风力发电技术与功率控制策略

风力发电技术与功率控制策略

杜建强,  ,程婷婷

国家电投甘肃疆能新能源有限责任公司  甘肃省  兰州市  730000

摘要：现如今，我国电力行业发展迅速，在这样的背景下，我国尤为重视风力发电，其他国家也对其密切关注，将其确定为一种必须加大发展力度的新能源技术。由于石油等化石资源越来越匮乏，作为一种集丰富、可再生、清洁等诸多优点于一身的新资源，风能受到了世界各国的青睐。丹麦早在19世纪末便构建了全球首台风力发电机，但因为经济、技术有限，在提供电能方面，不能将风力发电作为主要供能措施。20世纪中期，欧美国家在风电发电机组的构建方面投入了诸多资金，为其发展提供了重要保障。到20世纪末期，风力发电量越来越大，今后可能成为世界第二大发电能源。我国拥有丰富的风力资源，风力发电在我国具有良好的发展前景。本文主要阐述了风力发电的优势和风力发电技术的基本原理，对风力发电技术的发展趋势进行了分析，同时探讨了其功率控制策略，以供参考。

关键词：风力发电技术；发电功率；控制

引言

风力发电最早是在上个世纪开始被人研究的，随着人们的不断探索和研究，通过对航空领域飞机旋翼技术的研究，研究出了一种小型的风力发电设备，此设备一研究出来就在一些风力较强的海岛得到了广泛的使用。随着后来人们不断对此项技术进行完善，风力发电技术也得到了更大范围的推广和使用。

1风能的优势

利用风能技术有许多优势，具体体现在下列几个领域。具有良好的经济效果。在发展风电时，由于风电的价格并不高，而且技术发展到一定程度后，其价格会快速下跌，有些甚至达到了燃煤发电的水平。另外，我们国家拥有比较多的风能资源，未来的发展将会带来更大的经济效益。施工周期短，建成后效果好。因为风力发电的快速施工，可以在较短的时间内建成，因此可以有效地处理某些急需的问题。利用风电场技术在边远山区具有很大的优势，合理利用它可以更好的解决边远山区居民的电力需求。

2风力发电技术的基本发电原理

风力发电主要把风能转化为机械能为基础发电的，而后在将转化而来的机械能变成电力动能。在实际工作过程中，风力将风车扇叶带动旋转，旋转的过程中利用增速机加快扇叶的旋转速度，从而有效的促使发电机进行发电。而在风力发电过程中所使用的设备装置统一称为风力发电机组，而此发电机组又可以细致划分为风轮、发电机和塔架三个部分。其中把风能转化为机械能最主要依靠的就是风轮装置，主要由两片或两片以上的螺旋桨形状的桨叶构成。当桨叶受到风的作用时，在桨叶上产生气动力来促使风轮的转动。为了确保风轮在工作过程中始终对准风向以获得最大的功率，在实际使用的过程中需要在风轮后安装一个类似于风向标的尾舵。风力发电机的塔架就是一个支撑整个风轮、尾舵和发电机的构架。在设置铁塔的高度时，需要对实际环境中地面障碍物对风速的影响情况和扇叶实际直径的大小进行综合考量，以确保设置塔架的高度符合风力发电机实际工作的要求。发电机最主要的作用就是在风轮受到风的作用而产生恒定转速之后，再由升速机将其传递给发电机匀速运转，最终由发电机将机械能转变为电能。一般小型的风力发电系统都具有较高的发电效率，但是这类发电机不仅只是由一个发电机头构成，是一个具备一定科技水平的系统，系统内包括发电机和变流器。一般风力发电机都是由机头、转体、尾翼、叶片这几个结构组成，这几个部分每个都有其作用。风力发电机的叶片主要受到风力的作用，并且通过机头将其转化为电能，发电机的尾翼能够与确保扇叶始终对着风向以获得风最大的作用力，风力发电机的转体为尾翼的正常工作提供了保障，通常转子所使用的都是永磁体或者励磁体，通过定子绕阻切割磁力线最终产生电能。

3风力发电技术的应用

3.1电子变化器控制技术

电子变化器作为风力发电的重要部件，在大规模风力发电系统中应用比较广泛，能够提升能源的转化效率和传输效率。结合电子变化器控制技术，可以实现无功率转换，在应用过程中也能够保证安全性、可靠性。在应用PWM整流器的过程中结合电子变化器控制技术，可以实现最大功率的输出。在适量控制方式方面，选择合适的整流器，可以避免有功功率和无功功率之间的制约效应，进而满足用户的实际需求。

3.2变桨距控制技术

其特征在于可以根据实际情况而变化螺距角度，从而调节涡轮的输出功率。若风力发电机的实际输出功率低于其额定功率，则不会调节桨距角，使其处于零点的桨距角：若风力机组的实际输出功率超过其标称，则可根据目前风力状况和发电机组的实际功率，对其桨距角进行灵活调节，以保证其在给定的功率范围之内。同时，对风力发电的调控也有一定的影响，保证了其调控的有效性。可变桨是风力发电系统中一种主动式的动力调节技术，它对于克服桨距无源失速问题有着十分关键的作用。采用这种技术，可以使风力发电机在转动后，在一定程度上维持一定的正俯角，使起动扭矩达到最大，而且在停止状态下，螺距角度不超过90度，可保障风力发电机组的发电效果。

3.3风力发电机控制功率

在风力发电机的结构中，定子绕组和工频电网连接在一起，转子绕组可以对频率相位、相序与幅度进行调节。内部主要运用交直交变流器，在双馈异步发电机的作用下，能够实现在风速不同的情况中，风力发电机组的使用不会受到丝毫影响。同时，发电机的转速还能以风速的改变为基础展开调节，确保风力发电机组运行状态最佳化，显著提升风能的使用效率。在输出发电中，能够实时控制馈入转子绕组电流参数，从而确保频率与电压恒定，使风力发电系统更加稳定。借助风力发电机全面控制风力发电中的输出功率和运转功率，提升发电和输出的安全性，确保风电机组运行更加稳定和安全，让风力发电社会、经济效益能够实现全面的提高。

4风力发电的发展展望

在高效率、节约资源、提升品质、消声降噪等要求的推动下，风力发电向大规模、控制速度、减电刷、直驱方向发展，在产业化环节中，需要节省土地使用总面积，减少投运成本和电力输出成本研究变桨距、变速恒频技术可以克服风力发电资源规模的限制；应用直驱技术，可以取消齿轮箱，提升电力能源利用率，减少发电成本，降低噪声污染，提升风力发电安全性；发展智能控制技术便于机器设备的维护保养，可以提升机器设备的稳定性，并为风力发电带来模糊控制方式、神经网络控制方式、系统识别和自适应控制方式等新的控制方式，为风力发电中系统参数转变及非线性影响因素分析带来了新的计算方式；磁力传动技术及磁悬浮技术的高速发展可以为风力发电带来了更广阔的发展前景，磁力传动技术及磁悬浮技术不但耗能少，而且环保效率高。

结语

现阶段，对风力发电进行推广的过程中，为了拓宽其规模，需要积极探索和优化风力发电技术，以促进风力发电效率提升。在控制风力发电机组功率的时候，技术工作人员应对风力发电具体环境进行全面考察，健全机组内部结构，优化软件行为动作逻辑和控制精度，让风力发电设备维持在稳定、高效的状态中。

参考文献

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