風力發(fā)電電氣控制技術(shù)及應(yīng)用分析

王衛(wèi)衛(wèi)

摘要：如今，科技無界限，電氣控制技術(shù)已越來越廣泛地應(yīng)用于風力發(fā)電行業(yè)。近年來，國家政策大力推進新能源建設(shè)，風力發(fā)電的相關(guān)項目也逐漸發(fā)展起來。但是風電行業(yè)是一個比較復雜的行業(yè)，要想獲得高效率的收益，電氣控制技術(shù)在風力發(fā)電行業(yè)中的重要性也就隨之顯現(xiàn)。如今新型能源正在人們的生產(chǎn)生活中發(fā)揮著重要的作用，其中風力發(fā)電電氣控制技術(shù)頗具代表性，電氣控制技術(shù)對風力發(fā)電廠的運行穩(wěn)定有著直接的影響，為此本文對風力發(fā)電電氣控制技術(shù)及應(yīng)用進行分析，以期提高風力發(fā)電的應(yīng)用價值。

關(guān)鍵詞：風力發(fā)電;電氣控制技術(shù);應(yīng)用

1風力發(fā)電和電氣控制技術(shù)的概述

風力發(fā)電就是把自然界的風能轉(zhuǎn)換成電能，對于風能的利用其實很早就開始了，它是一種蘊量巨大、清潔環(huán)保的可以再生的能源，這對目前能源緊張、污染嚴重的的現(xiàn)狀而言，是極其難得的，將其利用到發(fā)電過程中，不僅實現(xiàn)了資源節(jié)約的目的，還達到了環(huán)境保護的效果，因此頗受世界各國的重視，在我國也得到了較快的發(fā)展，但是風力發(fā)電最大的問題是它的可靠性還不是很強，這與風力發(fā)電受環(huán)境、氣壓以及氣溫等自然條件的影響是分不開的，所以為了解決這一問題，將電氣控制技術(shù)應(yīng)用到風力發(fā)電中，利于提高發(fā)電的可靠性。電氣控制技術(shù)將多個電氣原件進行組合，借助其控制某個對象或某些對象，以使被控的設(shè)備在運行時能夠更加安全、可靠。當前，這一技術(shù)在發(fā)電領(lǐng)域得到了較好的應(yīng)用，使得發(fā)電的整個運行過程得到了較強的控制，成效十分顯著。

2風力發(fā)電的現(xiàn)狀分析

2.1風力發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)備還不夠完善

主要表現(xiàn)在很多風力發(fā)電系統(tǒng)在建設(shè)時，比較重視起核心功能的設(shè)備，而忽視了起輔助功能的設(shè)備，造成諸多功能作用得不到充分的發(fā)揮，影響其發(fā)電，同時也不利于電氣控制作業(yè)。非線性模型復雜性極高，技術(shù)運用還不夠成熟，電氣控制工作受其阻礙，而線性模型雖已成熟，但是工作范圍和環(huán)境都有局限性，傳統(tǒng)的電氣控制技術(shù)滿足不了風力發(fā)電的需求，對風力發(fā)電的持續(xù)發(fā)展不利。

2.2風力發(fā)電受外界因素的不利影響

一方面是自然因素，這是不可避免的，通常，風力發(fā)電都會選擇高出水平面的地理環(huán)境，提高風力發(fā)電的效果，但這也就使風力發(fā)電的運行會受大氣壓、溫度、雷雨等自然因素的影響，這些自然因素變化較為極端，不但穩(wěn)定性受影響，還會使發(fā)電設(shè)備受到損壞，另一方面是人為因素，風力發(fā)電電氣控制工作需要工作人員有較強的專業(yè)能力和工作意識，因為這是一項復雜性和專業(yè)性較高的工作，工作人員素質(zhì)達不到，操作要么違規(guī)，要么疏漏，不僅安全性能無法保證，還會直接導致故障問題，影響其發(fā)電。

3風力發(fā)電電氣控制技術(shù)的應(yīng)用分析

3.1變槳距發(fā)電技術(shù)

該技術(shù)在風力發(fā)電過程的應(yīng)用能夠有效解決原本風力發(fā)電機組輸出功率不高的現(xiàn)實問題，能夠通過改變原本葉片傾角的方式，提高風能的利用效率。另外，該技術(shù)的應(yīng)用可以以更換材料的方式進一步降低原本扇葉的重量，這不僅可以降低其所做無用功的比例，還可以降低對應(yīng)的沖擊荷載。但是，由于該技術(shù)減輕了設(shè)備的質(zhì)量，所以其在變槳距運轉(zhuǎn)的過程中，很有可能出現(xiàn)失穩(wěn)問題，在其后期維護過程中也需要花費大量的人力物力資源，但伴隨著國內(nèi)電氣控制技術(shù)水平的不斷提升，該問題必然會逐漸得到緩解。

