风力发电电气控制技术发展探析

李腾飞 高勇

摘要：受到大气压力、空气湿度以及温度这些自然因素的影响，运用风力进行发电因为在发电技术中存在着不稳定性，所以在发电过程中要着重关注以下几点：第一，监测影响风力发电的自然因素的发生，这些自然因素大多是不可控的;第二，将风能的利用率发挥到最大水平，提高风力发电的发电效率;第三，运用远程监控技术对风力发电进行实时监控，避免了恶劣的自然环境下，人力不能及时进行现场监控的问题。

关键词：风力发电;电气控制技术;应用

一、关于我国风力发电的发展现状分析

1.1作为新型能源中的一种，风能不但具有优点，同样缺点也是存在的。取之不尽用之不完、无污染是其主要的优点;无法储存、稳定性较差是其主要的缺点，由于这些问题的存在，一时又无法解决，自然限制了我国风力发电技术的进一步发展。

1.2电能和负荷会因为风向和风速的随机改变而改变，电能的质量也会受到一定程度的影响（较大电网中）。

1.3风力发电设备并不完善，限制了一些作用的发挥，复杂的动态阻碍了对风力发电系统的控制工作。同时，线性模型和非线性模型这两种是目前国内常见的风电系统模型。其中线性模型主要是用于传统风力系统控制，最大化风能捕获量的实现是通过对发电机相关属性的调节来实现的这一过程就是其工作的主要原理，从表面上看这种方法的操作非常简单，但是由于有非常的差别在线性模型和非线性模型中存在，因为无论是在工作环境还是在工作范围等方面都有明顯的区别，并在实际的风力发电中以往的控制方法已经满足不了它的要求，这也在一定程度上使风力发电设备的进一步发展受到了阻碍。

二、我国风力发电存在的问题

2.1我国风力发电产业链欠缺

风力发电行业的快速发展，与之相对应的产业链建设需求紧迫，从目前我国风力发电行业的发展形势分析，在风电机组组装过程中，所需的核心部件大多是从国外引进的，例如，电气编程控制系统、集电环等部件;而在我国，仅仅能提供电气零件这些配件设备，就我国目前的产业链发展水平来看，离整机组装并设计机组的能力还差很远，而对于风力发电产业链的辅助技术，如运输、监控、检测修理等方面都不能达到系统的一个体系，这些因素为风电行业发展增加了阻碍。

2.2我国风力发电的电力输送困难

在我国，风能产生丰富的区域大多分布在山谷以及平原这些地处偏避且开阔的地方，而风力发电厂也都设立在这些区域，如何将电能输送出来是需要解决的问题，要想将电能输送到需要的地方，就需要大量组建电网，而组建全新的电网设施，不仅仅需要人力物力，同时也需要大量的时间，这也就使得组建电网的速度远远滞后于电能产生的速度，出现风力发电厂发出的电能输送不出去的现象出现。

2.3国家政策对于风力发电支持不够

建立风力发电厂需要足够的资金作为支持，在我国，风力发电投资的路径有限，国家对于风力发电的政策扶持不到位，没有相对应的优惠政策，在风力发电行业中的银行贷款条件远高于其他行业，面对这些有限的条件，只能组建规模较小的风力发电项目，也就阻碍了风力发电技术的发展，不利于风力发电项目的广泛推广，使得风力发电的价格持续提高，很难运用到人们的工作和生活中。

三、风力发电电气控制技术的应用

3.1变桨距发电技术

在风力发电的过程中，如果用于风力发电的机组出现输出功率不高的问题，风能的利用率因此也会下降，对发电的效果造成极大的影响，控制风力发电机组的风速功率显得尤为重要，而变桨距发电技术的应用就是专门解决这一问题的，通过桨叶角度的改变，确保风力发电机组在风速过高的时候得到有效的控制，进一步提高风能的利用率。另外，随着科学技术的发展，变桨距的扇叶在制造时所用的材料更加轻便，使得扇叶的重量有所降低，整体重量随之下降，对应的冲击荷载也下降了，这样的做法在运行中降低了事故发生的几率，控制工作变得相对容易了很多，但是也带来另一个问题，那就是变桨距在运转中，稳定性较差成为了新的需要解决的问题，失稳问题的出现，需要投入大量的人力物力，增加了人力和物力资源的消耗，相信随着不断提升的电气控制技术水平，这一问题终有一天会得到缓解，甚至是妥善的解决。

3.2定桨距失速发电技术

这一技术的应用有效结合运用了传统发电技术和新型发电技术，更好的确保了风力发电系统的运行轨迹，有效提高其的稳定性。因为在发电过程中发电机组需要并网进行工作，这对发电机组的稳定运行提出了更高的要求。定桨距失速发电技术借助叶片比较复杂的构造实现对发电机组功率的控制，同时叶片还存在重量大、体积大等情况，这都要使得在发电的过程中，消耗大量的无用功，对发电机组的运行效率极为不利，使运行效率无法得到保证，这一技术的应用受到了很大的限制，只能在风力等级低的小风环境中应用，在风力等级高的大风环境中还没能得到应用，这也成为了以后重要的研究方向，拓宽其应用范围。

3.3主动失速发电技术

这一技术整合了定、变桨失速风力发电技术，因此又称作混合失速发电技术，根据风速的变化、风向的变化对桨距角进行合理的调整，实现对风能捕捉量的控制和风速的控制，能量转化效率极高，风力发电的运行效益得到了很高的保障。但在实际应用中，失速问题频频出现，这就导致功率输出受到不同程度的影响，对电气控制极为不利。加强技术改进势在必行。

3.4变速风力发电技术

变速风力发电技术的主要目的就是针对风力发电机的原有恒速进行影响和控制，根据不同风速控制风力发电机的运行情况，以此保证恒定发电频率。由于风力发电机会受到风速变化的影响，为保证风力发电机的运行效率就要根据实际情况调整相关的风轮转速指标，并注重输出功率的平稳性，从而有效确保风能能量。这种技术代表着风力发电的发展方向，恒速发电技术将成为风力发电的核心技术。

四、结语

随着我国国民经济水平的不断发展，再生能源的发展在国家未来发展规划中起到重要作用，利用风力进行发电技术则是充分利用自然条件进行再生能源建设的有利途径，解决我国风力发电中遇到的诸多问题，大力支持风力发电技术，政府部门也要给予风力发电产业相应的政策扶持，使我国风力发电电气控制技术得到快速发展。

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