風(fēng)力發(fā)電及其控制技術(shù)新進展探究

宋國慶

摘? 要：風(fēng)力發(fā)電逐漸成為了當(dāng)前發(fā)電系統(tǒng)中的重要內(nèi)容，通過對于風(fēng)能的合理利用，能夠有效地緩解我國當(dāng)前電力短缺的問題，能夠有效地推動我國電力行業(yè)的發(fā)展，同時也為我國人民群眾的生產(chǎn)生活提供了能源供應(yīng)。隨著科技的進步和社會的發(fā)展，當(dāng)前風(fēng)力發(fā)電技術(shù)得到了長足的發(fā)展，隨著力學(xué)、機械學(xué)等多方面內(nèi)容的應(yīng)用，風(fēng)力發(fā)電也在逐漸地進行升級轉(zhuǎn)化。風(fēng)力發(fā)電的控制系統(tǒng)是風(fēng)力發(fā)電行業(yè)的關(guān)鍵技術(shù)之一，為了有效地實現(xiàn)風(fēng)輪的全方面控制，調(diào)整其大小，需要對風(fēng)力發(fā)電控制變換器、發(fā)電機等多方面進行改善，實現(xiàn)智能化系統(tǒng)化的控制。該文就風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)及其控制系統(tǒng)的新研究展開了探究，為以后的行業(yè)發(fā)展提供了參考。

關(guān)鍵詞：風(fēng)力發(fā)電? 控制系統(tǒng)? 智能化應(yīng)用? 系統(tǒng)設(shè)置

中圖分類號：TM614? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標(biāo)識碼：A文章編號：1672-3791（2020）11（a）-0055-03

Research of New Development of Wind Power Generation and Its Control Technology

SONG Guoqing

（Henan Clean Energy Branch， Huaneng Power Intl Inc， Zhengzhou， Henan Province， 450018? China）

Abstract： Wind power generation has gradually become an important part of the current power generation system. Through the rational utilization of wind energy， it can effectively alleviate the problem of power shortage in China， effectively promote the development of China's power industry， and provide energy supply for the production and life of the people in China. With the progress of science and technology and the development of society， the current wind power generation technology has been greatly developed. With the application of mechanics， mechanics and other aspects， wind power generation is gradually upgrading and transforming. The control system of wind power generation is one of the key technologies in the wind power industry. In order to effectively realize the all-round control of wind turbine and adjust its size， it is necessary to improve the wind power generation control converter， generator and other aspects to achieve intelligent and systematic control. This paper explores the new research of wind power generation system and its control system， which provides a reference for the future development of the industry.

Key Words： Wind power generation; Control system; Intelligent application; System setting

隨著經(jīng)濟的發(fā)展，社會的進步，人們對于電能的需求量越來越大，隨著當(dāng)前對于新能源發(fā)電的越來越重視，水力發(fā)電與風(fēng)力發(fā)電逐漸成為重要的發(fā)電系統(tǒng)將會在發(fā)電行業(yè)做出貢獻。風(fēng)能在全國范圍內(nèi)都有廣泛的分布，由于其開發(fā)利用難度相對較小，同時，作為新能源，沒有二次污染，其成本也是穩(wěn)定可控的，所以風(fēng)力發(fā)電逐漸成為當(dāng)前發(fā)電的重點建設(shè)項目。隨著國內(nèi)對于風(fēng)力發(fā)電的研究與應(yīng)用的逐步開展，類似于風(fēng)力發(fā)電機，控制風(fēng)電系統(tǒng)，都得到了一定的進步與突破。為了使風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)得到有效開發(fā)與應(yīng)用，需要深入對于相關(guān)的技術(shù)設(shè)備進行研究，該文主要探討了風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中的發(fā)電系統(tǒng)與控制系統(tǒng)的新進展、新研究。

