關(guān)于新能源發(fā)電風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的探討

王宏義

摘 要 傳統(tǒng)的火力發(fā)電耗能高，污染嚴(yán)重，在節(jié)能環(huán)保方面存在諸多問題，不利于我國節(jié)能環(huán)保事業(yè)的發(fā)展，現(xiàn)在人們開始關(guān)注清潔能源，風(fēng)力發(fā)電作為一種清潔能源是我國電力事業(yè)發(fā)展的重要組成部分，截至目前，我國新能源裝機(jī)已達(dá)到2.92億千瓦，在電力裝機(jī)占比不斷擴(kuò)大，隨著風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的不斷投入，風(fēng)電機(jī)組發(fā)電技術(shù)也在不斷更新?lián)Q代，如何能使風(fēng)電機(jī)組發(fā)電效率最大化，并提高壽命減少故障率，是支持風(fēng)力發(fā)電可持續(xù)發(fā)展的課題。

關(guān)鍵詞 風(fēng)力發(fā)電 新能源技術(shù) 電力事業(yè)

中圖分類號：TK8 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-0745（2021）08-0001-02

1 新能源風(fēng)力發(fā)電的技術(shù)價值

人類對風(fēng)能的利用可以追溯到古代，近年來隨著人們對風(fēng)能的重視，風(fēng)能利用技術(shù)得到了迅速發(fā)展。風(fēng)力發(fā)電的建設(shè)成本持續(xù)降低，與其他發(fā)電項(xiàng)目建設(shè)相比，風(fēng)力發(fā)電建設(shè)周期短，一般來說，風(fēng)力發(fā)電廠的建設(shè)可以在1-2年內(nèi)完成并投入使用，可在短時間內(nèi)實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)發(fā)電，隨著風(fēng)能技術(shù)的快速發(fā)展，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的建設(shè)也逐漸規(guī)范化。風(fēng)能是一種可再生的清潔能源，加強(qiáng)風(fēng)能利用技術(shù)的研究和開發(fā)，提高風(fēng)能的利用率，可以減少化石能源的使用，改善傳統(tǒng)能源使用造成的環(huán)境污染，是能源發(fā)展的一個方向。[1]

世界上以及有許多國家都擁有先進(jìn)的風(fēng)電發(fā)電技術(shù)，其中包括中國、荷蘭、德國、丹麥等國，這些國家的風(fēng)電設(shè)備累計(jì)裝機(jī)容量居世界前列。目前，我國已有40家企業(yè)有能力進(jìn)行生產(chǎn)零件，一部分可以進(jìn)入風(fēng)能生產(chǎn)和零部件制造領(lǐng)域，通過技術(shù)引進(jìn)、自主開發(fā)等多種發(fā)展模式，產(chǎn)業(yè)鏈逐漸形成，中國風(fēng)能裝備制造行業(yè)整體出現(xiàn)良好運(yùn)行特點(diǎn)，形成了集變速箱、葉片、偏航系統(tǒng)、鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件和主機(jī)為一體的完整產(chǎn)業(yè)鏈制造業(yè)。

2 新時代新能源風(fēng)力發(fā)電技術(shù)探究

新能源時代風(fēng)力發(fā)電技術(shù)逐漸迎來革新。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組齒輪箱設(shè)計(jì)、在線震動檢測技術(shù)、潤滑技術(shù)以及功率調(diào)節(jié)技術(shù)都是風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的新突破。隨著風(fēng)電裝機(jī)容量的日益增長，以及運(yùn)行時間的延長，風(fēng)電機(jī)組故障也逐步增加，尤其是機(jī)械軸承部分，這里容易出現(xiàn)異常情況，將對風(fēng)力發(fā)電設(shè)備整體的安全運(yùn)行構(gòu)成威脅。軸承是齒輪箱的關(guān)鍵部件，如果軸承出了問題，傳動系統(tǒng)肯定會出故障，齒輪箱運(yùn)轉(zhuǎn)時，軸承支撐零件的轉(zhuǎn)動，減少運(yùn)轉(zhuǎn)時的摩擦。國外很多企業(yè)在齒輪箱軸承方面技術(shù)水平比較高，軸承的使用壽命往往比較長，國內(nèi)廠家也在研究軸承壽命計(jì)算的相關(guān)技術(shù)，對于行業(yè)的發(fā)展大有益處，國內(nèi)目前也在研究相關(guān)的技術(shù)與理論，以提高生產(chǎn)的質(zhì)量與水準(zhǔn)。[2]同時，要了解變速箱的情況，就要了解軸承的使用壽命，對于那些運(yùn)行不良的軸承，要及時更換，以免軸承故障后變速箱運(yùn)轉(zhuǎn)不良。另外，對于軸承來說，潤滑油的溫度和粘度對其使用有一定的影響。要是使用環(huán)境不清潔，也會對軸承造成污染，導(dǎo)致軸承運(yùn)轉(zhuǎn)不良。

