风力发电技术及新型风机电控系统研究

风力发电技术及新型风机电控系统研究

周福虎

甘肃华电环县风力发电有限公司瓜州分公司，甘肃省酒泉市，735000

摘要：我国生态技术快速发展，风力发电技术就是其中之一，受到社会各界的广泛关注。风力发电是进行风能开发和利用的重要技术，科学合理采用风力发电技术和新型风机电控系统，能够提高风能的利用效率和效果，具有一定的重要意义。基于此，文章分析了风力发电技术的应用要点，探讨新型风机电控系统的结构，旨在为提升风力发电技术的应用效果提供助力。

关键词：风力发电技术；新型风机电控系统；风电设备

引言

在全球范围内，寻找利用可再生能源的方法以替代石化能源和其他非可再生能源的使用已经成为一项重要的任务。各种可再生能源技术在不断发展，其中风力发电技术得到了较为广泛的应用。随着社会技术的不断发展，风力发电已成为全球增长最快的可再生能源之一。由于石化燃料的不可持续性和对环境的负面影响，寻求清洁能源已成为全球能源发展的趋势。风能作为一种清洁、可再生的能源，近年来受到越来越多的关注和投资。在全球范围内，风能发电技术已经得到广泛的应用，并取得了显著的效果。

1研究背景

在风力发电过程中，主要使用风力涡轮机的作用，能够让其中的叶片组成部分开始旋转，并且叶片旋转速度会持续加快，最终让叶片旋转速度处于恒定状态中。在这种过程中，往往会得到有效的机械能量，通过对其进行科学合理使用，逐步为发电机提供源源不断的电流供给，从而实现发电的功能。一个非常简单的风力发电设备仅仅只需要风扇叶片及发电机装置构成就可以完成。因此，需要对风力涡轮机进行简单调整优化，从而让其仅仅由风扇叶片和发电机组成。借助风能产生的动力，对螺旋叶片驱动，从而产生非常强的机械能，并且在具体运行中，风扇部分和发电机始终处于连接状态，在前者的持续作用下，让后者可以进行长久的运转，逐步对前者产生的机械能进行高效利用，以此实现电力能源的产生。

现阶段，我国对生态环境保护非常重视，提出建设生态文明强国和可持续发展战略，也要积极落实双碳战略，让以风能为主的清洁能源技术得到更大发展，也推动风力发电得到普遍使用。基于这种情况下，风电系统呈现出复杂、烦琐的特点。一般情况下，通过对风电系统中存在的齿轮组进行使用，可以提升发电机运转速度，让其更加稳定的运行，从而产生持续的电力供应。也会对偏航系统进行使用，通过对风轮的使用，能够确保运行过程处于垂直形态，可以产生更加多的风力资源。在风电系统中，依托各个系统的稳定运行，从而保障风机运行的稳定性。

2风力发电技术的应用要点

2.1选择合适的地点

风力发电需要充足的风能，因此选择适宜的地点是非常重要的。一般来说，需要选择风能资源丰富、风速稳定的地区，如高海拔山地、海岸线、开阔的平原等。

2.2选用适当的风力发电机组

根据具体需求和地理条件，选择适当的风力发电机组。不同的机组具有不同的功率和适应能力，需要根据实际情况进行选择。

2.3风电场的环境评估和规划

在建设风电场之前，需要进行环境评估，了解项目对生态环境的影响，并制订相关的环境保护和生态恢复规划，以确保风电项目的可持续发展。

3新型风机电控系统的结构

3.1基础设施层

基础设施层包括风机基础、塔架、降噪罩等设施，提供风机的物理支撑和保护。风机基础是风机的支撑结构，通常采用混凝土浇筑而成的基础底座。它的设计要考虑风机的质量、风场的地质条件、抗风能力等因素，以确保风机的稳定性和安全性。塔架是连接风机基础和机械传动系统的结构，它起到支撑风轮和风机的作用。塔架一般采用钢结构，根据风机的高度和风场的环境条件来设计，以保证风机的稳定性和可靠性。降噪罩是用来减少风机噪声影响的设施。由于风机运转时会产生噪声，为了降低对周围环境和居民的影响，风机通常会配备降噪罩。降噪罩的设计要考虑噪声的传播和吸声效果等因素，以实现有效的降噪效果。

