关于新能源发电风力发电技术的探讨

关于新能源发电风力发电技术的探讨

孙亮亮

中国电建集团江西省水电工程局有限公司 330096

摘要：我国已经是一个集工业和制造业于一体的大国，其能源消耗量远大于其他国家。在全球气候变暖的大背景下，能源已成为限制我国经济发展的瓶颈之一，如何利用新能源技术补充和逐步代替化石能源变得十分重要。本文对新能源发电风力发电技术进行分析，以供参考。

关键词：新能源发电；风力发电；技术探讨

引言

随着世界经济的不断增长，全球对于能源的需求不断增长，过去以火电为主的传统能源方式对环境的污染日益凸显。因此如何处理好驱动人类经济发展的能源保障与环境保护成为一大难题，而利用以风能为能源发电形式的新能源技术成为解决这一问题的主要技术手段。因此发展风电技术对于人类社会可持续发展有着举足轻重的作用，但风电技术作为一门新兴技术，其存在诸多问题待解决。

1风电行业弃风现状

新能源行业，尤其是风电和光伏产业，以其优越的环境适应性在现有能源行业中异军突起，其中不乏国家政策的倾斜与扶持。与光伏产业的离散化、家庭化不同，风电行业前期投入较高，风力发电机组的价格高昂，所以风力发电机组在我国目前的应用中还是以国有或企业拥有大型风电场形式居多，也有少数分散式或孤岛微电网存在。风能是最具活力的可再生能源之一，具有蕴藏量大、分布区域广、使用清洁等许多优点，同时又具有它的局限性，如能量密度低、稳定性较差、极热无风等，导致了风力发电具有波动性、间歇性、反调峰特性。通俗地说，在电网需要电力，即负荷高峰期，在我国气候条件下，一般为夏季，而夏季属于小风季节，可能不能满足电网需求;而在电网需要减小发电出力时，一般年内为冬春两季，可能机组处于最佳风速区间，可以达到80%甚至满发状态。这种现象在风力发电产业发展初期，规模较小，全额收购是有保障的。而如今风电行业高速发展，大兆瓦级机组的应用和大规模风电场的建成并网，使得风力发电的电力系统调峰矛盾尖锐化，也就形成了风电行业中每个企业都十分关注的指标:弃风量。

2自适应控制技术的应用

2.1自适应控制技术的应用

风力发电机组设备种类繁多，是一个综合复杂系统，一旦子系统出现问题，极有可能对全部系统正常工作产生影响。综合控制系统能够依据风速大小自动进入启动模式或电网切出；电网发生突发故障时，可及时确保机组安全停机；机组正常运行时间节点内，确保负荷、风况、工况运行全监控和记录，可自行判断异常情况并启动保护；对于风力机分散分布的实际特点，还应具备远程DCS通信功能，实时异地操作。综合控制系统要监控风况、风向、机组运行效率、负载随机性、发电量、并网条件等诸多指标，才能组成一个完备的方案。为使系统保持在最优状态，实现对风能的有效捕捉，减少不确定因素的影响，笔者提出在综合控制系统中的两个环节引入自适应控制方案，视外界因素变化进而动态调整，优势凸显，发电效率提升。

2.2在发电机的输出功率P和变桨距系统的攻角θ之间建立自适应机制

变桨距系统通过实时改变叶片和气流之间的攻角，将风机的风能转换效率提高，实现对发电机组功率输出的控制，在亟需机组停机时还可以提供空气动力制动。本文所构建的自适应调节机制，输入量采用发电机的输出功率或输出功率的变化量，输出量采用桨距角变化量，加装模糊自适应PID控制器。模糊自适应PID控制器的工作流程:构建PID三项控制参数(k_p、k_i、k_d)和偏差e与偏差变化率ec之间的模糊隶属关系，在风力发电过程中，对e和ec动态实时监测，运用模糊推理，在线调整k_p、k_i、k_d三项参数，使之与系统要求最佳匹配，实现PID参数自整定，整体满足“稳、准、快”。风力发电系统在加入该控制器后，发电机的输出功率P比之前同等情况下有显著提高。