針對風(fēng)力發(fā)電的特殊工作環(huán)境，往往會采用特殊的手段進(jìn)行檢測，此時風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在線振動監(jiān)測與分析系統(tǒng)就十分具有必要性。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在線振動檢測技術(shù)是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行的實(shí)時保障，為了實(shí)時監(jiān)控風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)，必須實(shí)時對機(jī)組的關(guān)鍵部位震動頻率和峰值進(jìn)行檢測。對于開發(fā)設(shè)計(jì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組振動系統(tǒng)，不僅可以實(shí)時進(jìn)行風(fēng)力發(fā)電狀態(tài)的監(jiān)測，而且還可以進(jìn)行有效的數(shù)據(jù)分析與故障排查，這一數(shù)據(jù)采集由安裝在不同位置的測量儀器組成，在一些關(guān)鍵位置分布有數(shù)據(jù)采集裝置，與計(jì)算機(jī)相互連接，實(shí)現(xiàn)云服務(wù)。將大數(shù)據(jù)設(shè)備投入使用，進(jìn)行有機(jī)分析，可以進(jìn)行分析功能的提升與完善，在利用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)服務(wù)器系統(tǒng)的管理與視察，安插一些監(jiān)控軟件可以實(shí)現(xiàn)問題的安全檢測。該系統(tǒng)主要運(yùn)作原理是在風(fēng)力發(fā)電的關(guān)鍵位置安裝檢測工具，主要關(guān)鍵位置是指主軸軸承、齒輪箱、發(fā)電機(jī)等部分，可以通過在線監(jiān)測關(guān)鍵部件的振動，通過振幅的大小分析出這些部分的是否良好運(yùn)行，對于這些部件的運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測十分有效，維修人員完全可以根據(jù)運(yùn)行趨勢，采用一些技術(shù)手段進(jìn)行對比，然后進(jìn)行結(jié)果分析，對于一些結(jié)果超標(biāo)的地方，可以進(jìn)行檢測與維修，這種預(yù)測手段可以達(dá)到故障精準(zhǔn)進(jìn)行診斷，延長了機(jī)組的連續(xù)運(yùn)行周期，并且方便了檢測的手段，不僅提高了效率而且還帶來了技術(shù)的創(chuàng)新，采用這一技術(shù)避免和減少重大事故的發(fā)生，使得風(fēng)力發(fā)電更加安全。[3]

風(fēng)力發(fā)電設(shè)備潤滑技術(shù)對于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組來說至關(guān)重要，良好的潤滑系統(tǒng)可以很好的促進(jìn)風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的正常運(yùn)行。一般來說，風(fēng)力發(fā)電設(shè)備不同軸承所使用的油脂也不相同，在注油工作中，加脂工具要嚴(yán)格進(jìn)行區(qū)分，嚴(yán)禁混用，油脂加注量要嚴(yán)格按照相關(guān)檢修標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，“少量多次”，嚴(yán)禁私自更改加注量，在加注前，仔細(xì)檢查注油孔、排油孔是否正常，如果發(fā)現(xiàn)排油孔堵塞，則需對相關(guān)軸承部件進(jìn)行拆卸，處理完畢后再開始油脂加注工作，還要對潤滑油的質(zhì)量進(jìn)行管控，確保其正常進(jìn)行運(yùn)行，同時盡量延長潤滑油的使用壽命。

風(fēng)力發(fā)電控制技術(shù)是風(fēng)力發(fā)電過程中的核心技術(shù)環(huán)節(jié)，風(fēng)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，然后將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行過程的能量轉(zhuǎn)化規(guī)律，風(fēng)功率密度直接影響風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的功率，更進(jìn)一步影響風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電能力，因此，能量控制技術(shù)在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中的應(yīng)用就顯得尤為重要。如果風(fēng)電機(jī)組附近風(fēng)能較小，則應(yīng)盡可能提高風(fēng)電機(jī)組的吸收能力，以提高風(fēng)電機(jī)組的發(fā)電能力，如果風(fēng)電機(jī)組附近的風(fēng)力過高，則有必要考慮對風(fēng)電機(jī)組總強(qiáng)度和功率進(jìn)行限制，以避免系統(tǒng)過載的問題，通過降低設(shè)備捕獲風(fēng)能的能力來確保設(shè)備的安全性和發(fā)電的穩(wěn)定性。

目前我國對于風(fēng)力發(fā)電機(jī)的功率控制技術(shù)主要是變槳距控制技術(shù)，變槳距控制技術(shù)是一種控制功率的方式，通過設(shè)置俯仰角來設(shè)置風(fēng)能輸出，在實(shí)踐中，如果風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的功率低于額定功率，則俯仰角始終保持為零，輸出功率主要由外部風(fēng)力決定，如果風(fēng)力機(jī)的功率超過裝置的額定功率，系統(tǒng)將根據(jù)實(shí)際輸出功率自動調(diào)整傾角，以控制裝置的輸出功率，使其不超過額定功率，避免因系統(tǒng)過載而損壞，變槳距控制技術(shù)是一種主動型控制技術(shù)，它能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)的閉環(huán)控制，在防止槳距失速方面具有重要的作用。[4]此外，定槳距失速控制技術(shù)也是另一種控制技術(shù)，該技術(shù)的應(yīng)用是在足夠剛度的基礎(chǔ)上連接變槳風(fēng)扇葉片和輪轂，然后進(jìn)行焊接，采用恒定變槳支架控制簡化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，并保持風(fēng)電運(yùn)行的穩(wěn)定性，通過該技術(shù)的實(shí)時運(yùn)用，使得風(fēng)電機(jī)組的輸出功率可以隨著環(huán)境中風(fēng)速的變化而相應(yīng)地變化。

