风力发电电气控制技术及应用分析

王卫卫

摘要：如今，科技无界限，电气控制技术已越来越广泛地应用于风力发电行业。近年来，国家政策大力推进新能源建设，风力发电的相关项目也逐渐发展起来。但是风电行业是一个比较复杂的行业，要想获得高效率的收益，电气控制技术在风力发电行业中的重要性也就随之显现。如今新型能源正在人们的生产生活中发挥着重要的作用，其中风力发电电气控制技术颇具代表性，电气控制技术对风力发电厂的运行稳定有着直接的影响，为此本文对风力发电电气控制技术及应用进行分析，以期提高风力发电的应用价值。

关键词：风力发电;电气控制技术;应用

1风力发电和电气控制技术的概述

风力发电就是把自然界的风能转换成电能，对于风能的利用其实很早就开始了，它是一种蕴量巨大、清洁环保的可以再生的能源，这对目前能源紧张、污染严重的的现状而言，是极其难得的，将其利用到发电过程中，不仅实现了资源节约的目的，还达到了环境保护的效果，因此颇受世界各国的重视，在我国也得到了较快的发展，但是风力发电最大的问题是它的可靠性还不是很强，这与风力发电受环境、气压以及气温等自然条件的影响是分不开的，所以为了解决这一问题，将电气控制技术应用到风力发电中，利于提高发电的可靠性。电气控制技术将多个电气原件进行组合，借助其控制某个对象或某些对象，以使被控的设备在运行时能够更加安全、可靠。当前，这一技术在发电领域得到了较好的应用，使得发电的整个运行过程得到了较强的控制，成效十分显著。

2风力发电的现状分析

2.1风力发电系统的设备还不够完善

主要表现在很多风力发电系统在建设时，比较重视起核心功能的设备，而忽视了起辅助功能的设备，造成诸多功能作用得不到充分的发挥，影响其发电，同时也不利于电气控制作业。非线性模型复杂性极高，技术运用还不够成熟，电气控制工作受其阻碍，而线性模型虽已成熟，但是工作范围和环境都有局限性，传统的电气控制技术满足不了风力发电的需求，对风力发电的持续发展不利。

2.2风力发电受外界因素的不利影响

一方面是自然因素，这是不可避免的，通常，风力发电都会选择高出水平面的地理环境，提高风力发电的效果，但这也就使风力发电的运行会受大气压、温度、雷雨等自然因素的影响，这些自然因素变化较为极端，不但稳定性受影响，还会使发电设备受到损坏，另一方面是人为因素，风力发电电气控制工作需要工作人员有较强的专业能力和工作意识，因为这是一项复杂性和专业性较高的工作，工作人员素质达不到，操作要么违规，要么疏漏，不仅安全性能无法保证，还会直接导致故障问题，影响其发电。

3风力发电电气控制技术的应用分析

3.1变桨距发电技术

该技术在风力发电过程的应用能够有效解决原本风力发电机组输出功率不高的现实问题，能够通过改变原本叶片倾角的方式，提高风能的利用效率。另外，该技术的应用可以以更换材料的方式进一步降低原本扇叶的重量，这不仅可以降低其所做无用功的比例，还可以降低对应的冲击荷载。但是，由于该技术减轻了设备的质量，所以其在变桨距运转的过程中，很有可能出现失稳问题，在其后期维护过程中也需要花费大量的人力物力资源，但伴随着国内电气控制技术水平的不断提升，该问题必然会逐渐得到缓解。

3.2主动失速发电技术

这一技术整合了定、变桨失速风力发电技术，因此又称作混合失速发电技术，根据风速的变化、风向的变化对桨距角进行合理的调整，实现对风能捕捉量的控制和风速的控制，能量转化效率极高，风力发电的运行效益得到了很高的保障。但在实际应用中，失速问题频频出现，这就导致功率输出受到不同程度的影响，对电气控制极为不利。加强技术改进势在必行。

3.3定桨距失速发电技术

这一技术的应用有效结合运用了传统发电技术和新型发电技术，更好的确保了风力发电系统的运行轨迹，有效提高其的稳定性。因为在发电过程中发电机组需要并网进行工作，这对发电机组的稳定运行提出了更高的要求。定桨距失速发电技术借助叶片比较复杂的构造实现对发电机组功率的控制，同时叶片还存在重量大、体积大等情况，这都要使得在发电的过程中，消耗大量的无用功，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，这一技术的应用受到了很大的限制，只能在风力等级低的小风环境中应用，在风力等级高的大风环境中还没能得到应用，这也成为了以后重要的研究方向，拓宽其应用范围。

3.4变速风力发电技术

变速风力发电技术的主要目的就是针对风力发电机的原有恒速进行影响和控制，根据不同风速控制风力发电机的运行情况，以此保证恒定发电频率。运行状态根据风速的不同改变，当风速较大时，发电质量以及发电效率會受到功率的影响，为了避免功率过大对其产生影响，我们要及时调控风轮转速的一系列指标;在风速较小时，我们也要力求获得更多的风能来满足平稳的输出功率。更重要的是，我国不同地区的风速的大小是不同的，其变化规律也千差万别。随着技术的发展，我们逐步深入了对这一技术的认识。从现如今的发展趋势看，该技术是未来发展的重头戏。常见的变速风力发电技术主要有以下几类，有笼型异步发电机类、永磁发电机类、交流励磁双馈型、无刷双馈发电机类以及磁场调制型等。它们的主要特点是风能转换效率较高，可以实现较好的柔韧性连接。除此之外，它们还可以实现对无功功率、输出功率的独立调节，调节变桨距的过程也更加简单，但转速的运行范围依然较大，这些特点均可以有效提高发电机组的功率质量。

3.5混合失速发电技术

混合失速发电又称为主动失速发电，桨距角根据具体的情况会有不同的变化，以此来控制不同条件下的风能捕获量和速度。但是这个技术还有很大的上升空间，它的缺点是有可能会导致失速现象的发生，这样会对整个风力发电的功率造成很大的影响，风力发电厂也更加难以控制其发电效益。所以，电气控制技术在风力发电的具体应用过程当中，我们要弥补主动失速技术的缺陷，积极改进其不足的地方，从而最大限度地提高风力发电的效益。

4结语

总之，根据全球能源供给现状，必须加强对新型清洁能源的开发。就风力发电来看，为提高其电能转化效率，提高其发电过程中的稳定性，必须从风力发电电气控制技术人手，并结合其应用实践过程中所存在的问题，切实落实对相关技术的优化与开发工作。

参考文献

[1]张建军.风力发电电气控制技术及应用实践[J].山东工业技术，2017，（16）.

[2]赵若焱.风力发电及其控制技术新进展探究[J].内燃机与配件，2018，（13）.

[3]王家坤.风力发电控制系统中现代信息化控制技术的应用策略[J].中国高新技术企业，2017，（10）.

[4]邵金云.风力发电电气控制技术发展探讨[J].科技展望，2016，（4）.

[5]晏勤，宋冬然.现代控制技术在风力发电控制系统中的应用研究[J].电子技术与软件工程，2016，（15）.

晋能清洁能源风力发电有限责任公司，山西太原 030000