关于新能源风力发电相关技术之研究

2020-12-07胡靖

魅力中国 2020年1期

胡靖

（宁夏银星能源股份有限公司贺兰山风电厂，宁夏银川 750001）

与西方国家相比，中国的能源意识则相对比较落后，以致于在中国的发展过程中经历了很多的磨难。落后的生产力及能源发展战略造成当时的中国能源资源严重不足，伤痕累累，经济、政治建设发展十分落后。随后，为了发展国家经济，中国也开始了能源的采集，不得不说，能源的开采确实解决了中国发展过程中的很多问题，但是长期无节制的开采能源令我国现在面临着十分严重的能源危机。虽然，我国在第一时间发布了措施补救，也有了一定的成效，但这并不是长久之计。现阶段，我国推出了开发新能源的发展战略，利用新能源的可再生性试图改变并控制这一现状，由此，风力发电就成为了现阶段能源发展的主要途径。

一、新能源风力发电的主要原理

风力发电的原理就是能量转化，自然风力产生的风能转化成为机械能之后再次转化成电能。根据目前风力发电系统的应用范围，不得不说，新能源风力发电是近几年来我国大力发展新能源技术中最主要的一项新能源技术。该风力发电系统的主要部分在于最后通过转换器或转换介质将风车转动的机械能转换为电能并且始终遵守能量守恒定律，其转化效率也是非常高的。

二、新能源风力发电的应用技术

（一）功率预测技术

风功率测试技术的应用关系着最终电能的转化效率的计算及预测，并对风能的转换起到了一定的制约作用，其预测方式会随着预测周期的不同及所预测模型的不同而不同。一般来说，按照预测周期来规划预测方法会分为三种方式：超短期预测、短期预测、中长期预测。这样的预测方式是阶段性风力功率预测中较为准确的方式。如果按照预测模型对该技术进行方式分类可分为物理测试法、统计法、组合估计法三种方式。物理统计法主要是根据空气中风含量、空气密度、风速等物理量进行计算。但是由于上述物理量的不可控性导致这种预测方式的准确率很低。而统计法就是通过观察并记录以往的相关数据，通过函数之间的关系得到一个功率表达式，从而得出测试结果。组合估计法是准确性较高的一种测试方式，其通过方式组合的形式，将以上两种方法结合起来，达到“取其精华去其糟粕”的效果。

（二）风电机组功率调节技术

风电机组功率调节技术主要是通过一定的方案对传输功率进行调节，其中调节方式根据桨距的不同而不同，一般来说有定桨式和变桨式两种。定桨与变桨的主要区别在于叶片与轮轴所成角度的不同。定桨距式调节法是将叶片固定起来，使其始终保持在同一角度进行转动，虽然具有一定的稳定性，但是其并不能根据风力和风向及时做出调整，调节结果依旧不准确。变桨距调节法的叶片相对来说就比较灵活，他可以根据风力风向调整叶片与轮轴的角度，从而最大程度上保证风力的传输量。这样的调节方法早在很多年前就已经被丹麦应用，并在风力建设方面取得了很大的成就，但是对于风力发电的研究依然在继续。为了使得风力发电这一新能源系统实现可持续发展，丹麦风力研究协会一直在通过多种途径探究开发风力发电的多种可能性，并对当地风力发电的各项数据进行分析。在丹麦拥有严格的风力质检系统，只有通过质检系统的检测该风力系统及装置才可以被引用，而这个质检系统的组成成分就包括对风电机组功率调节的测试。

（三）风电无功电压自动控制技术

该技术相对于上述两种技术来说比较复杂，其工作原理主要是将多种系统综合在一起，从而组成一个新的自动化控制技术，其组成部分主要有监控系统与自动化控制子系统。自动化控制子系统在该技术中是比较万能的，既可以与监控系统融合在一起共同对风力系统进行监控，又可以作为一个单独的系统独立运转。它的工作方式主要是与通信原理相结合，通过通信工程将风电无功电压发送到对应的监控系统中。监控系统的监控方式主要有两种：就地监控和远程监控。在就地监控模式下其主要起到的作用是预测当前风电无功电压的变化曲线，而远程监控就是远距离的对风电无功的电压进行追踪、监测和控制。

但是，总的来说这种技术与上述两种技术最大的不同是该技术需要人为控制，其自动化程度只是对设备系统的自动控制而言的，运行状态、数据控制、闭解锁切换等过程就会涉及到人为控制，而上述两种技术或根据风力的变化等因素进行自动调整。当该风电无功电压的控制状态趋于稳定时，自动控制子技术就能够对该电压实现最大程度的利用。如果其控制系统处于不稳定阶段或能力不足阶段，自动控制子技术可以通过自身的动态风电无功补偿装置进行补充。这样的工作方式不仅能够保证风电务工自动控制技术与其他系统之间的协调配合，也使得不合理的风力流动自动过滤，增加了风电无功系统内部的转换率。