风力发电及其控制技术对策

风力发电及其控制技术对策

李自立

江西龙源新能源有限公司 江西省赣州市342813

摘要：随着当今社会的进步和经济的发展，人们日常生产生活中对电力的需求也在不断增加。随着科学技术的不断发展，风力发电技术得到了广泛的应用。在这项技术的具体应用中，主要设备包括发电机、变压器、风力发电机等。为了实现对风力发电技术的良好控制，需要对这些系统设备的应用进行控制，以达到理想的风力发电效果，满足实际需求。

关键词：风力发电系统；风力发电技术；控制技术；

随着我国新能源的发展，我国风力发电产业已进去快速发展时期。该文章通过论述风力发展的现在的情况，来大致谈论风力发电控制技术的探索趋势，还有其没有解决的问题和解决办法。

一、中国风力发电的现况

我国风力发电的发展在技术方面上分为三步，一是引进新技术，二是把技术消化吸收三是进行自主创新。现如今，在这方面我国以快速发展起来。例如，我国的风力制造业不断提升。还有随着国内5WM容量等级风电产品的不断改进，我国的兆瓦级机组在风力发电市场被大量使用。虽然我国的风力发电机组制造业和配置零组件的发展足以满足所需，但是一些高级配置仍然需要从国外进口。所以，培养自主创新能力和不断探索新技术迫在眉睫。目前，是创新的年代，是需要快速发展的时代，新能源就是一个活生生的例子。作为新能源的一个重要部分，风力发电近年来的发展越来越好。全球的能源越来越少，之前的能源已经不足人们也已经意识到了这个问题，风力发电无污染，施工时间比较短，投资也不多，而且需要的地区也不多，这就使得各个国家对其越来越关注。在风力发电系统中，并网逆电器是一个非常重要的装置，其特性的好坏决定了发电是否灵活。随着信息技术的发展，人们也将风力发电系统做出了很多改变，使其性能得到了很大改进，促进了其进一步发展。

二、风力发电及其控制技术分析

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．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。

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～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。

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。

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。

三、风力发电控制技术的新进展

随着当今社会经济与科学技术的协同发展，在风力发电系统的应用过程中，信息化和自动化等技术得到了合理应用。其中，最关键的一项技术就是PLC自动化控制技术。将该技术应用到风力发电系统的控制过程中，通过各种传感器来进行各个设备运行参数的采集，通过实际参数和系统数据库中原始参数的对比来及时发现异常，并使其得到及时有效的处理。PLC自动控制技术的应用不仅可以及时发现和调整风力发电系统的异常情况，避免运行故障发生，同时也可以让风力发电系统的运行实现自动化、智能化的远程监督控制，赋予整个风力发电机组思想和灵魂。这对于风力发电系统运行效果的提升及其信息化、智能化的发展都将有着非常深远的意义。

总之，如今，我国的风力发电产业在逐步提升，但是，仍然还有许许多多的问题等着被解决。一些风力发电企业，在不断探索创新的过程中，许多的不了，数据，代码等无法满足，这就要进口大量外国技术。不仅在风力发电机的控制系统方面，还是在制造方面，都要从外国购买很多的所需品。此外，一些重要的零部件，我国风力发电技术还达不到别的国家的程度，其规范性也达不到要求，我国的零部件的质量还不够好，寿命也不是很长。我们发展风电产业，就要引进外国先进的技术，汲取外国先进技术，融入到已有的基础之上，不断创新，使其更规范化，投入大量资金，建立健全相关政策。

参考文献：

[1]刘建峰.风力发电的现状与进展.2019.

[2]方明辅.浅谈风力发电及其控制技术对策.2021.