3 新能源風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的技術(shù)前景

新能源風(fēng)力發(fā)電技術(shù)創(chuàng)新過程中需要技術(shù)創(chuàng)新的支持，未來綠色風(fēng)力發(fā)電技術(shù)要加大對智能化的引入與發(fā)展。自動化技術(shù)的發(fā)展在各行各業(yè)的傳播，為人類帶來了智能時代的發(fā)展，自動化應(yīng)用技術(shù)在風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域的創(chuàng)新，使得智能信息處理技術(shù)也凸顯出較為廣闊的發(fā)展空間。綠色風(fēng)力發(fā)電技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)的結(jié)合，其優(yōu)點(diǎn)不斷彰顯，在發(fā)展過程中的大量的邏輯單位可以相互聯(lián)系，其指令級、比特級、流水線級以至任務(wù)級的并行計(jì)算，不斷突破運(yùn)算的速度，不斷將運(yùn)算手段得到拓展，只需遠(yuǎn)程操控，不必親臨現(xiàn)場，可在規(guī)定的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下進(jìn)行測量，智能化技術(shù)的發(fā)展對于電力行業(yè)這種危險性高、技術(shù)門檻高的行業(yè)而言，是對自然資源的高效利用，也是對人力資源的高效釋放，在不斷促進(jìn)產(chǎn)業(yè)提升創(chuàng)新升級的同時，立足于風(fēng)力發(fā)電本身，創(chuàng)新自動化技術(shù)對電力系統(tǒng)的跨越式升級作用。[5]

隨著社會對風(fēng)能技術(shù)的日益重視，我國近年來投入運(yùn)行的風(fēng)電系統(tǒng)規(guī)模越來越大，結(jié)構(gòu)也越來越復(fù)雜，但現(xiàn)階段我國高性能風(fēng)能系統(tǒng)的開發(fā)和應(yīng)用還存在許多不足。與此同時，現(xiàn)代風(fēng)電機(jī)組裝機(jī)容量的增加也使得風(fēng)電機(jī)組和控制系統(tǒng)的建設(shè)更加困難。但各種新材料的出現(xiàn)和加工技術(shù)的創(chuàng)新滿足了風(fēng)力發(fā)電大容量的要求，促使風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)向高可靠性和高性能方向發(fā)展。此外，大負(fù)載驅(qū)動永磁同步發(fā)電機(jī)也將是未來風(fēng)能技術(shù)的發(fā)展方向之一，風(fēng)能系統(tǒng)的技術(shù)創(chuàng)新依賴風(fēng)力發(fā)電技術(shù)全功率變流器控制系統(tǒng)的發(fā)展，其技術(shù)的革新能有效保證風(fēng)電機(jī)組的可靠性，利用自動化連接開關(guān)實(shí)現(xiàn)電源連接控制。[6]風(fēng)能性能的調(diào)節(jié)必須充分考慮風(fēng)能系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性和可靠性，因此，風(fēng)能并網(wǎng)技術(shù)和風(fēng)能吸收技術(shù)的創(chuàng)新和優(yōu)化也是未來重要的發(fā)展方向。風(fēng)能技術(shù)通過變槳設(shè)置，系統(tǒng)可以始終在最佳設(shè)置下運(yùn)行，從而最大限度實(shí)現(xiàn)風(fēng)力資源的高效率轉(zhuǎn)化。該技術(shù)的應(yīng)用使得風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行輸出功率更加穩(wěn)定，如果實(shí)際風(fēng)速低于額定風(fēng)速，可有效提高風(fēng)能利用率，如果實(shí)際風(fēng)速大于測量風(fēng)速，則輸出功率通過系統(tǒng)設(shè)置保持恒定。同時，變速運(yùn)行也可以顯著提高系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，因此進(jìn)一步優(yōu)化變槳距調(diào)整技術(shù)和變速控制技術(shù)是新能源發(fā)電風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的重要技術(shù)。

4 結(jié)語

新能源發(fā)電技術(shù)具有廣泛的應(yīng)用前景，對于新能源風(fēng)力發(fā)電而言，綠色理念貫穿整個行業(yè)的發(fā)展和創(chuàng)新，從設(shè)計(jì)到生產(chǎn)、從建成到維護(hù)、都應(yīng)滲透綠色理念，新能源技術(shù)的發(fā)展未來，也是人類與自然可持續(xù)協(xié)調(diào)發(fā)展的前景，兩者的結(jié)合將會更好地服務(wù)于廣大群眾。

參考文獻(xiàn)：

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