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        談風(fēng)力發(fā)電電氣控制技術(shù)及應(yīng)用實(shí)踐

        2017-11-30 09:42:45李武東
        科技與創(chuàng)新 2017年18期
        關(guān)鍵詞:電氣控制發(fā)電機(jī)風(fēng)速

        李武東

        (廣東省風(fēng)力發(fā)電有限公司,廣東廣州510630)

        談風(fēng)力發(fā)電電氣控制技術(shù)及應(yīng)用實(shí)踐

        李武東

        (廣東省風(fēng)力發(fā)電有限公司,廣東廣州510630)

        隨著科技的日新月異,風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的發(fā)展速度越來越快,電氣控制技術(shù)的發(fā)展勢頭更是不容小覷。由于經(jīng)濟(jì)全球化的腳步逐步加快,促使我國的國際地位也有了明顯提升,人們的生活水平有了一定的提高,對能源的需求量也在飛速上漲。目前,我國正在努力推進(jìn)新能源發(fā)展戰(zhàn)略,風(fēng)力發(fā)電產(chǎn)業(yè)也迎來了全新時代,為了滿足廣大人們?nèi)找嫔仙哪茉葱枨?,必須將電氣控制技術(shù)與風(fēng)力發(fā)電技術(shù)相融合。主要闡述了電氣控制技術(shù)在風(fēng)力發(fā)電中的具體應(yīng)用實(shí)踐。

        風(fēng)力發(fā)電;電氣控制技術(shù);發(fā)電機(jī)組;現(xiàn)場監(jiān)控

        現(xiàn)如今,科技無界限,電氣控制技術(shù)已經(jīng)越來越廣泛地應(yīng)用于風(fēng)力發(fā)電行業(yè)。近年來,國家政策大力推進(jìn)新能源建設(shè),風(fēng)力發(fā)電的相關(guān)項(xiàng)目也逐漸發(fā)展起來。但風(fēng)電行業(yè)是一個比較復(fù)雜的行業(yè),要想獲得高效率的收益,電氣控制技術(shù)在風(fēng)力發(fā)電行業(yè)中的重要性也就隨之顯現(xiàn)。風(fēng)能是一種新型能源,我們應(yīng)該仔細(xì)考慮如何提高風(fēng)力發(fā)電的整體效益。由此可見,研究風(fēng)力發(fā)電電氣控制技術(shù)的發(fā)展對目前我國的新能源發(fā)展有著極其重要的意義。

        在眾多發(fā)電方式當(dāng)中,風(fēng)力發(fā)電與其他方式相比,可靠性較低,它受到周圍環(huán)境的影響因素較大,比如大氣壓、溫度、濕度等自然因素。所以,在進(jìn)行風(fēng)力發(fā)電時,我們必須考慮如何降低自然因素對發(fā)電的影響。風(fēng)力發(fā)電效率的一個重要考量指標(biāo)就是風(fēng)能利用率。目前,一些規(guī)模較大的風(fēng)力發(fā)電葉片廠商會把發(fā)電機(jī)組的葉片直徑設(shè)置在60~100 m,這樣可以最大限度地提高風(fēng)能利用率。此外,風(fēng)力發(fā)電周圍的環(huán)境都很惡劣,專業(yè)的工作人員無法及時進(jìn)行現(xiàn)場監(jiān)控,所以,難以實(shí)現(xiàn)預(yù)期效果。為了實(shí)現(xiàn)對風(fēng)力發(fā)電的合理監(jiān)控,我們必須重視風(fēng)力發(fā)電電氣控制的遠(yuǎn)程監(jiān)控。

        1 風(fēng)力發(fā)電現(xiàn)狀分析

        眾所周知,風(fēng)能是新時期大力推進(jìn)的新型清潔能源,其優(yōu)點(diǎn)有目共睹,但也具有不可避免的局限性。它的優(yōu)點(diǎn)主要是沒有污染,永遠(yuǎn)不會衰竭;但其局限性也較大,比如風(fēng)力發(fā)電的穩(wěn)定性比其他發(fā)電方式弱,且風(fēng)能不能儲存,只能實(shí)地采取。因此,在我國風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展過程中也遇到了不少問題,主要問題是對電能、電網(wǎng)質(zhì)量的影響較大,因?yàn)轱L(fēng)的速度和方向變化隨機(jī)。這種隨機(jī)性會引起負(fù)荷和電能發(fā)生一系列變化。如果電網(wǎng)的規(guī)模較小,其穩(wěn)定性多多少少也會受到影響;但如果電網(wǎng)規(guī)模較大,就會影響到電能質(zhì)量。不僅如此,我國目前各大風(fēng)力發(fā)電所的使用設(shè)備也有著不容忽視的局限性,它們的特性一般較為復(fù)雜,所以無法對其進(jìn)行有效的風(fēng)力發(fā)電控制。更重要的是,我國目前有兩種風(fēng)電系統(tǒng)的模型,分別是線性模型和非線性模型。線性模型一般與傳統(tǒng)的控制方法相結(jié)合,它要想實(shí)現(xiàn)最大量風(fēng)能捕獲,就要調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的相關(guān)屬性,這種方法是較為簡單的。但與非線性模型相比,線性模型在工作范圍、環(huán)境等多方面都有很大的不同。如果采用傳統(tǒng)的控制方法,就無法滿足風(fēng)力發(fā)電過程中的各項(xiàng)需求,也就會阻礙我國風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展。

