风力发电及其控制技术对策

风力发电及其控制技术对策

梁楷南

国家电投集团河北电力有限公司张家口分公司  河北张家口  075000

摘要:在当前社会和经济快速发展的新形势下,对于能量的需求量不断增加,这也使我国能源紧缺的现象进一步加剧,因此当前急需发展新能源｡特别是在发电行业中,由于传统发电技术需要耗费较多的煤炭资源,而且存在严重污染问题｡因此在发电行业发展过程中,应重视风力发电技术的应用,充分的利用自然资源来满足社会发展过程中对电能的需求,无论是缓解我国能源危机还是保护自然生态环境都具有极为重要的意义｡文章从风力发电的现状和风力发电技术应用的优势入手,分析风力发电技术,并进一步对风力发电的发展思路和发展前景进行深入探讨｡

关键词:新能源;风力发电;发电机组;接入技术;电源

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风力发电的现状

1.1我国风能资源丰富

我国拥有丰富的资源,特别是风能资源十分丰富,无论是陆地风能资源还是海洋风能资源,能够开发的数量十分庞大,丰富的风能资源为我国发展风力发电打下了良好的基础｡

1.2国内风力发电发展迅猛

近年来我国风能发电项目及发电量已位居世界首列,而且在不断发展过程中,风力发电厂数量不断增加,风电装机容量增多｡尽管近两年受相关因素影响,但我国风力发电行业的发展仍超出了预期｡特别是我国碳达峰行动目标的提出,为了促进煤炭能源耗费快速达到峰值,政府有效控制二氧化碳排放量,通过推进风力发电行业的稳定运行,可以减少碳排放量,促进碳达峰和碳中和目标的实现,这也是当前风力发电快速发展的主要原因｡

1.3发电设备逐步趋于国产化

自我国提出风力发电的建议,最初风力发电技术相对滞后,缺乏相关的配套产业支持｡但随着风电设备研究和生产实力的提升,国产风电设备越来越受到专业人员的认可｡近年来我国风电设备国产化举措取得了显著的成效,风力发电机的价格大幅下降｡特别是随着我国电力设备制造业的高效发展,在我国风力发电设备制造业中,跨国公司将逐步退出市场,风电设备的国产化使价格日趋下降,为风力发电提供了更好的发展驱动｡

2风力发电及其控制技术对策分析

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｡

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｡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｡

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1ms,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，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｡

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｡

3结束语

针对当前我国提出的碳达峰与碳中和的目标,在实际目标落实过程中,新能源发电企业作为主力军,必然呈现出爆炸式的增长｡通过发展以新能源为主的新型电力系统已成为当前电力行业的重要内容和时代使命｡由于风力发电在新能源时代的发展中占据重要地位,因此当前实际工作中,需要针对风力发电的特点进行认真研究,积极对风力发电技术进行改进和升级,为风电的快速发展打下坚实的基础｡

参考文献:

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