新能源风力发电技术及其发展趋势分析

新能源风力发电技术及其发展趋势分析

王正海

广西卓洁电力工程检修有限公司  广西 桂林 530000

摘要:我国经济水平和科技水平发展都十分快速，风力发电是我国的主要能源之一。风能作为自然资源，是新能源的重要组成内容，借助于风能进行发电是当前新能源发电的主导方法，而且该发电方法越来越受到世界各国的关注。目前我国能源消费结构仍存在许多不足之处，能耗供需方面结构性矛盾相对突出，通过应用风力发电技术，可以有效降低不可再生能源的消耗，实现对自然生态环境的有效维护，保持生态资源的可持续发展。通过对风能实施有效控制和管理，积极应用风力发电技术，可以进一步优化我国的能源消费结构，确保能源的安全。

关键词：新能源；风力发电；发电机组；接入技术；电源

引言

新能源风力发电系统的结构较为复杂，由风力机、传统装置、传感器、发电机等组成，在日常管理中，为确保新能源风力发电系统的正常运行，需要对新能源风力发电系统进行严密的监测，以及时的发现新能源风力发电系统各设备的运行状态，一旦新能源风力发电系统发生异常状态，便于及时的介入与管理，确保新能源风力发电系统安全可靠的运行，防止意外事故的发生。解决新能源风力发电系统所遇到的一些常见问题，如调整新能源风力发电系统的发电量、并网条件等。

1风力发电技术

风力发电技术是一种新能源发电技术，可以利用空气流动作用下产生的较大动能实现电能的转化。我国的风力资源储备量较大，用于电能开发的风力资源量比较充足，应用风力发电技术能够改善以往电力能源使用过程中出现的紧缺现象。风力属于清洁能源中的一种，除了储存量较大、分布范围较广，应用风力发电技术，可以在一般工程条件下，将风力能源在动能作用下转化为机械能，进而转化为电力能源。风力发电技术能够高效利用风力能源，同时降低对不可再生能源的依赖程度。风力发电技术的广泛应用，可以避免过度开采不可再生能源的问题，并在发电过程中减少对环境的污染，同时为人们提供充足的电力能源。风力发电技术主要利用风力发电设备收集高速流动状态下的风能。风力发电设备的构成包括桨叶、发电机、机械传动装置、升压变压器和电力电子装置等，在发电过程中，通过桨叶将捕捉到的风能转化为机械能，机械传动装置将机械能传递给发电机，发电机将机械能转化为电能，供给日常使用或储存在电网中备用。风力发电技术的核心技术包括恒速变频技术和变速变频技术。其中，变速变频技术是应用变频器将直流电转化为交流电，可以调节风力发电系统的运行功率、有功功率、风能捕捉率、运行速度和范围等。如果加装三相异步电动机，可以通过控制板对IGBT和IPM等进行控制。

2新能源风力发电技术分析

2.1风电接入网技术

风电接入网技术作为风力发电技术中较为关键的一种技术，主要以分布式接入技术和集中接入技术为主。分布式接入技术更适宜应用在一些规模较小的风电场中，即在10kV或者是35kV的电网中应用效果更好。这类电网建设时存在一定的分散性，采用分布式电源形式接入电网系统，每个电源点容量较小，可以保证电网稳定的运行。集中接入技术在一些规模较大及长距离输送电力的风电场中更具适用性。通过针对风电场或是多个风电场的电能进行集中，并经由变压器进行转换，升高电压，借助于供电线路将其输送到终端。通过采用集中接入技术，可以实现大型风电场或是多个风电场电能的集中输送。

