針對新時期新能源風(fēng)力發(fā)電相關(guān)技術(shù)討論分析

郭東 范軍暉

摘要：新型風(fēng)電光伏是一種新型的現(xiàn)代電能生產(chǎn)方式，其發(fā)展優(yōu)勢十分明顯?；诖耍疚闹饕獜男乱淮茉葱滦惋L(fēng)力發(fā)電的相關(guān)技術(shù)應(yīng)用原理以及分析問題入手，探討新一代能源新型風(fēng)力發(fā)電的一些相關(guān)應(yīng)用技術(shù)，有助于有效推動我國新型風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。

關(guān)鍵詞：新能源;風(fēng)力發(fā)電;技術(shù)

一、新能源風(fēng)力發(fā)電的技術(shù)原理分析

1.風(fēng)輪裝置

風(fēng)輪驅(qū)動裝置主要是將驅(qū)動風(fēng)能轉(zhuǎn)化為具有機械驅(qū)能的驅(qū)動裝置，風(fēng)能可以帶動一個螺旋槳狀風(fēng)輪葉片高速旋轉(zhuǎn)，葉片高速旋轉(zhuǎn)時可產(chǎn)生大量機械驅(qū)動能。

2.發(fā)電機

發(fā)電機驅(qū)動是一種將小型風(fēng)力發(fā)電驅(qū)動機組風(fēng)力傳遞的恒定風(fēng)力機械傳動能量的轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)變?yōu)楹愣娔艿尿?qū)動裝置。小型風(fēng)力發(fā)電驅(qū)動系統(tǒng)由風(fēng)力發(fā)電機和風(fēng)力變流器兩部組成，發(fā)電系統(tǒng)效率高。對于小型風(fēng)電驅(qū)動系統(tǒng)來說，它不僅僅是包括風(fēng)力發(fā)電機組的機頭，還包括發(fā)電轉(zhuǎn)體、尾翼、葉片等主要部件，所有部件都必須調(diào)整以確保風(fēng)電效率。其中，機頭將驅(qū)動葉片在最大風(fēng)力推動作用下旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的內(nèi)部機械作動能通過轉(zhuǎn)化后成為最大電能，機尾通常用于自動引導(dǎo)電機風(fēng)向，使風(fēng)力發(fā)電機可以獲得最大的排風(fēng)量，而旋翼機則是一種使車頭機尾高速轉(zhuǎn)動的控制裝置，用于自動調(diào)節(jié)電機轉(zhuǎn)向和控制旋轉(zhuǎn)的電機轉(zhuǎn)子通?？梢允褂糜来呕騽畲攀降拇朋w;電機定子驅(qū)動繞組通常用于自動切斷一條可將內(nèi)部機械作動能通過轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)化為最大電能的產(chǎn)生磁力的導(dǎo)線。

二、新能源風(fēng)力發(fā)電的關(guān)鍵技術(shù)

1.風(fēng)功率預(yù)測技術(shù)

風(fēng)力發(fā)電技術(shù)預(yù)測應(yīng)用技術(shù)是目前我國風(fēng)力發(fā)電中比較重要的一種預(yù)測應(yīng)用技術(shù)，由于不同技術(shù)預(yù)測開發(fā)風(fēng)的生命周期和預(yù)測模型的不同，預(yù)測開發(fā)風(fēng)的技術(shù)方法也不同。

（l）按短期風(fēng)電自動預(yù)測調(diào)度期限長短來進(jìn)行細(xì)分。根據(jù)短期風(fēng)能自動預(yù)測機組發(fā)電調(diào)度周期的不同時間長短，風(fēng)能預(yù)測發(fā)電周期預(yù)測調(diào)度方法大致可以分別細(xì)分為超短期、短期和中長期三種風(fēng)電預(yù)測調(diào)度方法。短期大型風(fēng)電機組實時自動預(yù)測調(diào)度，短期大型風(fēng)電自動預(yù)測調(diào)度方法目前可廣泛地應(yīng)用于短期風(fēng)電開發(fā)機組臨時風(fēng)電組裝和長期風(fēng)電備用大型風(fēng)電長期部署，可應(yīng)用于各個方面，中長期預(yù)測可應(yīng)用于維護和風(fēng)資源評估。

（2）根據(jù)風(fēng)險預(yù)測技術(shù)模型進(jìn)行分類。①物理模擬法。該預(yù)測方法主要根據(jù)電場氣象預(yù)測結(jié)果通過模擬一個風(fēng)電場及其周邊的各種天氣狀況，根據(jù)電場風(fēng)向、風(fēng)速、氣壓、空氣密度等各種相關(guān)聯(lián)的預(yù)測數(shù)據(jù)信息等來構(gòu)建一個預(yù)測數(shù)據(jù)模型，并通過制作一套功率分布曲線和預(yù)測單位來對風(fēng)電場的功率曲線預(yù)測。由于風(fēng)速變化沒有規(guī)律可循，預(yù)測往往會有一定的誤差。②數(shù)學(xué)統(tǒng)計法。該分析方法通過利用一些數(shù)學(xué)分析工具可以找出目前現(xiàn)有統(tǒng)計數(shù)據(jù)與目前待進(jìn)行預(yù)測分析數(shù)據(jù)之間的測量函數(shù)序列關(guān)系，可以被視為一個進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘的新過程，在數(shù)據(jù)挖掘中可以發(fā)現(xiàn)數(shù)學(xué)規(guī)律，得到正確預(yù)測分析結(jié)果。在正確應(yīng)用這些統(tǒng)計分析方法進(jìn)行預(yù)測我國風(fēng)電裝機功率時，需要這些統(tǒng)計算法的技術(shù)支持，常用的方法有兩種：統(tǒng)計時間測量序列分析算法和統(tǒng)計機器學(xué)習(xí)算法。