1? 風(fēng)力發(fā)電及其控制系統(tǒng)的新研究分析

1.1 風(fēng)力發(fā)電控制系統(tǒng)的必要性

自然風(fēng)的速度及其方向都會發(fā)生變化，所以需要有效地控制發(fā)電系統(tǒng)能夠有效地防止輸出輸入功率的變化、風(fēng)輪的故障以及保護等。雖然隨著相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)得到了有效提高，但是風(fēng)力發(fā)電機組這一重要的環(huán)節(jié)仍然具有不穩(wěn)定性，難以進行變動和調(diào)節(jié)。風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)機組能夠有效地進行風(fēng)力發(fā)電機組的安全運行、速度提升等，能夠有效地促進電力行業(yè)的發(fā)展，推動風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的提高[1]。

1.2 國內(nèi)風(fēng)力發(fā)電的現(xiàn)狀

就技術(shù)層面而言，國內(nèi)的風(fēng)力發(fā)電主要分成了三步走的策略，首先引進國外先進的技術(shù)，其次對國外的先進技術(shù)進行消化吸收和轉(zhuǎn)化，最后實現(xiàn)自我技術(shù)的提升與創(chuàng)新。目前我國傳統(tǒng)的電力設(shè)備逐漸退出市場，而當(dāng)前的電力設(shè)備進行了更新與換代，我國當(dāng)前的風(fēng)力發(fā)電的設(shè)備也在蓬勃的發(fā)展，其組設(shè)置也在逐漸提高，就發(fā)電行業(yè)而言，我國設(shè)備和關(guān)鍵零件都能夠滿足我國當(dāng)前風(fēng)力發(fā)電的需求。所以加強風(fēng)力發(fā)電裝備設(shè)置的技術(shù)創(chuàng)新，促進自主創(chuàng)新能力的提高，能夠有效地推動風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的完善與進步，風(fēng)力發(fā)電的關(guān)鍵技術(shù)也是推動風(fēng)力發(fā)電，甚至我國電力行業(yè)進步的重要內(nèi)容，其中控制系統(tǒng)是其關(guān)鍵的內(nèi)容，為了推動該行業(yè)的發(fā)展，需要有效地提高控制系統(tǒng)的效率[2]。

2? 風(fēng)力發(fā)電控制技術(shù)分析

風(fēng)輪控制技術(shù)。為了有效地促進風(fēng)力轉(zhuǎn)化系統(tǒng)效率的提升，需要在其中盡可能地降低能量的消耗，就風(fēng)輪而言，需要進行技術(shù)革新，能夠進行有效的葉尖速比控制。由于受到風(fēng)力的影響，風(fēng)輪的葉間轉(zhuǎn)動速度就被稱為葉尖速，其中葉尖的速度與時間段的比值就被稱為葉尖速比，將此比值進行有效的控制，需要進行風(fēng)速系統(tǒng)的優(yōu)化。由于風(fēng)速的不同，其速度比也會受到風(fēng)的速度大小方向的影響，所以為了實現(xiàn)有效控制，該功能就要對其進行調(diào)整和改變，對風(fēng)輪的速度也要進行改變，從而以此來優(yōu)化速度比值。對功率信號反饋需要加以控制，可以通過該方法來對風(fēng)暖的信號得以控制，但風(fēng)能運行的過程中，隨著風(fēng)力條件的改變，其功率也會進行改變，這就需要傳輸信號加以變動來形成，對此有效控制。可以通過功率的方式來進行曲線的繪制，在基礎(chǔ)上進行后續(xù)的操作，使其功率進行比較，獲得二者的差值，從而進行風(fēng)輪等設(shè)置，使功率達到最大，有效降低成本，控制效率，需要值得注意的是，對于曲線的繪制是難點也是重點，需要進行技術(shù)的重點突破。通過爬山搜索的方式進行控制，這種方式主要是對于風(fēng)機的功率點進行有效的控制，其圖像主要類似于拋物線，可以適當(dāng)?shù)卦黾语L(fēng)能的速度來改變其中的功率，找出功率的最大點以后，確定其中的轉(zhuǎn)速，比較其中的慣性。需要值得注意的是，由于這種方法很難進行轉(zhuǎn)速的改變，所以該方法還是具有一定的弊端[3]。

3? 風(fēng)力發(fā)電機與相關(guān)電力電子變換器控制技術(shù)

