风力发电系统技术的发展综述

赵鹏+药炜

【摘要】：国家在不断的发展，社会在不断的变化，然而风力作为一种新型能源，借助风力这种清洁能源发电可以有效降低能源消耗，保护生态环境，创造更大的经济效益和社会效益。通过在风力发电中大量应用先进技术，有助于提升中国风力发电效益，大力推进风力市场建设和发展。对风力发电机和风力发电控制技术进行分析，从多种角度把握技术要点，提升风力发电经济效益。

【关键词】：风力发电；技术；发展；综述

引言

社会在发展，经济在进步，环境污染、能源短缺等问题却日益凸显出来，在一定程度上又开始阻碍着社会经济的发展。寻求更快速的节约能源、更稳定的清洁能源是当下可持续发展的焦点之一，国家和企业都给予高度关注度。电力是十九世纪最伟大的发明之一，经过一个多世纪的发展，电力得到更加广泛的应用，是当下我国经济赖以发展的重要能源之一。由此，风力发电就有着影响极为深远的历史发展意义。然而，风力发电太灵活，又应用太广，所以在质量监管方面困难重重，难以普及。本文就如何控制风力发电并网技术及电能质量进行探讨，提出一些建议。

1、风力发电技术发展现状

在国外，尤其是西方发达国家，风力发电技术已经较为成熟，随着替代能源事业的发展，西方发达国家在风力发电技术研发上投入了大量的资金和科研力量，并把各种新材料、新工艺、电子计算机、通信技术、电气化技术及自动控制技术行方面的新成果应用于风力发电系统，使风力发电技术得到了极大的进不。当前，一些发达国家已经在风力机设计模型、新型发电机、机组自动控制等方面，实现了长足的进步，走在了世界前列。尤其是在大规模利用风能方面，海上风力发电、内陆大规模风力场建设等，都已形成了规模，成为了传统能源发电的有效补充。我国风力发电技术起步于上世纪50年代，发展时间短，主要是小型风力发电场，并经历了一个停滞期。关键制造工艺和制造材料还无法全部实现自主生产，而在风力发电机组制造、电力并网等关键技術，还有赖于进口。这就导致我国大型风力发电场建设的成本较高，核心技术受制于人，影响了风力发电事业的快速发展。直到90年代，才进入一个新的发展时期，进入逐步推广阶段，随即进入扩大建设规模阶段，风电场规模和电机容量不断增大。

2、风力发电技术的发展趋势

2.1闪变按捺与电压动摇按捺

除了谐波能影响风力发电电能质量之外，电压闪变也是可以影响电能质量的一种主要成分。针对电压闪变也有相应的设备来对抗，目前主要运用的是有源电力滤波器。在电压闪变出现的时候，负荷电流开始迅猛剧烈动摇，源电力滤波器的敏捷呼应、抵偿容量小、超高安全安稳性功能完全发挥到了作用，在此时完成对无功电流的抵偿作业，从而超强操控动摇的电压，具有显著效果。

2.2矢量控制控制

矢量控制主要是在双馈电机控制系统中应用，实现风能的最大效率利用，此种技术可以实现有功功率和无功功率的独立解耦调节，抗干扰能力强，可以实现风力发电机组的稳定控制。但同时，此种技术由于转自电流励磁分量多少会对发电机组运行稳定带来影响。通过收集得到的数据信息，应用现代化智能控制技术的同时，还要注重数据信息的深层次挖掘，把握数据规律，在此基础上对于无法观测的数据进行预测和分析，实现对风力发电运行过程的有效控制。

2.3储能技术的多样化

储能技术是风电场保持电压频率稳定的关键，其不仅能够储存多余的风能，还能在适当时机释放出所储存的风能，对风速变化带来的浪费进行弥补。目前常用的储能技术是铅酸蓄电池、镍电池和锂电池等蓄电系统，这是由其技术优势所决定的。但是，更多的储能技术如光储能、压缩空气储能、水储能、生物储能等也在不断进步，使风电场储能技术呈现出多样化特点，也极大的降低了风能的浪费。

2.4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。

2.5同步风力发电并网技术

风力发电并网技术最理想的状态是同步发电机组和风力发电机组两者之间步调一致、完美结合。一般情况下，因为风速一直是变幻不定的状态，所以受之影响的发电转子也会有大幅度的摇摆不定，就导致了风力发电并网调速无法达到同步发电机的精度，很容易出现失步状况。正是因为存在这一难题，同步发电机虽然在一些领域有所涉及，但一直都没有大规模去做推广应用。如何使同步发电机与风力发电机有效协调步调同步，一直是电力学方面研讨的关键与核心。电力及相关专业的专家学者在研发出可以有效应对此难题的变频设备之后，即将其运用到同步风力发电并网技术中并不断加以完善，在坚持不懈的努力之下，同步发电与风力发电运营组已经实现了初步的有机结合，前景看好。

结语

总而言之，电气控制技术在风力发电中的应用已经得到了越来越多的重视，其地位不容小觑。可持续的发展战略是我国所倡导的发展战略，这一战略与过量使用不可再生的矿物能源是相悖的。所以，可再生清洁能源的开发与利用是我国当下发展中的重点问题，而目前全世界范围内利用较广的清洁能源就是风能。因此，我们要大力发展风力发电，重视发电控制技术在风力发电中的具体应用，做好具体的发展工作成为了今后的一项重要任务和挑战。我们要将眼光放长远，因地制宜，不同的地区采取不同的措施，在各个方面都做好完善工作，让发电电气控制技术在风力行业的应用更加广泛。

【参考文献】：

[1]刘细平，林鹤云.风力发电机及风力发电控制技术综述[J].大电机技术，2016（3）：17-20，55.

[2]王敏，马鹏飞.风力发电机及风力发电控制技术综述[J].城市建设理论研究（电子版），2014（35）：376-377.endprint