风力发电技术与功率控制策略

赵娇

新疆粤水电能源有限公司 新疆乌鲁木齐 830000

现阶段，风力发电不仅仅在我国获得高度重视，在其他很多国家都被确认为争相发展的新能源技术。再加上石油资源日益减少，风能作为一种清洁、可再生、丰富等很多优点的新资源，被世界上越来越多的国家所青睐。早在十九世纪末，丹麦就已经建成了全球第一台风力的发电机，但是，受技术问题和经济问题的影响，没能利用风力发电作为供电能的主要方式。在20世纪三十年代，欧美国家花费大量的资金使风力发电机组得到顺利建设起来。到了八十年代，风力发电逐渐变成了供电网的新宠，从那以后风力发电量逐年显著增长，未来可能会成为世界第二大发电能源。我国的风力资源有显著的优越性，风力发电在我国的发展也是可期待的[1]。

1 目前的风力发电技术水平

最近几年，我国的科学技术呈现出良好的发展态势，风力发电的应用类型也日益多样化。风力发电主要是依靠风能设备，利用温差产生的空气流动转化为电能的原理。也就是说，风推动风车叶的旋转，同时增速器和叶片转轴衔接，加速了叶片转轴的旋转速度，促使动能有效地转化成机械能，从而使发电机发电。风力发电有一些显著特点：第一，近几年来，风力发电机的功率不断提升。第二，风力发电技术的应用日益广泛，并且风力发电技术的装机也变得日益规模化。第三，海边风力发电产业的商业化趋势日益凸显。海上风力发电有着明显的优势，如风速稳、风力大、干扰少。这些优点都确保了一定的发电量。利用发电机组增强风力发电效能。风力发电的前期资金和技术投入虽然很高，但是中期的运营耗资比较少。从全球的发展情况来看，风力涡轮的市场发展状况良好且日益加速，风力发电在发电产业中的地位也日益凸显。现阶段，市场上的关于风力涡轮方面的设计技术参差不齐，主要是风力涡轮和发电系统的结合方式上存在一些差异。利用风速加快电机的旋转速率，使得风能得到最大程度地高效利用，确保有功或无功的功率都可控制[2]。

2 合理把控风力发电的功率有效途径

2.1 利用风力机提高可控性

要想合理有效地控制好风力发电技术的功率，可以利用风力发电机把控风力发电的功率输出。市场上选用的大多数风力发电机是双馈异步式。其明显的优点就是可以依据风速大小做出合理的调整，从而确保风力发电机的运行保持在最良好的工作状态，有助于增强风能的利用率。于此同时，在双馈异步式风力发电机的工作中，有效加强对馈入电流的控制，在稳定定子输出的频率和电压保持不变的前提下，通过调整电网功率的因数的方式确保系统的稳定性。

2.2 利用风力机的偏航控制效果

风力机的偏航控制对于整个风力发电机组的控制系统而言是不可忽视的一部分。风力发电机工作过程中，风力发电机组和偏航控制系统的高效配合，有助于使风轮持续在良好的迎风状态，从而使得风力发电机组的发电效率最大化，同时也确保风力发电机组的运行更加稳定、安全。风力发电机的偏航系统主要由两部分组成，分别是被动迎风偏航和主动迎风偏航两个系统。当风力改变时，风力发电机偏航控制系统可以有效发挥调整风力发电机的作用，使风力发电机保持在风向的正前方，有助于高效地获取风能，从而达到提高功率输出的目的。

3 关于风力发电技术的发展前景

在风力发电技术不断被应用且范围日益广阔的背景下，风力发电技术在实践操作过程中也得到了不断的调整和改良。改变了过去风力发电单机容量小的弊端，不仅扩大了单机容量，也从陆地转变为海上风力发电，减少了对陆地资源的占用。同时，长叶片高塔筒代替了小叶片低塔筒、恒速的发电机组向变速方向转变、有齿轮箱改成直驱永磁式等。

3.1 大容量的风力发电机组单机

虽然风力发电机组的容量增大了，但在具体工作过程中还存在一些弊端。只有新的技术突破才能满足日益增多的电力需求。目前，就风力发电机的单机容量而言，发达国家向40MW的发展方向迈进，所以我国的风力发电相关科研技术人员一定要加大科研力度，促使风力发电机向风力发电站发展，从而最大程度地提升风能利用率[3]。

3.2 海上风电

现阶段，我国的陆地风力发电虽获得了广泛且有效利用，但受地理条件影响，存在一些地方的陆地风能不充裕，所以风力发电风能逐渐向海上风能的方向发展，其规模也日益扩大化。海上风力发电的好处不仅仅是减少对土地资源的占用，更显著的优点是海上的风能充裕，扩大规模、大量生产的发展前景广阔[4-5]。

3.3 直驱永磁同步和变速恒频

当前的风力发电主流是变速恒频式，变速恒频和直驱永磁同步的发电机系统在交流技术和可靠程度上有着明显的优势。采用直驱永磁同步的发电机系统，有助于增强系统的可靠程度，并且全功率的变流技术可以有效符合低压穿越需求。

4 结语

伴随着多方面技术的快速提升，我国风力发电水平也获得了显著优势，未来的市场将越来越广阔，处理风力发电的规模化相关问题，增强风力发电的可靠程度，采取更加高效地方式获取风力资源，促进风能的转化利用率等已亟待被合理处理和解决。加强对风力发电能源转换效率和相关控制技术的研究，有助于进一步提高风能的利用率，为风力发电的长远发展打下良好的基础。