3.1 風(fēng)力發(fā)電機的控制技術(shù)

作為風(fēng)力發(fā)電的能源就是風(fēng)力，由于風(fēng)力的方向、大小的不確定性，同時，隨著高度增加，風(fēng)力會越大，所以大多數(shù)的風(fēng)力發(fā)電會處在高空中完成，發(fā)電機及其相關(guān)的設(shè)備也需要盡可能提高其效率，減少能量的損耗，可以充分地利用永磁發(fā)電機來進行風(fēng)力系統(tǒng)的建設(shè)。還可以通過模塊化的方式來進行電機的制造，以此來實現(xiàn)成本的控制。除此之外，可以進行發(fā)電機控制法，降低發(fā)電機的功率消耗，通過各種方法來盡可能的降低功率因數(shù)的變化[4]。

3.2 電力電子轉(zhuǎn)換器控制技術(shù)

作為電子轉(zhuǎn)換器在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)進行應(yīng)用，必須要具有以下幾個特征：首先，需要具有比較廣的使用面，能夠在各種風(fēng)力發(fā)電過程中得到有效利用;其次，還需要比較高的傳輸效率，能夠有效進行傳輸之外還需要進行功率因素改變的處置;最后，還需要比較高的安全性能，從而能夠有效地保證功率，有效地運轉(zhuǎn)。只有滿足以上幾個方面的特征，才能夠有效地進行電子轉(zhuǎn)換器的設(shè)置，達到公共的發(fā)電控制系統(tǒng)的需求。

3.3 風(fēng)能發(fā)電中諧波消除

在風(fēng)機發(fā)電的過程中，諧波的存在會降低整體發(fā)電的質(zhì)量，導(dǎo)致電壓頻率等都會受到影響，所以必須要采取方式將諧波去除，盡可能地減少對于發(fā)電的干擾性。諧波可能會導(dǎo)致發(fā)電機的損壞，甚至?xí)?dǎo)致出現(xiàn)同步的葉振諧波，甚至?xí)?dǎo)致發(fā)電設(shè)備的熱故障，導(dǎo)致正常運行干擾，破壞正常的電子發(fā)電系統(tǒng)，影響傳感器的正確性。為了消除諧波，可以通過電力變流或者是無功率增加對電容器進行調(diào)整等方式盡可能地減少諧波的影響。

3.4 現(xiàn)代控制技術(shù)

風(fēng)力發(fā)電技術(shù)一般會有以下幾種控制技術(shù)：首先是變結(jié)構(gòu)控制;其次是自適應(yīng)控制及智能控制等方式。在風(fēng)電發(fā)電的過程中，其中變結(jié)構(gòu)的控制技術(shù)應(yīng)用范圍比較廣 ，主要是該方法響應(yīng)速度快，設(shè)置方便，能夠?qū)崿F(xiàn)。其中，智能控制系統(tǒng)是當(dāng)前十分重要的發(fā)展方向，但是由于當(dāng)前數(shù)字模型的依賴程度比較低，所以需要進行有效的瓶頸克服，進行技術(shù)的突破，才能夠有效地促進智能控制系統(tǒng)的完善。

4? 結(jié)語

總而言之，隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，風(fēng)力發(fā)電形成了我國當(dāng)前發(fā)電系統(tǒng)的重要內(nèi)容，電力行業(yè)與人們的生活具有密切相關(guān)的聯(lián)系，為了有效地推動生產(chǎn)生活發(fā)展，需要增強對于風(fēng)力電力行業(yè)的支持與投入，推動風(fēng)力電力行業(yè)的發(fā)展。這些年來，隨著我國對于風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的投入，風(fēng)力發(fā)電技術(shù)也取得了諸多進步，由于清潔能源易獲取、成本低等特點，風(fēng)力發(fā)電也逐漸受到了社會各界的支持與擁護，其發(fā)展也逐漸向著智能化、自動化的方向發(fā)展，隨著相關(guān)技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用，風(fēng)力發(fā)電也必將推動社會發(fā)展。

參考文獻

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