風(fēng)力發(fā)電電氣控制技術(shù)及應(yīng)用研究

劉曉強(qiáng)

摘要：風(fēng)能作為一種干凈清潔的新能源，隨著經(jīng)濟(jì)技術(shù)的發(fā)展，單一的火力發(fā)電已經(jīng)不能滿足社會(huì)的發(fā)展，為了社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展，迫切需要研發(fā)新能源。已經(jīng)被用作發(fā)電技術(shù)的很重要的一種。下面分析分析風(fēng)力發(fā)電的現(xiàn)狀、發(fā)電電氣控制技術(shù)和應(yīng)用研究，期望能提供一些參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：風(fēng)力發(fā)電，控制技術(shù)，應(yīng)用

世界上的能源有很多，歸結(jié)起來(lái)分為兩大類(lèi)，一類(lèi)是可再生能源一類(lèi)是不可再生能源，礦物能源歸為不可再生能源比如石油、煤炭，而風(fēng)能再屬于可再生資源。以前，人類(lèi)主要利用礦物能源來(lái)進(jìn)行生活和生產(chǎn)，后來(lái)隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，我們也有了可再生資源供我們使用。近年來(lái)，由于人類(lèi)追求發(fā)展，不注意生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展，大氣層遭到破壞，石油煤炭等礦物能源開(kāi)采量逐漸減少，我們也不得不尋求新的可再生資源來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的只用礦能資源來(lái)進(jìn)行生活和生產(chǎn)發(fā)展。風(fēng)力資源取之不盡用之不竭，不僅可以緩解礦物能源瀕臨枯竭問(wèn)題，還可以改善環(huán)境惡化問(wèn)題。

1.風(fēng)力發(fā)電的現(xiàn)狀

風(fēng)能作為一種可再生能源，清潔無(wú)污染，在某些地方已經(jīng)做到了推廣普及，但是風(fēng)能也有一定的缺點(diǎn)。比如，風(fēng)能無(wú)法存放，只能立即使用，而且風(fēng)力發(fā)電的穩(wěn)定性較弱，優(yōu)點(diǎn)則是沒(méi)有污染，取之不盡。由于風(fēng)能的不穩(wěn)定性和不能儲(chǔ)存這些特性，我國(guó)在研究風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的過(guò)程中遇到了很多的問(wèn)題。因?yàn)轱L(fēng)的大小速度和方向隨機(jī)變化，我們無(wú)法具體掌握，并會(huì)導(dǎo)致負(fù)荷和電能發(fā)生變化，結(jié)果就會(huì)對(duì)電網(wǎng)質(zhì)量和電能產(chǎn)生較大的影響。假使電網(wǎng)規(guī)模偏大，就會(huì)降低電能質(zhì)量;假使電網(wǎng)規(guī)模偏小，則電力穩(wěn)定性又會(huì)下降。風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)模型分為兩類(lèi)，一類(lèi)是線性模型另一類(lèi)是非線性模型[1]。線性模型相對(duì)簡(jiǎn)單，多數(shù)與傳統(tǒng)的控制方法配合，通過(guò)調(diào)節(jié)設(shè)備的屬性來(lái)捕捉更多的風(fēng)能。在工作范圍、環(huán)境等都和非線性模型有很多的不同。傳統(tǒng)的控制方法，無(wú)法滿足現(xiàn)階段風(fēng)力發(fā)電的各種需求，同時(shí)阻礙了風(fēng)力技術(shù)的發(fā)展。

2.風(fēng)力發(fā)電技術(shù)中的現(xiàn)代控制技術(shù)

2.1增益調(diào)度控制技術(shù)

通過(guò)增益調(diào)度控制技術(shù)能夠?qū)⒊Ｒ?guī)性的設(shè)計(jì)控制方式擴(kuò)展成非線性時(shí)變系統(tǒng)方式，其在非線性時(shí)變系統(tǒng)的控制方法中被廣泛使用。風(fēng)力技術(shù)發(fā)展越來(lái)越趨于成熟，增益調(diào)度控制方法也逐漸流行起來(lái)，與線性參數(shù)變化模型相互配合，簡(jiǎn)化了增益調(diào)度控制技術(shù)中控制器的設(shè)計(jì)，同時(shí)降低了成本，提高了效率?，F(xiàn)在好多的實(shí)際工程中已經(jīng)成功運(yùn)用了該技術(shù)。

2.2模糊控制技術(shù)

模糊控制技術(shù)是目前相對(duì)研究較多、技術(shù)較為成熟的一種智能控制技術(shù)，它的本質(zhì)是非線性控制技術(shù)的一種。模糊控制技術(shù)不用數(shù)學(xué)建模，根據(jù)系統(tǒng)的實(shí)際輸入輸出結(jié)果設(shè)計(jì)控制器。利用模糊控制技術(shù)設(shè)計(jì)的控制器抗干擾能力強(qiáng)，魯棒性強(qiáng)和一些參數(shù)變化對(duì)實(shí)際控制結(jié)果影響細(xì)微，特別適用于非線性時(shí)變系統(tǒng)和滯后等偏復(fù)雜系統(tǒng)的控制。所以在現(xiàn)在的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中，使用模糊控制技術(shù)比較多。

2.3神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)