3分析风力发电的技术

3.1分析风轮的控制技术

在风力发电技术实际应用时，风轮的控制技术是十分关键的，可以全面地提升发电系统的稳定性，并且这种技术的应用，主要是通过功率信号反馈可以及时地掌握风轮功率的信号，持续的分析功率间的关系之后，能够在这个基础上绘制出相关的曲线图，因此实际进行操作的时候，需要对其最大的功率和系统的实际输出功率进行分析，从而得出其相关的差值，这时通过调整风轮的桨叶角，保证可以让风轮整体的运行功率达到最大化。但是整个过程的花费是较高的，同时风机实际运行的过程中，最大的功率曲线获取过程中具有相应的难度，所以这点内容必须要引起工作人员足够的重视。除此之外对于风轮的控制技术在实际应用中，管控叶尖速比是作为重要的组成内容，因为在风力进行相互作用之下，其叶尖端转动是存在着有线速度的，既称之为叶尖速，所以在对该值进行实际控制的过程中，必须要对其风速的实际运行系统作出持续的完善和优化。

3.2无功补偿以及谐波消除技术

新能源风力发电时，通过合理地对无功补偿和谐波消除技术进行有效地应用，不仅具有积极的作用，也是作为保障系统稳定运行的关键，并且这项技术在实际进行应用的时候，在其感应元件的相互影响之下，能够对系统之中无功功率的实际消耗情况及时的挖掘出来，如果在高压相对较高的情况下，感应元件的电流将会对其他元件带来一定程度的破坏影响，所以通过合理应用无功补偿的技术，能够对其谐波做出有效处理。在此之外对谐波消除技术实际应用中，因为风力发电整个过程会出现谐波的问题，必然会导致其电能质量较差，所以这个时候便需通过谐波消除技术，采用电力变流器和相关的设备，对其谐波有效地消除，或者是通过对电容器组进行及时的调整，有效地去改善无功功率，使其对谐波所带来的影响作出合理地控制，或者是通过采用三角形的方式做出相互的连接，保证其风力发电的整体技术水平得到全面的提升。

3.3风力发电机改造使用

在风力发电系统中，发电机作为重要的组成部分，加强电力电子技术在风力发电系统中的创新使用是非常必要的。具体而言，也就是通过使用变速恒频风力发电机系统，在风力发电小系统内部形成一个双馈感应电机；在这种运行机制形成下，能够促使发电机实现节能，同时提升运输质量。此外，变速恒频风力发电系统同时融合了多个多级同步发电机，能够促使发电系统实现优化使用。

3.4风力发电输电系统改造使用

由于风力发电系统一般都是设置在比较偏远的地区，那么如何从偏远的地区将电流输出则成为了一个问题，而在这一系统中，风力发电输电系统高效使用则成为了必然。在新能源时代下，风力发电输电系统的改造使用具有非常必要的现实价值；当前，风力发电行业针对高压直流输电技术进行了创新和研发使用，在长期的应用中，发现电力电子技术不但实际投入成本低，而且传输效率高，性价比整体上都是非常高的。高压直流输电技术融合了当前各种类型的电力电子技术，能够促使IGBT晶体管和GTO可关断晶闸管等部件作用全面发挥出来，而在创新使用PWM之后，能够发现整个直流输电效率更加提高。电力电子技术作为风力发电系统的重要组成部分，积极结合新能源时代发展需求，加强对电力电子技术的创新应用，建设高效的、与国际接轨的风力发电系统具有是该系统实现创新发展的必然要求。

结束语

储能系统在风电领域的应用趋势目前在行业内还是颇受关注的，近年风电、光伏对储能设施的招标逐渐缓慢增多，这表现了行业对储能设施的尝试正在不断加深，但对其真正能够创造的效益，包括调峰收益、全年收益及投资回收期等，还需要更长时间的观察与探讨。

参考文献

[1]田军强.新能源发电与分布式发电及其对电力系统的影响[J].通信电源技术,2019,36(12):131-132.

[2]董强.关于新能源发电特性与经济性分析研究[J].化工管理,2019(33):55-56.

[3]潘旭东,黄豫,唐金锐.新能源发电发展的影响因素分析及前景展望[J].智慧电力,2019,47(11):41-47.

[4]田振霄.储能技术与新能源发电优化协调运行研究[D].山东大学,2018.

[5]张伟波,潘宇超.我国新能源发电存在问题及对策建议[J].中国电力,2017,45(09):48-51.