谈风力发电电气控制技术及应用实践

李武东

（广东省风力发电有限公司，广东广州510630）

谈风力发电电气控制技术及应用实践

李武东

（广东省风力发电有限公司，广东广州510630）

随着科技的日新月异，风力发电技术的发展速度越来越快，电气控制技术的发展势头更是不容小觑。由于经济全球化的脚步逐步加快，促使我国的国际地位也有了明显提升，人们的生活水平有了一定的提高，对能源的需求量也在飞速上涨。目前，我国正在努力推进新能源发展战略，风力发电产业也迎来了全新时代，为了满足广大人们日益上升的能源需求，必须将电气控制技术与风力发电技术相融合。主要阐述了电气控制技术在风力发电中的具体应用实践。

风力发电；电气控制技术；发电机组；现场监控

现如今，科技无界限，电气控制技术已经越来越广泛地应用于风力发电行业。近年来，国家政策大力推进新能源建设，风力发电的相关项目也逐渐发展起来。但风电行业是一个比较复杂的行业，要想获得高效率的收益，电气控制技术在风力发电行业中的重要性也就随之显现。风能是一种新型能源，我们应该仔细考虑如何提高风力发电的整体效益。由此可见，研究风力发电电气控制技术的发展对目前我国的新能源发展有着极其重要的意义。

在众多发电方式当中，风力发电与其他方式相比，可靠性较低，它受到周围环境的影响因素较大，比如大气压、温度、湿度等自然因素。所以，在进行风力发电时，我们必须考虑如何降低自然因素对发电的影响。风力发电效率的一个重要考量指标就是风能利用率。目前，一些规模较大的风力发电叶片厂商会把发电机组的叶片直径设置在60～100 m，这样可以最大限度地提高风能利用率。此外，风力发电周围的环境都很恶劣，专业的工作人员无法及时进行现场监控，所以，难以实现预期效果。为了实现对风力发电的合理监控，我们必须重视风力发电电气控制的远程监控。

1 风力发电现状分析

众所周知，风能是新时期大力推进的新型清洁能源，其优点有目共睹，但也具有不可避免的局限性。它的优点主要是没有污染，永远不会衰竭；但其局限性也较大，比如风力发电的稳定性比其他发电方式弱，且风能不能储存，只能实地采取。因此，在我国风力发电的发展过程中也遇到了不少问题，主要问题是对电能、电网质量的影响较大，因为风的速度和方向变化随机。这种随机性会引起负荷和电能发生一系列变化。如果电网的规模较小，其稳定性多多少少也会受到影响；但如果电网规模较大，就会影响到电能质量。不仅如此，我国目前各大风力发电所的使用设备也有着不容忽视的局限性，它们的特性一般较为复杂，所以无法对其进行有效的风力发电控制。更重要的是，我国目前有两种风电系统的模型，分别是线性模型和非线性模型。线性模型一般与传统的控制方法相结合，它要想实现最大量风能捕获，就要调节发电机的相关属性，这种方法是较为简单的。但与非线性模型相比，线性模型在工作范围、环境等多方面都有很大的不同。如果采用传统的控制方法，就无法满足风力发电过程中的各项需求，也就会阻碍我国风力发电的发展。

2 风力发电的电气控制技术应用分析

2.1 变速风力发电

变速风力发电，顾名思义，就是打破了发电机原有的恒速运动，当风速大小不同时，风力发电机的状态就会得到改变，这样一来，就可以根据具体的风速来调整其运行过程中的各种不同状态，以此得到恒定的发电频率。运行状态根据风速的不同改变，当风速较大时，发电质量以及发电效率会受到功率的影响，为了避免功率过大对其产生影响，我们要及时调控风轮转速的一系列指标；在风速较小时，我们也要力求获得更多的风能来满足平稳的输出功率。更重要的是，我国不同地区的风速的大小是不同的，其变化规律也千差万别。随着技术的发展，我们逐步深入了对这一技术的认识。从现如今的发展趋势看，该技术是未来发展的重头戏。常见的变速风力发电技术主要有以下几类，有笼型异步发电机类、永磁发电机类、交流励磁双馈型、无刷双馈发电机类以及磁场调制型等。它们的主要特点是风能转换效率较高，可以实现较好的柔韧性连接。此外，它们还可以实现对无功功率、输出功率的独立调节，调节变桨距的过程也更加简单，但转速的运行范围依然较大，这些特点均可以有效提高发电机组的功率质量。因此，我们要抛弃传统的恒速发电技术，实行变速发电。这项技术会在我国不同地区的风力发电厂得到广泛应用，是风力发电电气控制技术发展中的必经之路。

2.2 混合失速发电

混合失速发电又称为主动失速发电，桨距角根据具体的情况会有不同的变化，以此来控制不同条件下的风能捕获量和速度。但这个技术还有很大的上升空间，它的缺点是有可能会导致失速现象的发生，这样会对整个风力发电的功率造成很大的影响，风力发电厂也更加难以控制其发电效益。所以，电气控制技术在风力发电的具体应用过程当中，我们要弥补主动失速技术的缺陷，积极改进其不足的地方，从而最大限度地提高风力发电的效益。

2.3 定桨距失速发电

为了解决发电机组运行过程中的并网问题，在1985年，定桨距失速风力发电技术逐步应用于风力发电技术当中。发电机组运行过程中非常重要的一项因素就是定网。为了有效地将其作用率提高，我国技术人员投入了很多的精力，最终将定桨距失速的风力发电技术与实际的风力发电相结合，并将新的发电技术与传统的风力发电的技术相结合，这样做可以有效稳定风力发电设备的运行轨迹。我们从中可以看出，该技术的一项非常重要的目的就是进行功率限制，因此，其自身的构造较为复杂，且体积和质量较大，即使可以达到限制功率的目的，整个机组的运行效率也难以得到保证。所以，在这项工作的推进过程中，它的一项主要工作就是进行功率限制。功率限制主要是通过复杂的叶片结构以及较大的质量来实现的。但这无疑会对发电机组的整体运行效率造成影响，在风力级数较高的地区当中，这项技术还没有得到广泛应用。所以，在将来的风力发电电气控制技术中，我们要考虑如何才能在风力较大的地区运用这项技术。

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10.15913/j.cnki.kjycx.2017.18.147

2095－6835（2017）18－0147－03