风力发电电气控制技术及应用分析

田小涛

摘要：随着全球气候变暖以及水污染等现象的频发，地球上的资源消耗量加大，造成了部分地区资源的匮乏。近几年随着工业化进程的加速发展，矿产资源消耗更加严重，再加上工厂排废以及日常生活生产的废水废气，使得环境污染问题愈发严重。在这样的生产压力下，人们对于环境保护以及资源节约的意识越来越强，绿色能源和可再生能源的使用成为解决这些问题的重要手段。其中风力发电由于其成本效益和资源效益的充足，在可再生能源领域发挥着重要作用。

关键词：风力发电;电气控制;技术;应用分析

引言

在当今的新式能源开发环境下，水资源、风资源得到大量的运用，极大的缓解了全球资源匮乏的问题。其中风力发电极具代表性，是新型能源开发的重要部分，为全国各大地区提供了大量电力资源。电气控制在风力发电中发挥着重要的作用，直接影响了发电的效率以及利用率。但是在资源利用时，由于天气的多变以及潮汐的变化，水力、风力在运用过程中也会出现许多问题。本文主要探析风力发电电气控制技术在生产生活中出现的问题以及应用，对于我国资源的开发有着十分重要的意义。

1 风力发电电气控制简述

风力发电是利用风力带动风车叶片旋转，再利用增速机将旋转速度加快，达到发电的效果。将风能转化为电能，是一种清洁、环保、无污染的可再生能源，目前在世界上掀起热潮，尤其是芬兰、丹麦等国家，我国西部地区的在大力提倡。风力发电不会触及燃料问题，也不会造成核辐射以及空气污染，同时能带来巨大的电力资源。对于目前全球变暖、资源紧张的情况下，起到一个十分好的缓解作用。将可再生的风能转化为供人类生产生活的电能，一方面缓解了矿物燃烧带来的环境问题，另一方面实现了资源的节约和可再生。由于风力发电受到大自然的影响，因此，在实现这一能量的转化需要借助电气控制技术，让风能实现更大程度的利用。目前这一技术在发电领域有了较好的发展，取得了不错的成果。

2 风力发电现状及问题

风力发电目前已经大量运用到我们的生产生活中，我国在西部地区设有几个大型的风力发电厂，由于对其的广泛运用，在技术方面我国也越来越成熟。风电企业在我国发展规模逐渐壮大，企业内部结构也日渐稳固，对于内陆以及沿海的风电掌控较稳定，逐步朝着世界一流水平靠拢。但是即使是在发展迅速的形态下，也存在些许问题，影响着风电转化的效益。

2.1风力发电电力输送困难

我国幅员辽阔，但是地势平坦、风力充足的地方却并不多并且分布不均。风能产生丰富的地方大多在山谷以及平原等开阔偏僻的地方。 将电能输送到各个区域就需要组建大量的电网，开辟许多输电道路，这对于人力和物力的需求十分大，同时也需要大量的时间，因此电网建设的速度远远慢于发电的速度，导致风电厂产生的电能不能及时的输送出去甚至出现输送不出的现象。

2.2风力发电体系尚不完善

随着风力发电产业在世界的快速发展，与此同时则会更加迫切的需要建设相应的产业链，进行更好的规划、统一。根据对中国风力发电产业发展现状的分析，风电机组组装过程中所需的核心部件大部分是从国外进口的，如电气程控系统、集电环等部件。然而，根据我国目前的产业链发展水平，整机组装和设计机组的能力还十分欠缺，风电产业链的辅助技术，如运输、监控、检修等，还不能达到系统化。我国的产业还需要依靠国外的设备以及技术进行支撑，风力发电的体系达不到一定的要求，会给我国风电产业的发展带来一定的阻碍。

