风力发电及其控制技术对策

2022-12-18赵继良

现代工业经济和信息化 2022年4期

赵继良

（绥中发电有限责任公司，辽宁葫芦岛 125222）

引言

这些年社会经济的发展速度已经越来越快，人们的日常生活以及生产工作都需要消耗更多的资源，但是由于资源本身数量有限，加强对于新能源的研究以及开发就显得尤为重要。作为一种可再生能源，风能的应用比较普遍，在对其进行开发的过程中，难度可能会更小，同时这种资源的使用对于环境方面造成的污染也比较小，在实际发展时投入的资本比较少，同时又兼具良好的发展前景。本文结合实际情况来对我国风力发电系统的发展情况进行研究，并提出在风力发电过程中的一些关键控制技术和方法，希望可以对风力发电技术产生更深入的理解，为后续风力发电系统的构建以及完善提供参考依据。

1 正确认识我国风力发电的实际发展情况

在我国的风力发电技术主要是包括三个阶段，第一个阶段是引进新的技术，第二个阶段是将新技术进行消化以及吸收，第三个技术则是进行自主创新的阶段。

现如今我国的在风力发电系统的建设过程中，体现出了良好的效果，获得了更加快速的发展，例如我国的风力制造产业的综合水平正在不断地提升，让风力发电市场发展体系得到了进一步的完善。虽然现如今的风力发电机组制造产业和相关零配件的设置以及生产无法满足实际的需求，但是和以往相比，已经体现出了明显的进步。在此基础上，需要进一步关注自主创新能力的培养以及探索。

作为一个创新发展的时代，需要通过科学技术的创新来为风力发电体系的构建奠定良好的基础，新能源作为重要的能源，在发电环节已经得到了普遍的应用，而目前全球的能源越来越少，和人们的实际需求无法满足，人们也对相关问题产生了重视和了解。由于风力发电本身不会存在任何污染，施工的时间又比较短，需要投入的资金也不多，所需要的地域也不多，这就使各个国家对于分力发电系统越来越重视相关方面的研究越来越深入，让风力发电系统在这个过程中产生了更多的变化，也取得了更快速的进步，实现了进一步的发展。因此，需要加大研究力度，对风能的新资源进行进一步的探讨和研究，让风力发电系统在运用的过程中为环境的保护工作创造优势。

2 风力发电及其控制技术分析

2.1 风力发电控制技术

风力发电主要借助的是风力，主要是由于风力以及地面距离相差相对来说比较大，可以在空中来完成整个风力发电的能量转换工作，使电机以及相关的设备都能够顺利运转，提升工作效率。在风力发电的过程中，使用永磁发电机时就有一定的优势，具体表现在运行效率更高，损耗问题更小，因此将其广泛应用在风力发电系统中，使之发挥作用。另外，发电机的制造还可以通过模块优化的方式来进行，这样就能够更好地控制在风力发电系统运行过程中所需要消耗的成本，在控制风力发电系统时可以采取矢量控制的方式，这种方法顺利地解决了交直轴电流之间存在的矛盾，也让整个系统功率控制效果更加简单和良好[1]。

2.2 电力电子变换器控制技术

电力电子变换器在风力发电系统中的应用实际上是十分广泛的，在大型风力发电系统中，由于能量的转换率本身比较高，在完成转换工作之后的传输效率同样比较高，同时又可以完善无功功率等方面的因素，让整体的使用性能更加良好。电力电子变换器在运行的过程中，由于自身的运行功率比较高，覆盖的功率范围比较大，也不需要消耗很多的成本。此外，使用PWM整流器用于风电发力系统中时，可以使系统的最大功率得到控制，而使用整流器时则可以让有功功率以及无功功率之间的阻碍被突破，让无功功率更加符合相关方面的实际运行要求。

2.3 谐波消除技术

在风力发电系统的运行过程中，谐波的存在会导致整体的电能质量水平并不高，对于电的电压以及频率造成的影响也不容忽视，还会导致风力发电系统中无功功率以及有功功率之间的平衡性不协调。因此需要结合实际情况去消除其中存在的谐波问题，要更加重视谐波对于风能发电产生的重要影响，这会使整个系统设备出现热故障问题，导致运行受到了阻碍[2]。而消除谐波的过程中，可以采取的技术方法是使用电力变流器和其他的电力设备来让谐波以及相位抵消，也可以通过调整电容器组来改变无功功率，从而使谐波对无功功率的影响得到控制[3]。

针对风电场的谐波问题进行消除和治理的过程中，主要是可以采取有源滤波器方式以及无源滤波的方式。其中有源滤波借是一种新型的，能够用于动态抑制谐波以及补偿无功的电力电子装置，有源滤波器在工作的过程中拥有良好的动态性能，其时间不足1 ms，同时能够实现三项补偿谐波电流，谐波次数甚至可以高达50次。而无源滤波则主要是由滤波电容器和电抗器组合形成一种专业的LC滤波装置，包括调谐滤波器、高通滤波器等。将这个电路并联在风电场的电网中，就能够形成一个基本的无源滤波回路，在这种回路中，通过调整电抗器的电感量以及电容器的电容量参数，就可以通过谐振频率来滤除谐波的频率，让谐波电流大部分通过滤波回路，同时又不会影响电网中的其他的设备。

2.4 风轮控制技术

首先是可以使用功率信号的反馈功能，让这种功能对风轮功率信号进行管控，如果风轮处于运行的状态，相应的功率以及实际条件的变化情况会保持一致，之后再去对功率的关系进行分析，绘制出最大功率的曲线图，在此之后再进行后续的操作时，需要对综合分析最大功率以及系统的输出功率，获取具体的差值之后，再对分轮进行桨距的调整，让风轮的运行功率得到最大化。

另外是要重视风叶尖速比的管理，由于风力的作用体现出差异性，风轮风叶尖端运动时会具有一定的线速度，将其称之为是叶尖速，和相应时间之内的风速形成的比值就是叶尖速比，对其进行控制的过程中，可以适当通过改变和调节叶尖速控制好风轮的转距，这样就能够让风轮的转速得到更好的控制，让风轮的运转更加有效合理[4]。

2.5 现代化控制技术

风力发电系统中使用的现代化控制技术，包括智能控制技术、自适应控制技术以及鲁棒控制技术等，其中使用变结构控制技术时体现出更为良好的反应能力，在设计的过程中会更加简单，同时实现的难度并不大，如果是要解决一些多变量的问题，那么就可以使用鲁棒控制技术来体现出作用。而使用智能化控制技术时，就是能够达到模糊控制的目标。当前在风力发电系统的建设过程中，准确的风力发电机数学模型的建成概率相对来说比较小，因此在对风力发电机组进行控制的过程中，完全可以使用模糊控制方法，使其体现出相应的作用[5]。