风力发电中的电气控制技术分析

风力发电中的电气控制技术分析

郭萌

大唐河南清洁能源有限责任公司  郑州  450000

摘要：新能源在发电工程中的应用已经成为大势所趋，通过新能源发电能够改善当前电力资源紧张的不利局面，但是新能源接入会对电网运行稳定性造成影响，发电厂需要做出相关分析、采取相应处理措施。近年来，随着生态环保发展理念的深入人心，以风力发电为代表的创新性、清洁型能源生产模式获得广泛运用，风力发电虽然已经能够替代一部分传统的火力发电，但在应用风电能源的同时，还必须关注电力生产的成本与质量，进一步深化对风力发电技术的研究，有利于增强风电能源的安全性、适用性。阐述新能源风力发电中的控制技术特点，风力预测技术涉及短期和中期，短期可以对风电系统的涡轮机进行科学合理调整优化，中期能够对发电系统辐射范围内的风力情况做出合理判断。

关键词：风力发电；电气；控制；技术

引言

通过运用风力发电技术可以为人们提供充足的电能，使能源危机问题得到有效缓解。在风力发电过程中，为了进一步保证风力发电的质量和效率，需要对电气控制技术进行合理应用，从而使风力发电手段得到优化，维持风力发电系统的安全稳定运行，进一步提升风力发电的效益。

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风电发展对电网的影响

2.1影响电能质量

风力发电对电能质量的影响主要是闪变和谐波污染两个方面。风力发电机组启动时，冲击电流就会产生，为了降低冲击电流对配电网的影响，通常采用软并网方式，但这种方式虽可以降低冲击电流的影响，但无法消除冲击电流。多台风机如果同时动作的话就会影响配电网，而且，风速的变化会导致风机出力出现波动，引起电压闪变。谐波污染主要来自风力发电机本身，谐波问题对于恒速风力发电机影响不大，恒速风力发电机只有在软启动阶段才会产生谐波，而且时间比较短，谐波主要对变速风力发电机有较大的影响。

2.2影响电网调度和规划

在实际中，由于风力以及风速等多种因素的影响，导致风能并不是一种稳定性的能源，是一种具有很强随机性的能源，那么利用风能发电产生的电能也有很大的波动范围。由于风能的不可控性，在并网过程中，需要整个电网有充足的调峰容量，能平衡风电场的功率波动，同时对于风电场注入的功率进行一定的限制。另外，我国的地形地貌复杂，风力资源分布不均，风电场的布局也存在不均衡的情况。风力资源丰富地区的风电场，与电力负荷中心的距离很远，相关的输电配送设施建设还有待加强，只有实现远距离稳定输送，才能在更大范围内实现电能的优化配置。此外，风电能源还具有间歇性特点，装机过程中需要综合考虑最优装机比例问题，还要考虑电网和风电场的同步建设，对于电网投资以及运行成本都会产生较大的影响。

3风力发电中的电气控制技术

3.1风力预测技术

在风力发电过程中，风力预测发挥着非常重大的功能。一般情况下，风力发电中，往往存在不能持续供应的情况，这是风力大小不稳定的造成的。风力如果越大，风持续时间就会延长，从而风机发电能力也会更高。空气发电站所产生的电力最终会被电网吸收，但是其产生的能量往往是不稳定的，也无法和风力涡轮进行有效衔接。因此，在风力发电过程中，需要使用风力预测技术，对风能进行有效预测，并且对风电进行有效调整，既可以提升电网稳定性，也可以提升电网的接入效率。现阶段在具体使用中，预测风能需要使用到诸多技术进行实现。通过对其进行模拟分析和发展趋势预测，能够增强预测结果的合理性。并且，预测过程也是按照时间阶段实现的，涉及短期和中期两个部分。其中，前者只要可以对风电系统的涡轮机进行科学合理调整优化；后者能够对发电系统辐射范围内的风力情况做出合理判断，为风电发电奠定良好的基础。如果从预测模型使用而言，需要使用到风力预测技术，往往需要从物理建模、统计建模、耦合建模等三种。其中，物理建模是对风力发电气候环境的模拟，对风向变化、压力大小、空气密度等进行合理调整，结合模拟结果对其进行合理调整，这种方式可以对风扇性能进行有效预测，从而实现风扇性能预测目标。但是，基于风电发电效率会受到风速的影响，导致其产生一定的误差系数。统计建模方法需要利用数学工具，将其具体关系进行明确，包括识别统计结构、对象预测等，这种预测方式可以对风力数据进行有效分析。在具有使用中，算法过程会直接影响到预测结果的精确性。现阶段主要对时序算法和机器学习算法进行使用。综合预测模型往往复杂性非常强，可以对前两种方式的进行有效弥补，也可以对其优势进行有效发挥，从而产生出更加合适的模型，以此提升预测的精确性。

3.2功率控制技术

为确保风力涡轮机的有效运行，需要保障设备的稳定性，才能提升设备的使用寿命。这需要技术人员对风力涡轮机的驱动技术进行有效使用。如果在风力涡轮机发电中，需要该设备可以对风力资源进行有效使用，才能产生更大的电能。为保障风能使用的安全稳定性，发电需要在相应时间内完成。为实现风力发电的稳定性，主要对功率控制技术进行有效使用，从而保障发电过程的安全稳定法。当前，使用的功率控制技术有多种。（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。

结束语

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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［2］包磊．风力发电电气控制技术及应用研究［J］．电子技术与软件工程，2020(20):105－106．

［3］于锦春．风力发电自动化控制系统中智能化技术的运用［J］．通信电源技术，2020，37(3):145－146．