2.2在发电机与变桨距系统中的应用

发电机作为新能源风力发电系统的核心部位，为更好的利用风能，将风能转化为电力，需要根据风力风速、方向的变化，对变桨距系统进行调整，调节轮毂上的叶片，让变桨距系统的桨距角大小按照调节的幅度发生变化，从而改变风力发电系统叶片与气流之间的攻角，在应用自适应控制技术以后，对变桨距系统的调整可通过最大功率跟踪法实现，最大功率跟踪法是适应发电机最大功率而推出的一种变桨距系统调整与控制技术。当发电机在风力的带动下开始工作以后，此时若风速为恒速状态，发电机的输出功率处于稳定状态以后，此时最大功率跟踪法开始发挥作用，通过计算让桨距角保持在最优的状态，并对发电机的电磁转矩、风轮转速进行调整，让其能够处于额定功率的状态下输出电流。考虑到风力并非一直能够处于恒速状态，若风力发生变化，则桨距角、电磁转矩、风轮转速等参数均需要根据风力、风速的变化进行调整，因而需要对发电机的功率进行计算。提高电磁转矩和风轮转速，以增大发电机的输出功率；若风能降低，则需要调大桨距角，以适应风能的变化，让桨叶上的能量损失降低，此时可提高风轮转速，让发电机快速调整至额定功率，降低发电机的输出功率。

2.3优化风力发电和光伏发电系统的设计

为了提高风力发电和光伏发电并网效果，需要根据风力发电和光伏发电特性，构建风力发电和光伏发电的动态和静态模型，进一步优化风力发电和光伏发电系统，并设计出更加完善的控制系统。在设计中，需要充分利用电力软件准确评估、计算风力发电和光伏发电的供电能力，为后续风力发电和光伏发电系统的测试和验证等提供更加全面的数据信息。为了减少环境因素对风力发电和光伏发电并网的影响，需要在发电系统建模研究的基础上增加仿真实验，并结合传统风力发电和光伏发电的典型案例，针对设计的发电系统进行运行方式与故障场景的模拟仿真实验，以此发现系统设计的不足之处，完善相关设计，提高发电系统的控制水平。在仿真实验中，需要建立完善的数据库，以更好地积累风力发电和光伏发电的并网经验；需要严格记录研究参数、设计方案和控制措施等，以此为后期工作提供参考。

2.4变速风力发电技术

简单理解，这一技术就是改变原有发电机恒速运动，在风速发生变化时，风力发电机组的状态也会出现改变，这样就能够依照风速的大小实时调节发电系统运行中各类设备的运行状态，以此获取恒定的发电频率。如果遇到较大的风速，发电的效率和质量都会因功率问题受到影响，为了尽可能避免这一问题产生的影响，需要对风轮转速的有关指标进行调节控制。如果遇到较小的风速时，就需要尽可能多地获取风能，从而保证输出功率的稳定性。需要注意的是，由于地区的不同，风速大小以及变化规律方面都存在相应的差异，加强对电气控制技术的研究，会对风力发电效能的提升起到良好的帮助。在变速风力发电控制技术中，涉及到的电气控制技术类型主要有：交流励磁双馈型、永磁发电机类型、笼型异步发电机类型、磁场调制型及无刷双馈发电机类型等。这些控制技术最主要的就是提高风能的转化效率。另外，还能够独立调节输出功率和无功功率，变桨距的调节也更加便捷，不过在转速运行方面仍然具有较大的范围，可以使发电机组的运行功率质量得到有效提升。

结语

综上所述，随着社会经济朝着多元化的方向持续前行，为了能够更好地发挥风力发电的优势和作用，必须要提高对风力发电自动化控制系统中应用智能化技术的重视，并能够正确认知可视化控制技术、系统数据整合、加强技术管控、机组控制技术等内容，才能实现将智能化技术合理运用于风力发电自动化控制系统中的目的，真正助力风力发电能够得到快速发展。

参考文献

［1］陆鹏．风力发电自动化控制系统中智能化技术的运用［J］．幸福生活指南，2020(20):206．

［2］崔帅．风力发电自动化控制系统中智能化技术的运用［J］．科技风，2020(27):9－10．

［3］颜宁宁．风力发电自动化控制系统中智能化技术的运用分析［J］．市场周刊·理论版，2020(42):138．