2.3国家对风力发电支持力度不强

建立并维系风力发电厂的发展需要资金的支持，由于我国现阶段的国情和发展趋势，风力发电的投资路径以及资金都相对缺少，虽然我国拥有几个大型的风电场，但是国家在政策上的支持仍比较欠缺，也没有相关的优惠政策，导致风电产业的发展受到了限制。并且对于风力发电行业的贷款，其门槛高于其他行业的贷款要求，因此这限制了我国大型风力发现场的建设，只能建设件小规模的风电项目。国家支持力度的不足大大的限制了风力发电技术的发展，不利于风电项目的推广和使用。由于发电厂的减少，容易造成电力的紧缺，导致风电价格不断上涨，对于风力发电的使用也造成了局限性。

3 风力发电电气控制技术的应用

面对大气压、温度以及雷雨的影响，风力发电设备容易遭受损害，从而大大降低了发电效率。同时在实际操作过程中也会受到人为的影响，无法保证发电的安全和稳定。而电气控制技术的发展则为解决这些问题提供了强有力的帮助。为了确保风力发电系统的正常运行，实现风能的最大化利用，就需要完善监控机制，提高电气控制技术。

3.1 低压穿越控制技术

风力发电系统的窗体顶端

风力发电系统连接的电网时常会发生故障，导致电网电压迅速跌落，当电压快速下降时，风力发电组中的双馈感应发电机容易导致转子侧过流，从而导致另一侧的电压升高，变流器内的电流会发生振荡。由于风力发电的容量大，若是采用电网裂解的方式会影响整个系统的稳定性，严重的会产生连锁故障。因此就有专家提出要采用低压穿越的方式控制技术，为了实现低压穿越，可以采用软硬件相结合的方法，主控系统为变流器提供转子电流指令、 变桨指令，控制可以有效抑制电网故障时的发电机定子和转子电流，保护电机侧变流器，达到低压穿越的目的。许多仿真实验证实了低压穿越控制技术能够给风力发现系统在电网故障时的稳定运行提供有效保障。

3.2变桨距发电技术

在风力发電运行中，如果其输出功率达不到基本要求，则风能的转化率也会随之降低，从而影响到发电的效果。因此在风电项目中，控制设备的运行速度以及功率尤其重要。而为了有效控制风速，可以改变叶片的角度和方向，对其进行适当的调整，有效控制发电机组，能加大风能的利用率。变桨距发电技术则是这一原理，在风电项目的具体应用中解决了功率问题。

此外，随着科学技术的发展，新型用料的推陈出新，用于制造变桨距叶片的材料越来越轻，这降低了叶片的重量、总重量和相应的冲击载荷。这种做法降低了操作中发生事故的可能性，并使控制工作相对容易。然而，这也带来了另一个问题，即叶片在运行过程中稳定性差已成为需要解决的新问题。

3.3定桨距失速发电技术

定桨距失速发电技术的应用有效结合了传统发电技术和新型发电技术，更好地保证了风力发电系统的运行轨迹，有效提高了其稳定性。由于发电过程中发电机组需要接入电网才能工作，这就对发电机组的稳定运行提出了更高的要求。固定桨距失速发电技术借助叶片的复杂结构来控制发电机组的功率。同时，叶片仍然存在重量大、体积大等情况，这将导致发电过程中消耗大量无用的功，这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。

3.4变速风力发电技术

变速风力发电技术的主要目的是影响和控制风力发电机原有的恒速，并根据不同的风速控制风力发电机的运行，以保证恒定的发电频率。由于风力发电的机会受到风速变化的影响，为了保证风力发电机的运行效率，必须根据实际情况调整相关的风轮转速指标，并强调输出功率的稳定性，从而有效地保证风能。这项技术代表了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。

4 结束语

随着我国国民经济的不断发展，对于新能源和可再生能源的发展越来越重视，为了促进经济效益与生态效益的协调发展，就需要我们更加重视风电、水电行业的发展。利用风能转化为电能，不仅是大自然给予我们取之不尽用之不竭的能量来源，更是明天绿色可持续发展的强大动力。为了解决目前所出现的问题，需要国家进行政策上的支持，在技术上也要更多的自主创新，使我国风力发电产业的发展迈入一个新高度。

参考文献：

[1]梁森. 风力发电电气控制技术及应用[J]. 科技风，2018（25）：182.

[2]周利鹏. 风力发电电气控制技术发展探讨[J]. 科技创新导报，2018，15（22）：18+20.