)中被使用的相對來說比較多。而魯棒控制的主要特點是它能夠很好的處理多變量問題，并且它還可以糾正建模誤差以及參數(shù)誤差等問題。模糊控制與上述兩種控制方式不同，它是一種比較先進的智能控制方式，他可以把專業(yè)人員所輸入的知識和要求轉(zhuǎn)化為對系統(tǒng)的控制，它可以很好的應(yīng)對非線性因素所造成的影響，在被調(diào)節(jié)對象面前它可以發(fā)揮較高的魯棒性。對于風(fēng)力發(fā)電機系統(tǒng)來說，要想建立出比較準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)模型是一件非常困難的事情，這時模糊憑借著其優(yōu)勢也就發(fā)揮了一定的作用，并且其在風(fēng)電系統(tǒng)的控制方面的優(yōu)勢也愈發(fā)顯著。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的主要特點是通過工程技術(shù)對人腦神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)進行模擬，它參考了神經(jīng)元能夠形成多個拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的特點，它是對人體神經(jīng)系統(tǒng)的一種模擬應(yīng)用。

5結(jié)束語

雖然這幾年我國在風(fēng)電技術(shù)發(fā)展方面有了比較明顯的進步，然而這并不代表著我國在風(fēng)力技術(shù)發(fā)展方面已經(jīng)不需要再努力，相反，發(fā)展的同時也顯露了許多急需解決的問題。對于我國很多的風(fēng)力設(shè)備制造企業(yè)，其中的許多配件都需要依靠進口的支撐，這表明我國相對是落后的，也是需要進步的，究其原因，主要是我國自行研發(fā)的一些配件無法滿足生產(chǎn)需求。除此之外，我國風(fēng)電方面的標(biāo)準(zhǔn)還沒有達到一定的高度，比如在風(fēng)機制造方面以及對所生產(chǎn)配件進行檢測所依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)也并不完善，所以我國在風(fēng)力發(fā)電方面還有很大的進步空間，我國相關(guān)人員也應(yīng)高度重視起來，不斷提升對技術(shù)的要求，不斷加強對設(shè)備質(zhì)量的要求以及監(jiān)管力度。

參考文獻：

[1]袁鐵江，晁勤，李建林.光電并網(wǎng)技術(shù)[M].北京：機械工業(yè)出版社，2012：1-9.

[2]趙海亮，郭鑫.風(fēng)力發(fā)電的技術(shù)綜述[J].河南科技，2013，第一卷（第一期）：58-59.

[3]石世前.風(fēng)光儲聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)中儲能設(shè)備容量配置與運行策略研究[D].華北電力大學(xué)，2014.

（作者單位：揚州市金陽光電纜有限公司）