人工神經(jīng)元通過(guò)自學(xué)習(xí)，高度自適應(yīng)，自組織相關(guān)神經(jīng)元組成神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，以此進(jìn)行控制的技術(shù)就是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)，這種技術(shù)可以控制很多系統(tǒng)，不僅能提高設(shè)備的容錯(cuò)性，還能提高設(shè)備的魯棒性。不過(guò)由于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)都是有多個(gè)神經(jīng)元組成，神經(jīng)元內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，訓(xùn)練神經(jīng)元消耗時(shí)間長(zhǎng)，無(wú)法更好的進(jìn)行實(shí)時(shí)控制。所以一般用于實(shí)時(shí)性要求不高的場(chǎng)合，比如風(fēng)速預(yù)測(cè)、功率預(yù)測(cè)和辨識(shí)模型等場(chǎng)合。

3風(fēng)力發(fā)電電氣控制的應(yīng)用研究

3.1變速電力發(fā)電應(yīng)用

利用傳統(tǒng)風(fēng)力發(fā)電的同時(shí)必須保持風(fēng)速恒定不變，如果風(fēng)速變大或變小，則發(fā)電機(jī)狀態(tài)也會(huì)相應(yīng)的進(jìn)行改變，以此來(lái)適應(yīng)風(fēng)速，這就使得發(fā)電頻率的穩(wěn)定性能大幅提高，這就是變速電力發(fā)電的基本原理。如果風(fēng)速較大，發(fā)電效率和發(fā)電質(zhì)量都會(huì)受到影響，如果風(fēng)速較小，那么輸出功率穩(wěn)定性就會(huì)降低，所以要及時(shí)調(diào)整風(fēng)輪轉(zhuǎn)速，以期發(fā)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)和風(fēng)速變化趨近同步。我國(guó)地理跨度大，南方北方東部西部，風(fēng)速?gòu)?qiáng)弱和變化規(guī)律都不同，恒速發(fā)電無(wú)法滿足不同地理地區(qū)的發(fā)電需求，所以要利用變速電力發(fā)電去滿足需求。

3.2變槳距發(fā)電技術(shù)應(yīng)用

風(fēng)力發(fā)電過(guò)程中，必須保證風(fēng)力發(fā)電機(jī)的發(fā)電功率，如果功率不夠，就會(huì)影響發(fā)電質(zhì)量和發(fā)電效率，影響發(fā)電效果，同時(shí)降低了風(fēng)能的利用率。由此可見(jiàn)，在風(fēng)力發(fā)電機(jī)使用過(guò)程中，如何控制風(fēng)速功率就顯得非常重要，變槳距發(fā)電技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。變槳距發(fā)電技術(shù)更方便控制設(shè)備機(jī)組發(fā)電的秘籍就是轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備改變槳距的角度，這種技術(shù)在風(fēng)速較高時(shí)候設(shè)備也能適應(yīng)，更好的提高了風(fēng)力發(fā)電的利用率?？萍嫉陌l(fā)展帶動(dòng)了設(shè)備的升級(jí)換代，現(xiàn)在的發(fā)電機(jī)組扇葉在降低質(zhì)量的同時(shí)也提高了質(zhì)量，設(shè)備的整體重量變輕，荷載沖擊也相應(yīng)變低。變槳距發(fā)電技術(shù)的使用，能夠有效的降低發(fā)電機(jī)組運(yùn)行中可能出現(xiàn)的意外事故的概率，控制工作就變得比較容易。只有投入大量人力資源和物力資源，才能在發(fā)電機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)的過(guò)程中通過(guò)變槳距來(lái)提高發(fā)電效率，使發(fā)電機(jī)組的穩(wěn)定性不至于降低。這就造成了人力資源和物力資源的大量損耗，希望隨著科技的發(fā)展，這個(gè)問(wèn)題能夠更好的解決。

3.3定漿距失速發(fā)電技術(shù)應(yīng)用

傳統(tǒng)發(fā)電技術(shù)滿足不了社會(huì)的發(fā)展，新型發(fā)電技術(shù)又不是很成熟，二者有機(jī)結(jié)合起來(lái)就是定槳距失速發(fā)電技術(shù)的核心。該技術(shù)在提高風(fēng)力機(jī)組設(shè)備發(fā)電的運(yùn)行質(zhì)量的同時(shí)，也提高了設(shè)備系統(tǒng)的穩(wěn)定性。發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)進(jìn)行發(fā)電工作，就得需要更強(qiáng)的設(shè)備穩(wěn)定性。不過(guò)設(shè)備葉片重量過(guò)重，葉片體積又大，發(fā)電過(guò)程中，就浪費(fèi)許多的無(wú)用功，降低了設(shè)備運(yùn)行效率。定槳距失速發(fā)電技術(shù)只有在風(fēng)力等級(jí)低的場(chǎng)合中，才能讓發(fā)電機(jī)組操作人員使用定槳距失速發(fā)電技術(shù)。如果風(fēng)力等級(jí)高，該技術(shù)就不適合使用了。

結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，為了社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展，發(fā)電技術(shù)不能全部依賴(lài)于火力發(fā)電，必須嚴(yán)加重視可再生能源的開(kāi)發(fā)利用。我國(guó)地大物博，各種地勢(shì)地貌都具備，這就給風(fēng)力發(fā)電帶來(lái)了巨大優(yōu)勢(shì)，風(fēng)力發(fā)電尤為重要。風(fēng)能的利用，可以降低礦物能源的消耗，能夠推動(dòng)電力行業(yè)的健康發(fā)展，還能大力促進(jìn)國(guó)家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。積極的運(yùn)用風(fēng)力發(fā)電電氣控制技術(shù)，提高風(fēng)力發(fā)電的質(zhì)量和效率，為社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展做貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

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