        2 風(fēng)力發(fā)電的電氣控制技術(shù)應(yīng)用分析

        2.1 變速風(fēng)力發(fā)電

        變速風(fēng)力發(fā)電,顧名思義,就是打破了發(fā)電機(jī)原有的恒速運(yùn)動,當(dāng)風(fēng)速大小不同時,風(fēng)力發(fā)電機(jī)的狀態(tài)就會得到改變,這樣一來,就可以根據(jù)具體的風(fēng)速來調(diào)整其運(yùn)行過程中的各種不同狀態(tài),以此得到恒定的發(fā)電頻率。運(yùn)行狀態(tài)根據(jù)風(fēng)速的不同改變,當(dāng)風(fēng)速較大時,發(fā)電質(zhì)量以及發(fā)電效率會受到功率的影響,為了避免功率過大對其產(chǎn)生影響,我們要及時調(diào)控風(fēng)輪轉(zhuǎn)速的一系列指標(biāo);在風(fēng)速較小時,我們也要力求獲得更多的風(fēng)能來滿足平穩(wěn)的輸出功率。更重要的是,我國不同地區(qū)的風(fēng)速的大小是不同的,其變化規(guī)律也千差萬別。隨著技術(shù)的發(fā)展,我們逐步深入了對這一技術(shù)的認(rèn)識。從現(xiàn)如今的發(fā)展趨勢看,該技術(shù)是未來發(fā)展的重頭戲。常見的變速風(fēng)力發(fā)電技術(shù)主要有以下幾類,有籠型異步發(fā)電機(jī)類、永磁發(fā)電機(jī)類、交流勵磁雙饋型、無刷雙饋發(fā)電機(jī)類以及磁場調(diào)制型等。它們的主要特點(diǎn)是風(fēng)能轉(zhuǎn)換效率較高,可以實(shí)現(xiàn)較好的柔韌性連接。此外,它們還可以實(shí)現(xiàn)對無功功率、輸出功率的獨(dú)立調(diào)節(jié),調(diào)節(jié)變槳距的過程也更加簡單,但轉(zhuǎn)速的運(yùn)行范圍依然較大,這些特點(diǎn)均可以有效提高發(fā)電機(jī)組的功率質(zhì)量。因此,我們要拋棄傳統(tǒng)的恒速發(fā)電技術(shù),實(shí)行變速發(fā)電。這項(xiàng)技術(shù)會在我國不同地區(qū)的風(fēng)力發(fā)電廠得到廣泛應(yīng)用,是風(fēng)力發(fā)電電氣控制技術(shù)發(fā)展中的必經(jīng)之路。

        2.2 混合失速發(fā)電

        混合失速發(fā)電又稱為主動失速發(fā)電,槳距角根據(jù)具體的情況會有不同的變化,以此來控制不同條件下的風(fēng)能捕獲量和速度。但這個技術(shù)還有很大的上升空間,它的缺點(diǎn)是有可能會導(dǎo)致失速現(xiàn)象的發(fā)生,這樣會對整個風(fēng)力發(fā)電的功率造成很大的影響,風(fēng)力發(fā)電廠也更加難以控制其發(fā)電效益。所以,電氣控制技術(shù)在風(fēng)力發(fā)電的具體應(yīng)用過程當(dāng)中,我們要彌補(bǔ)主動失速技術(shù)的缺陷,積極改進(jìn)其不足的地方,從而最大限度地提高風(fēng)力發(fā)電的效益。

        2.3 定槳距失速發(fā)電

        為了解決發(fā)電機(jī)組運(yùn)行過程中的并網(wǎng)問題,在1985年,定槳距失速風(fēng)力發(fā)電技術(shù)逐步應(yīng)用于風(fēng)力發(fā)電技術(shù)當(dāng)中。發(fā)電機(jī)組運(yùn)行過程中非常重要的一項(xiàng)因素就是定網(wǎng)。為了有效地將其作用率提高,我國技術(shù)人員投入了很多的精力,最終將定槳距失速的風(fēng)力發(fā)電技術(shù)與實(shí)際的風(fēng)力發(fā)電相結(jié)合,并將新的發(fā)電技術(shù)與傳統(tǒng)的風(fēng)力發(fā)電的技術(shù)相結(jié)合,這樣做可以有效穩(wěn)定風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的運(yùn)行軌跡。我們從中可以看出,該技術(shù)的一項(xiàng)非常重要的目的就是進(jìn)行功率限制,因此,其自身的構(gòu)造較為復(fù)雜,且體積和質(zhì)量較大,即使可以達(dá)到限制功率的目的,整個機(jī)組的運(yùn)行效率也難以得到保證。所以,在這項(xiàng)工作的推進(jìn)過程中,它的一項(xiàng)主要工作就是進(jìn)行功率限制。功率限制主要是通過復(fù)雜的葉片結(jié)構(gòu)以及較大的質(zhì)量來實(shí)現(xiàn)的。但這無疑會對發(fā)電機(jī)組的整體運(yùn)行效率造成影響,在風(fēng)力級數(shù)較高的地區(qū)當(dāng)中,這項(xiàng)技術(shù)還沒有得到廣泛應(yīng)用。所以,在將來的風(fēng)力發(fā)電電氣控制技術(shù)中,我們要考慮如何才能在風(fēng)力較大的地區(qū)運(yùn)用這項(xiàng)技術(shù)。

        TM614

        A

        10.15913/j.cnki.kjycx.2017.18.147

        2095-6835(2017)18-0147-03

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