新能源发电风力发电技术

新能源发电风力发电技术

张俊喜

新疆新能源研究院有限责任公司 新疆维吾尔自治区 830026

摘要：近年来，风力发电技术得到了很大的发展，在替代传统化石燃料方面展现出很大优势，在应用风电能源的过程中，所应用的风力发电技术对风电能源的成本及质量有重要影响，因此想要充分发挥风电能源的价值，就要加强对风力发电技术的研究，从而进一步提升风力发电的实用性及适用性。

关键词：新能源发电；风力发电技术；应用

只有在发展经济的过程中，兼顾环境治理，构建出能够与生态环境和谐共生的发展模式，才能推动社会经济的可持续发展。在这个过程中，需要关注能源问题，改变现有的能源利用方式，以更加无害的方式进行能源转化以及生产，从而为可持续的社会经济发展模式提供基础。近些年来，风力发电技术得到了很大的发展，在替代传统化石燃料方面展现出了很大的优势，在应用风电能源的过程中，所应用的风力发电技术对于风电能源的成本以及质量具有重要的影响，因此想要充分发挥风电能源在清洁能源体系中的价值，就需要加强对风力发电技术的研究，从而进一步提升风力发电的实用性以及适用性。

1风力发电的特点

风力发电就是使用风能进行发电。风力发电机组将风能转变为机械能之后再转变为电能，所以风轮、发电机是风电机组中最为关键的部件。风轮在风力的作用下旋转，把风的动能转变为风轮轴的机械能，风轮的转轴与发电机的转轴相连，发电机在风轮轴的带动下旋转发电。目前风力发电中所使用的风电机组风能利用率最高能做到60%左右，一般风力发电场内所使用的现代风轮发电效率仅为40%。由于风速是不稳定的，处于经常性的变化状态之中，在野外运行的风电机组常常会面临较为恶劣的自然环境，这就会导致风力发电机组相较于其他工业机组运行上更为困难。我国风力发电机组的使用寿命一般是在20年左右，在世界行业领域中处于较高水平，能够经受住大部分恶劣的自然条件，所以利用率很高。

2风力发电关键技术分析

2.1风功率预测技术

在风力发电中，风功率预测是十分重要的一项技术，因为对于风电场来说，发电的功率并不是稳定的，受风力大小的影响比较大，风力强则风力发电的功率就大，风力小发电的功率也小。风电场所生产的电能最终需要并入到电网中，但是由于风力发电的功率并不稳定，因此在接入风电后，电网调度存在较大的难度，在这种情况下，就需要对风功率进行预测，根据预测的结果，提前对电网调度进行调整，一方面能够提升电网的稳定性，另一方面能够让电网接收更多的风电。目前针对风功率预测有不同的预测模型以及不同的预测周期要求，需要采取不同的预测技术，提升预测的准确性。如果根据预测的周期进行分类，可以将风功率预测方法分为超短期预测方法、短期以及中长期预测方法。超短期预测主要应用于风电的实时调度环节；短期预测方法主要对于对风机组的安排以及调度；而中长期预测主要应用于对区域风力资源评估的过程中。如果根据预测模型对风功率预测方法进行分类，可以分为物理法、统计法以及组合模型法三种。物理法主要从气象学理论出发，对风电场区域的气候情况进行模拟，在这个过程中风向、风速、气压以及空气密度等都是重要的模拟要素，根据模拟的结果来建立预测的模型，通过这种方法建立的预测模型，需要结合风电机组的功率模型，实现对风电功率的预测。但是从实际的预测结果上来看，由于风速的变化往往存在较强的随机性，因此预测的结果也具有一定的误差；统计法主要通过数学工具，建立统计结构与预测对象之间的函数关系，从而发现风功率变化的规律，统计法的风功率预测，也可以看做是对风功率相关数据进行深度挖掘的预测方法。在应用该预测方法的过程中，所采用的算法对于预测的准确性具有重要的影响，目前主要存在两种算法，分别是时间序列算法以及机械学习算法；组合模型预测方法具有很强的综合性，由于无论对于物理法来说，还是对于统计法来说，在实际的应用中都有一定的弊端，因此需要将不同预测方法的优势进行组合，并建立相应的预测模型，通过吸收各种预测方法的优势，提升预测的准确性，这就是组合模型预测方法。

