新能源风力发电中的控制技术分析

新能源风力发电中的控制技术分析

杜轶凡

新疆新能源研究院有限责任公司 新疆 乌鲁木齐 830026

摘要：众所周知，风力发电是可再生能源。随着我国风力发电技术的不断发展和完善，风力发电在电网中的作用越来越突出。由于风电设备生产制造技术、风机控制技术、风轮叶片制造技术等方面还存在一些问题，致使我国的风电产业发展缓慢。本文对风力发电设备技术现状进行分析，并提出了风力发电设备技术关键问题的解决措施，以供参考。

关键词：风力发电；设备；现状；关键问题

引言

以风力发电为代表的清洁能源使用方式受到更大范围使用，从而可以对部分传统能源发电进行替代，但是在使用风电能源过程中，应当重视关注电力成本和质量，逐步加强控制技术的使用，以此提升风电能源的安全性、稳定性、适用性。

1风力发电系统的构成

风力发电系统主要是由风力发电机组、变频器、并网控制器、逆变器等部件组成，各个部件都有特定的功能。其中，风力发电机组是核心部件，经由叶轮将风能转化为机械能，然后驱动发电机产生电能；变频器用于调节风力发电机组的转速，以保持最佳发电效率，降低系统运行能耗；逆变器负责将风力发电机组产生的直流电转换为交流电，为家用电器的正常使用供应电能；并网控制器负责将风力发电系统与电网连接，将产生的电能源源不断地输送至电网，传输给千家万户。

2新能源风力发电中的控制技术

2.1风功率预测技术

提升风功率预测技术对于风力发电系统的运行和调度具有重要意义。通过提升风功率预测技术，可以提升风功率预测技术的水平，为风力发电系统的运行和调度提供更准确、可靠的预测结果，最大程度地提高风力发电系统的发电效率和经济性。要提升风功率预测技术，具体可以从以下几点展开：首先，建立完善的数据采集系统，包括安装风速测量设备、风向测量设备以及温度、湿度等气象参数的监测设备。确保采集的数据准确、全面，并进行有效的数据清洗和预处理，以消除异常值和噪声的影响。其次，通过对历史数据进行分析，提取出与风功率相关的有效特征。可以利用统计方法、频谱分析、小波分析等技术来寻找具有预测能力的特征。同时，采用特征选择算法，剔除无关特征，提高预测模型的精度和效率。再次，采用模型集成的方法，将多个预测模型进行组合，提高预测的准确性和稳定性。常见的集成方法包括加权平均、堆叠模型等。同时，结合实际运行情况，对预测模型进行定期评估和优化，保持模型的精度和可靠性。最后，建立实时监测系统，对实际发电情况进行监测，并将实际发电数据与预测结果进行比较和分析。根据实际情况的变化，及时调整和更新预测模型，保持预测的准确性。此外，关注新的技术和方法的发展，及时引入新的数据和算法，以不断地提升风功率预测的准确性和可靠性。

2.2功率控制技术

（1）固定螺距失速控制技术。如果想要对这类控制技术进行有效使用，技术人员应当先对轮毅与风扇叶片进行连接，保障其刚性符合使用要求。这种技术在使用过程是非常简单的，但是缺点也是非常显著的。在使用过程中，风扇角度无法结合具体情况进行调整优化。固定螺距失速控制技术使用原理更多是利用空气动力学实现的，涡轮可以结合风力大小进行合理调整，保障供电的稳定性。然而，实际使用过程中，这种技术无法对风能进行合理调整，甚至难以对风能进行有效捕捉，直接对风电产生重大影响。（2）螺旋桨控制技术。这种技术在使用过程中，需要和实际风力大小进行有效结合，对螺旋桨距角度合理调整，从而实现功率调节的目标。这种技术可以使用不同环境中，也可以对不同运行环境的角度进行调整。如果风机功率无法达到标准数值，螺杆控制技术难以对角度进行调整，只能将其维持在0°；如果风机运行输出功率大于额定功率后，需要使用到变桨控制技术的作用，将其运行功率调整到与输出功率的额定范围内。

2.3变速恒频风力发电机组并网技术

按照风力资源最大化应用的原则，变速恒频风力发电机组并网技术更具应用价值。这是因为此项技术可以使风力机的转速处于比较稳定和较大的状态，风能利用系数及风力发电机组的输出功率达到最高，所以需要严格控制风力发电机组的功率输出，以达到风力发电机组最佳效率运行的目的，发挥变速恒频风力发电机组并网技术的优势。变速恒频风力发电机组并网技术的应用可以彻底消除冲击电流，动态调节风力机、发电机的转速，采用阻抗匹配和功率跟踪反馈的方式，还能进一步提高风力发电机组的运行效率，持续稳定地向电网输送高质量电能，因而备受青睐。

2.5双馈感应发电机的应用

目前,常用的风电并网技术主要是应用在双馈感应发电机。这种电机在运行时,其内部会产生谐波和谐波含量,为了确保风电机组能够正常运行,应该对其进行控制。双馈感应发电机结构简单、控制方式灵活,能有效对电网电压进行调节。该技术的应用,能提高电网电压质量,也能对风力发电机组进行有效控制。根据不同的风力资源,在控制上也应该有所差异:若风力资源比较丰富,则应该使用最大功率跟踪控制技术;若风力资源比较匮乏,则应该使用恒功率跟踪控制技术。同时,还应该对功率反馈进行适当的调整,这样才能使风力发电的效率得到有效提升。

2.6高空风力发电技术

高空风力发电技术按照发电机的所在位置，分为陆基高空风力发电和空基高空风力发电。发电机所在位置不同，其飞行控制方式也不同。陆基高空风力发电是空载飞行组件于空中飞行，发电机置于地面，飞行组件在风力的作用下，带动系留绳循环反复牵动地面发电机转子旋转产生电能。陆基高空风力发电飞行组件基本上遵循着“8”字或竖直的飞行轨迹，提升系留绳牵引效率。陆基高空风力发电机组飞行控制技术主要分为主动控制技术、被动控制技术和混合控制技术：主动控制技术通过控制飞行器的气动布局，改变其空气动力特性，提高飞行器的稳定性和操控性；被动控制技术通过改变飞行器的外形和结构，利用空气动力学原理，降低飞行器受到的空气阻力，提高其稳定性和续航能力；混合控制技术将主动控制技术和被动控制技术相结合，综合利用两种技术的优点，实现最优的飞行控制效果。空基高空风力发电将轻型风力发电机搭载于飞行器上，在特定的飞行控制下，使飞行器在风和缆绳的共同作用下按照一定的轨迹循环飞行。在飞行过程中，由气流带动发电机发电，通过系留绳将电能传输回地面，实现高空风力发电。

结语

在我国国民经济发展中，对能源需求数量日益增长，但是传统能源以化石性资源为主，储存数量降低，污染问题非常严重，不能满足当前社会经济需求，也不符合当前生态文明建设的要求。基于这种情况下，需要加强力度对清洁能源使用，而风能资源在我国分布范围广，有着很大的利用价值，为电力行业提供了有效发电渠道。通过对风力发电的使用，科学合理使用风电技术，能够为社会经济提供更多电力能源，以此实现人与自然和谐目标。

参考文献

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