3.2主動失速發(fā)電技術(shù)

這一技術(shù)整合了定、變槳失速風力發(fā)電技術(shù)，因此又稱作混合失速發(fā)電技術(shù)，根據(jù)風速的變化、風向的變化對槳距角進行合理的調(diào)整，實現(xiàn)對風能捕捉量的控制和風速的控制，能量轉(zhuǎn)化效率極高，風力發(fā)電的運行效益得到了很高的保障。但在實際應(yīng)用中，失速問題頻頻出現(xiàn)，這就導致功率輸出受到不同程度的影響，對電氣控制極為不利。加強技術(shù)改進勢在必行。

3.3定槳距失速發(fā)電技術(shù)

這一技術(shù)的應(yīng)用有效結(jié)合運用了傳統(tǒng)發(fā)電技術(shù)和新型發(fā)電技術(shù)，更好的確保了風力發(fā)電系統(tǒng)的運行軌跡，有效提高其的穩(wěn)定性。因為在發(fā)電過程中發(fā)電機組需要并網(wǎng)進行工作，這對發(fā)電機組的穩(wěn)定運行提出了更高的要求。定槳距失速發(fā)電技術(shù)借助葉片比較復雜的構(gòu)造實現(xiàn)對發(fā)電機組功率的控制，同時葉片還存在重量大、體積大等情況，這都要使得在發(fā)電的過程中，消耗大量的無用功，對發(fā)電機組的運行效率極為不利，使運行效率無法得到保證，這一技術(shù)的應(yīng)用受到了很大的限制，只能在風力等級低的小風環(huán)境中應(yīng)用，在風力等級高的大風環(huán)境中還沒能得到應(yīng)用，這也成為了以后重要的研究方向，拓寬其應(yīng)用范圍。

3.4變速風力發(fā)電技術(shù)

變速風力發(fā)電技術(shù)的主要目的就是針對風力發(fā)電機的原有恒速進行影響和控制，根據(jù)不同風速控制風力發(fā)電機的運行情況，以此保證恒定發(fā)電頻率。運行狀態(tài)根據(jù)風速的不同改變，當風速較大時，發(fā)電質(zhì)量以及發(fā)電效率會受到功率的影響，為了避免功率過大對其產(chǎn)生影響，我們要及時調(diào)控風輪轉(zhuǎn)速的一系列指標;在風速較小時，我們也要力求獲得更多的風能來滿足平穩(wěn)的輸出功率。更重要的是，我國不同地區(qū)的風速的大小是不同的，其變化規(guī)律也千差萬別。隨著技術(shù)的發(fā)展，我們逐步深入了對這一技術(shù)的認識。從現(xiàn)如今的發(fā)展趨勢看，該技術(shù)是未來發(fā)展的重頭戲。常見的變速風力發(fā)電技術(shù)主要有以下幾類，有籠型異步發(fā)電機類、永磁發(fā)電機類、交流勵磁雙饋型、無刷雙饋發(fā)電機類以及磁場調(diào)制型等。它們的主要特點是風能轉(zhuǎn)換效率較高，可以實現(xiàn)較好的柔韌性連接。除此之外，它們還可以實現(xiàn)對無功功率、輸出功率的獨立調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)變槳距的過程也更加簡單，但轉(zhuǎn)速的運行范圍依然較大，這些特點均可以有效提高發(fā)電機組的功率質(zhì)量。

3.5混合失速發(fā)電技術(shù)

混合失速發(fā)電又稱為主動失速發(fā)電，槳距角根據(jù)具體的情況會有不同的變化，以此來控制不同條件下的風能捕獲量和速度。但是這個技術(shù)還有很大的上升空間，它的缺點是有可能會導致失速現(xiàn)象的發(fā)生，這樣會對整個風力發(fā)電的功率造成很大的影響，風力發(fā)電廠也更加難以控制其發(fā)電效益。所以，電氣控制技術(shù)在風力發(fā)電的具體應(yīng)用過程當中，我們要彌補主動失速技術(shù)的缺陷，積極改進其不足的地方，從而最大限度地提高風力發(fā)電的效益。

4結(jié)語

總之，根據(jù)全球能源供給現(xiàn)狀，必須加強對新型清潔能源的開發(fā)。就風力發(fā)電來看，為提高其電能轉(zhuǎn)化效率，提高其發(fā)電過程中的穩(wěn)定性，必須從風力發(fā)電電氣控制技術(shù)人手，并結(jié)合其應(yīng)用實踐過程中所存在的問題，切實落實對相關(guān)技術(shù)的優(yōu)化與開發(fā)工作。

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晉能清潔能源風力發(fā)電有限責任公司，山西太原?030000