2.2风电机组功率调节技术

首先是定桨距失速控制技术，该功率调节技术主要是将螺距风机叶片与轮毂进行刚性固定连接，其优势在于结构相对简单，在使用的过程中能够维持比较高的稳定性，但是该功率调节技术的缺陷也是十分明显的，那就是在使用的过程中无法从实际的风况出发对叶片顶角进行调整。这种功率调节方式主要以空气动力学为理论基础，在该技术的支撑下涡轮机的输出功率能够根据实际的风况进行调整。但是在实际的使用中可以发现，该技术路线下的功率调节很难保证风电机组能够有效的利用风能资源，对风电场的发电量会造成比较大的影响。其次是变桨距控制技术，该功率调节技术的特点是能够对桨距角进行调节，根据实际的风况来改变桨距角，以此实现对涡轮机输出功率的调整。该技术的应用分为不同的条件，如果风电机组的输出功率小于额定功率，该技术则不会对桨距角进行调整，会保持桨距角在零度位置不变；如果风电机组的实际输出功率大于额定功率，变桨距控制系统就会自动运行，从挡前的风况以及发电机组的实际功率出发，对桨距角进行灵活的调整，确保风电机组的输出功率能够保持在额定功率内，在这个过程中，控制系统也会参与到对风电机组的调节中，从而确保调节的效果。从变桨距调节技术的使用效果上来看，作为一种具有较强主动性的风电机组功率控制技术的应用，对于解决桨距被动失速的问题具有重要的意义。该技术能够保证在风轮旋转后保持较大的正桨距角，因此能够获得较大的启动力矩，同时在停机的情况下桨距角也能保持下90°确保了风电机组发电的效率。

2.3风电无功电压自动控制技术

该技术具有较高的自动化水平，在实现该技术的过程中，需要多个系统共同参与，主要包括风电无功电压自动控制子站及相关的监控系统等。在该技术体系下子站可以集成到监控系统中，也可以通过外挂的形式，保证子站具有一定的独立性。在风电机组运行的过程中，子站能够对设备的无功电压进行监测，所获去的无功电压数据能够通过通信线路反馈到综合监控系统中。系统对于无功电压的控制方式可以分为两种，一种是远程控制方式，另一种是现场控制方式。在远程控制方式下，子站能够对无功电压控制的目标进行自动化的追踪，而在现场控制方式下，子站主要是通过根据对预定的并网点电压目标曲线进行控制。在该技术体系下，可以通过人工的方式来对子站的运行进行控制，同时也可以利用人工的方式对风电场中各种设备进行开启以及闭锁，通过采取人工干预与自动化系统结合的方式，保证风电场设备运行的稳定性。在使用该技术的过程中，子站能够发挥巨大的作用，促进风电机组自身无功调节能力的发挥，确保无功电压处于合理的区间内。如果风电机组自身的无功调节能力不足以对无功电压进行调整，动态无功补偿装置则会发挥作用，对无功电压进行调节，在这个过程中，子站还能进一步对无功补偿的状态进行调整，这就在很大程度上保证了无功流动的合理性。

2结语

风电能源作为新型的一种可再生清洁能源，在现代社会的能源体系中具有重要的意义。通过发展风电，提高风电能源的利用率能够有效的填补目前的能源缺口，并促进对环境的保护，在这个过程中需要重视对风电发电技术的研究以及应用，通过不断提升风电发电技术水平，确保风能资源能够被有效利用，并促进风电能源在现代社会中价值的发挥。

参考文献

[1]林键.风力发电及其控制技术新进展探究[J].中国设备工程，2021（13）.

[2]王建强.风电新能源发展现状及技术发展前景研究[J].智慧中国，2021（06）.