2.風(fēng)電機組功率調(diào)節(jié)技術(shù)

風(fēng)電機的功率輸出水平在整個風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中很重要，因而輸出功率調(diào)控是不可或缺的關(guān)鍵技術(shù)之一。風(fēng)電機應(yīng)該捕捉風(fēng)能而是將其轉(zhuǎn)化為機械能來發(fā)電，但是因為組成風(fēng)電機的部件的機械設(shè)備硬度及能力，有必要降低對于地?zé)崮艿牟蹲剑员３诛L(fēng)電機的輸入趨近其整定值，以便安全運行。以下控制技術(shù)通常用于調(diào)節(jié)風(fēng)電機的輸出。

（1） 恒定螺距失速控制技術(shù)。此種控制形式的原理是，電機式風(fēng)能電動機的葉片與輪轂剛性銜接，其特性是框架結(jié)構(gòu)單純，使用性能穩(wěn)定，但是惟一的優(yōu)點是不能依據(jù)氣溫的變動實時調(diào)整葉片頂面的視角。恒定螺距失速控制技術(shù)利用植株的水動力學(xué)特征來改變渦輪機的功率，以應(yīng)對外部風(fēng)速的變化。在實踐中發(fā)現(xiàn)，在名義風(fēng)速下很難實現(xiàn)風(fēng)能利用效率的最大化，而在低于名義風(fēng)速的情況下，風(fēng)能利用的效率會降低。

（2） 變槳控制技術(shù)。所謂變槳距，基本上是指變槳角的調(diào)整;通過改變變槳角的大小，達(dá)到調(diào)整風(fēng)力發(fā)電機組功率的目標(biāo)。倘若因為外部要素的影響，功率高達(dá)了額定功率，勵磁便能依據(jù)功率的變動調(diào)整電機角的大小，進(jìn)而促使壓縮機的功率保持在額定功率。這時候，控制系統(tǒng)參加控制，進(jìn)而形成閉環(huán)控制。俯仰控制應(yīng)是一種主動控制技術(shù)，可用于風(fēng)力發(fā)電機組，以克服俯仰的被動失速調(diào)節(jié)的缺點。變槳控制還有一個優(yōu)點，就是當(dāng)風(fēng)機開始旋轉(zhuǎn)時，在大的正變槳角下產(chǎn)生一個大的啟動轉(zhuǎn)矩，并在停止時將變槳角保持在90°，從而使風(fēng)機的空轉(zhuǎn)速度降到最低。

3.風(fēng)電無功電壓自動控制技術(shù)

變電站可以集成應(yīng)用到電站模塊化風(fēng)電監(jiān)控管理系統(tǒng)中，也或者可以直接采用外部監(jiān)控方式獨立實施運行，起到實時監(jiān)控現(xiàn)有風(fēng)電場電網(wǎng)設(shè)施9路交流供電無功電壓穩(wěn)定運行控制狀態(tài)的重要作用，通過自動通訊控制線路自動調(diào)節(jié)風(fēng)電設(shè)備的無損有功交流電壓，并將自動控制指令發(fā)送到電站相應(yīng)的風(fēng)電監(jiān)控管理系統(tǒng)。控制系統(tǒng)主要有兩種自動控制工作方式。一種方法是系統(tǒng)遠(yuǎn)程控制，另一種方式是本地自動控制。在遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)模式下，變電站自動實時跟蹤一個無損有功交流電壓調(diào)節(jié)控制目標(biāo)，在本地自動控制系統(tǒng)模式下，可以根據(jù)系統(tǒng)預(yù)設(shè)的多路并聯(lián)式網(wǎng)點無功電壓調(diào)節(jié)目標(biāo)控制曲線對現(xiàn)有變電站系統(tǒng)進(jìn)行自動控制。系統(tǒng)可以通過手動同時設(shè)置現(xiàn)有變電站的穩(wěn)定運行和自動控制能力狀態(tài)，同時它也可以通過手動設(shè)置鎖定或同時解鎖現(xiàn)有風(fēng)電場的各種自動控制能力設(shè)備，設(shè)備的自動切換由監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行自動控制。當(dāng)風(fēng)力電網(wǎng)設(shè)備處于穩(wěn)定自動運行控制狀態(tài)時，變電站系統(tǒng)可以通過充分利用現(xiàn)有風(fēng)力發(fā)電發(fā)動機組的無損有功電壓調(diào)節(jié)控制能力部件來自動實現(xiàn)其無功電壓自動調(diào)節(jié)控制目標(biāo)。利用功率電壓補償器可以完成無功功率值的補償。此外，變電站可以與風(fēng)力發(fā)電機協(xié)調(diào)無功補償狀態(tài)，有效避免了無功功率的不合理流動。

結(jié)束語

總之，風(fēng)力發(fā)電是電力領(lǐng)域新能源領(lǐng)域風(fēng)能的典型應(yīng)用領(lǐng)域。這進(jìn)一步提高了我國風(fēng)力發(fā)電的利用效率。這對于加快推動我國時代風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的持續(xù)發(fā)展升級具有重要的歷史現(xiàn)實意義。

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