针对新时期新能源风力发电相关技术讨论分析

郭东 范军晖

摘要：新型风电光伏是一种新型的现代电能生产方式，其发展优势十分明显。基于此，本文主要从新一代能源新型风力发电的相关技术应用原理以及分析问题入手，探讨新一代能源新型风力发电的一些相关应用技术，有助于有效推动我国新型风电产业的健康发展。

关键词：新能源;风力发电;技术

一、新能源风力发电的技术原理分析

1.风轮装置

风轮驱动装置主要是将驱动风能转化为具有机械驱能的驱动装置，风能可以带动一个螺旋桨状风轮叶片高速旋转，叶片高速旋转时可产生大量机械驱动能。

2.发电机

发电机驱动是一种将小型风力发电驱动机组风力传递的恒定风力机械传动能量的转化转变为恒定电能的驱动装置。小型风力发电驱动系统由风力发电机和风力变流器两部组成，发电系统效率高。对于小型风电驱动系统来说，它不仅仅是包括风力发电机组的机头，还包括发电转体、尾翼、叶片等主要部件，所有部件都必须调整以确保风电效率。其中，機头将驱动叶片在最大风力推动作用下旋转产生的内部机械作动能通过转化后成为最大电能，机尾通常用于自动引导电机风向，使风力发电机可以获得最大的排风量，而旋翼机则是一种使车头机尾高速转动的控制装置，用于自动调节电机转向和控制旋转的电机转子通常可以使用永磁或励磁式的磁体;电机定子驱动绕组通常用于自动切断一条可将内部机械作动能通过转换转化为最大电能的产生磁力的导线。

二、新能源风力发电的关键技术

1.风功率预测技术

风力发电技术预测应用技术是目前我国风力发电中比较重要的一种预测应用技术，由于不同技术预测开发风的生命周期和预测模型的不同，预测开发风的技术方法也不同。

（l）按短期风电自动预测调度期限长短来进行细分。根据短期风能自动预测机组发电调度周期的不同时间长短，风能预测发电周期预测调度方法大致可以分别细分为超短期、短期和中长期三种风电预测调度方法。短期大型风电机组实时自动预测调度，短期大型风电自动预测调度方法目前可广泛地应用于短期风电开发机组临时风电组装和长期风电备用大型风电长期部署，可应用于各个方面，中长期预测可应用于维护和风资源评估。

（2）根据风险预测技术模型进行分类。①物理模拟法。该预测方法主要根据电场气象预测结果通过模拟一个风电场及其周边的各种天气状况，根据电场风向、风速、气压、空气密度等各种相关联的预测数据信息等来构建一个预测数据模型，并通过制作一套功率分布曲线和预测单位来对风电场的功率曲线预测。由于风速变化没有规律可循，预测往往会有一定的误差。②数学统计法。该分析方法通过利用一些数学分析工具可以找出目前现有统计数据与目前待进行预测分析数据之间的测量函数序列关系，可以被视为一个进行数据挖掘的新过程，在数据挖掘中可以发现数学规律，得到正确预测分析结果。在正确应用这些统计分析方法进行预测我国风电装机功率时，需要这些统计算法的技术支持，常用的方法有两种：统计时间测量序列分析算法和统计机器学习算法。

2.风电机组功率调节技术

风电机的功率输出水平在整个风力发电系统中很重要，因而输出功率调控是不可或缺的关键技术之一。风电机应该捕捉风能而是将其转化为机械能来发电，但是因为组成风电机的部件的机械设备硬度及能力，有必要降低对于地热能的捕捉，以保持风电机的输入趋近其整定值，以便安全运行。以下控制技术通常用于调节风电机的输出。

（1） 恒定螺距失速控制技术。此种控制形式的原理是，电机式风能电动机的叶片与轮毂刚性衔接，其特性是框架结构单纯，使用性能稳定，但是惟一的优点是不能依据气温的变动实时调整叶片顶面的视角。恒定螺距失速控制技术利用植株的水动力学特征来改变涡轮机的功率，以应对外部风速的变化。在实践中发现，在名义风速下很难实现风能利用效率的最大化，而在低于名义风速的情况下，风能利用的效率会降低。

（2） 变桨控制技术。所谓变桨距，基本上是指变桨角的调整;通过改变变桨角的大小，达到调整风力发电机组功率的目标。倘若因为外部要素的影响，功率高达了额定功率，励磁便能依据功率的变动调整电机角的大小，进而促使压缩机的功率保持在额定功率。这时候，控制系统参加控制，进而形成闭环控制。俯仰控制应是一种主动控制技术，可用于风力发电机组，以克服俯仰的被动失速调节的缺点。变桨控制还有一个优点，就是当风机开始旋转时，在大的正变桨角下产生一个大的启动转矩，并在停止时将变桨角保持在90°，从而使风机的空转速度降到最低。

3.风电无功电压自动控制技术

变电站可以集成应用到电站模块化风电监控管理系统中，也或者可以直接采用外部监控方式独立实施运行，起到实时监控现有风电场电网设施9路交流供电无功电压稳定运行控制状态的重要作用，通过自动通讯控制线路自动调节风电设备的无损有功交流电压，并将自动控制指令发送到电站相应的风电监控管理系统。控制系统主要有两种自动控制工作方式。一种方法是系统远程控制，另一种方式是本地自动控制。在远程控制系统模式下，变电站自动实时跟踪一个无损有功交流电压调节控制目标，在本地自动控制系统模式下，可以根据系统预设的多路并联式网点无功电压调节目标控制曲线对现有变电站系统进行自动控制。系统可以通过手动同时设置现有变电站的稳定运行和自动控制能力状态，同时它也可以通过手动设置锁定或同时解锁现有风电场的各种自动控制能力设备，设备的自动切换由监控系统进行自动控制。当风力电网设备处于稳定自动运行控制状态时，变电站系统可以通过充分利用现有风力发电发动机组的无损有功电压调节控制能力部件来自动实现其无功电压自动调节控制目标。利用功率电压补偿器可以完成无功功率值的补偿。此外，变电站可以与风力发电机协调无功补偿状态，有效避免了无功功率的不合理流动。

结束语

总之，风力发电是电力领域新能源领域风能的典型应用领域。这进一步提高了我国风力发电的利用效率。这对于加快推动我国时代风电产业的持续发展升级具有重要的历史现实意义。

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