谈风力发电电气控制技术及应用实践

王磊

摘 要： 风能目前是一种相对清洁的能源，在中国发电行业中具有很高的应用价值。但是，由于我国不同地区，风能的大小自然不同，风速变化规律也有明显区别。因此，以往传统技术的应用，已经无法适应当前市场，同时还需要相应技术人员进行不断深入的研究。本文首先介绍了风力发电的现象，然后分析了风力发电的电气控制技术及其应用。希望相关人员可以更有效地对其进行应用。

关键词： 风力发电;电气控制;发展现状;技术及应用

【中图分类号】TM614     【文献标识码】A     【文章编号】1674-3733（2020）21-0174-01

近年来，国家政策积极推动了新能源的建设，风电相关项目也在逐步发展。然而，由于风电产业是相对复杂的产业，因此为了获得高效率的效益，电气控制技术在风电行业中的重要性也显现了出来[1]。

1 我国风力发电发展的现状概述

众所周知，风能是一种新型清洁能源，在新时代得到了积极推广。它的优点对每个人都是显而易见的，但也有不可避免的局限性。最大的优点是没有污染且永不枯竭，但受限性也更大。例如，风力发电的稳定性比其他发电方法弱，且风能不便于储存，只能进行实地取用。

因此，这在我国的风力发电过程中引起了很多问题，最大的问题是风速和风向随机变化，这对电网和电网质量的影响更大。这种随机性导致负载和电能的一系列变化。如果电网较小，则稳定性会受到一些影响，但是如果电网较大，则会影响电源质量。不仅如此，当前在我国主要风力发电厂中使用的设备，具有不可忽视的局限性，并且总的来说，其特性十分复杂，无法有效地控制风力发电。

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，它为了实现最大的风能捕获，必须调整发电机的相关属性，并且这种方法相对简单。但是，与非线性模型相比，线性模型在许多方面都存在很大差异，例如工作范围和环境。如果采用传统的控制方法，将无法满足风力发电过程中的各种需求，也将阻碍中国的风力发电。

2 风力发电电气控制技术及相关的应用实践

2.1 变速风力发电技术及应用实践

变速风力发电的主要目的，就是打破了发电机原有的恒速运动，不同的风速会改变风力发电机的状态，因此可以根据特定的风速进行调整。在运行期间处于各种状态以获得恒定的发电频率。运行状态随风速的不同而变化。当风速较大时，功率的大小会影响发电质量和效率。为了避免过大功率对其产生影响，应及时调整风电机组转速的一系列指标;当风速较小时，还需要努力获得更多的风能，以满足稳定的输出功率。此外，我国不同地区的风速也不尽相同，其变化规律也不尽相同。随着科技的发展，我们对这项技术的认识也在逐渐加深。

鉴于当前的发展趋势，该技术是未来发展的亮点。典型的变速风力发电技术主要包括以下类别，包括笼型异步发电机，永磁发电机，交流励磁双馈发电机，无刷双馈发电机和磁场调制类型。它们的主要特征是更高的风能转换效率和更好的柔性连接。另外，无功功率和输出功率可以独立调节，桨距调节过程较简单，但转速的工作范围仍然较大。这些特征可以有效地改善发电机组的电能质量。因此，我们需要放弃传统的恒速发电技术，而要实现变速发电。该技术将广泛应用于我国各地的风电厂，是发展风电控制技术的必由之路[2]。

2.2 变桨距发电技术及应用实践

在风力发电系统运行过程中，如果应用工作机组的工作功率降低，相应的风能利用效果会出现波动，严重干扰装置的正常发电。因此发电设备的功率调节非常重要。该技术可以有效地处理发电单元的低输出功率，并且通过调节桨距角，可以调节发电单元的风速，从而即使风速太高，发电单元也可以保持相对稳定的操作状态。

近年来，有关于该变桨距的国内生产材料也得到了优化，逐渐向轻质材料倾斜，使装置自重减轻。这种改进方法可以减少无功功率的发生，控制相应的冲击负荷，有利于控制故障发生的概率，也为运行中的控制程序提供了一定的方便。然而，在使用该技术时，难以有效地确保操作的稳定性，后续的操作和维护工作无法有效地进行，并且浪费了大量的人力和物力。但是，相信通过长期的研究和优化，可以提高该技术的实际应用效果，可以有效地解决不稳定的驱动问题，并可以促进中国发电的有效发展。

2.3 混合失速发电技术及应用实践

混合失速发电也称为主动失速发电。在实现风力发电的过程中，桨距角通常根据当地情况改变。在此基础上，可以有效地对不同条件下的风速和捕获量加以控制。这种技术被称为混合发电。

但是，在具体进行应用的过程中，通常会出现失速现象，这会严重影响风力发电，从而使风力发电厂难以有效控制自身的发电效益。因此，在实际应用中，有关人员应注意控制该项技术应用不足的问题，并加以优化，以保证发电方式的基本效益。

2.4 变桨距风力发电技术及应用实践

如果风速太高，将严重影响风力发电机的功率，因此为了解决此问题，我们引入了变桨距风力发电技术，该技术以叶片角度为主要原理。这项技术的应用大大降低了整个风力涡轮机的质量，这主要是由于使用了与传统技术不同的材料，并且在发生一些小事故的情况下，整个发电机的影響也较小。

但是，此技术也有其局限性。例如，变桨距的运行稳定性差，风力发电厂需要投入更多的人力和物力来完成工作，并且材料消耗高。为此，有关专家在研究未来发电控制技术时应不断思考和探索风力发电技术，使该技术将更加完善和可靠。

3 结语

综上所述，在当前我国电力工业的发展过程中，国家正在积极推进新能源的建设政策，与风电有关的项目正在逐步开发中。但是，由于风电行业是一个比较复杂的行业，为了获得高效的收益，电气控制技术在风电行业中的重要性就会显现出来。因此，要着眼于未来，因地制宜的采取不同措施，全方位做好工作，使发电的电气控制技术，在风电行业的应用更加广泛[3]。

参考文献

[1] 韩亚东.谈风力发电电气控制技术及应用实践[J].百科论坛电子杂志，2019，（14）：289.

[2] 陈济颖.风力发电电气控制技术及应用研究[J].中国战略新兴产业，2019，（38）：50-51.

[3] 集岩.风力发电电气控制技术及应用实践探析[J].商品与质量，2019，（30）：72.