3.2机械传动系统层

机械传动系统层包括风轮、齿轮箱、发电机等机械传动系统，将风能转化为电能。风轮是风机的核心部件，通常由多个叶片组成，叶片的设计和形状可以影响风机的捕风能力和发电效率。现代风轮通常采用复合材料制造，具有轻量化和高强度的特点。齿轮箱是将风轮的旋转动能转化为发电机的旋转动能的关键部件，它通过齿轮传动将风轮的转速提高到适合发电机的转速。齿轮箱的设计要考虑承受高速旋转和大扭矩的要求，也要保证低噪声和高效率。发电机是将机械能转化为电能的设备。在风力发电系统中，发电机通常采用异步发电机或永磁同步发电机。发电机的设计要考虑风机的转速范围、发电效率和稳定性等因素，以实现高效的能量转换。

3.3控制系统层

控制系统层包括风机控制器、变桨系统、变频器等电控系统，实现对风机的运行和电能输出的控制和管理。风机控制器是整个风机电控系统的核心，负责监测和控制风机的运行状态。它可以实时采集风机的参数数据，如风速、转速、温度等，通过算法和逻辑控制风机的启停、变桨、变频等操作，以优化和提高风机的性能和发电效率。变桨系统是风机控制系统中的重要组成部分，用于调整风轮叶片的角度，以适应不同风速和风向条。

3.4监测系统层

监测系统层包括传感器、数据采集器、通信设备等监测系统，对风机的运行状态、风速、风向、温度、湿度等参数进行实时监测和数据采集。监测系统通过安装传感器和测量设备，实时采集风机的运行参数和环境数据，如风速、转速、温度、湿度等。采集到的数据通过数据传输技术，如有线或无线通信，传输到监测系统的中央控制中心或云平台，以进行后续的数据分析和处理。将采集到的数据进行存储和管理，确保数据的完整性和可靠性。通过建立数据库或数据仓库，监测系统可以对历史数据进行存储、查询和分析，为风机的性能评估、故障诊断和预测维护提供支持。利用数据分析和算法技术，对采集到的数据进行处理和分析，提取有价值的信息和指标。例如，可以通过振动数据分析来检测风机的机械故障，通过功率曲线分析来评估风机的发电效率等。基于此类分析结果，可以制订相应的维护策略和优化控制策略。

3.5运维管理层

运维管理层包括远程监控系统、故障诊断系统、数据分析和预测系统等运维管理系统，实现对风机的远程监控、故障诊断、预防性维护和数据分析等功能。运维管理层制订并执行风机的维护计划和策略，包括定期检查、预防性维护和故障处理等。维护计划的制订应考虑风机的运行状态、使用寿命、环境条件等多个因素，以最大限度地保障风机的可靠性和可用性。运维管理层负责对风机的运行状态进行监测和调度，通过监测系统层采集到的数据和监控系统的反馈信息，运维人员可以实时了解风机的运行状况，并根据实际情况进行调度和优化，以确保风机的高效运行和发电效率。当风机发生故障时，运维管理层负责进行故障诊断和维修工作。通过监测系统层提供的故障报告和远程监控系统的信息，运维人员可以快速定位故障原因，并采取相应的维修措施，以最短的停机时间恢复风机的正常运行。运维管理层负责管理风力发电系统所需的资源和供应链，包括风机备件的管理、设备维修和更换的计划，以及与供应商的合作和协调，确保及时获取所需的资源和服务。

结束语

近年来，我国风力发电技术快速发展，新型风机电控系统的应用能够提升风力发电设备的控制效果。然而，由于传统控制器在应用期间存在问题和不足，不能确保控制器的应用效果，在采用相关系统的过程中应重点完善传统控制器的应用模式，合理采用基于模型的算法和自适应技术，改善控制器应用效果，为提升新型风机电控系统的应用水平作出贡献。

参考文献

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