高強 張延明 石樂林

摘要：在可再生能源領(lǐng)域之中，風力發(fā)電具備很大的發(fā)展?jié)摿?，世界各國也開始提升對風力發(fā)電的研究力度，實現(xiàn)風能最大限度的應(yīng)用。本文根據(jù)以往工作經(jīng)驗，對風力發(fā)電機組控制方法的分類進行總結(jié)，并從滑模變結(jié)構(gòu)控制、矢量控制、最優(yōu)控制、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制四方面，論述了風力發(fā)電機組控制方法的改進，希望可以對相關(guān)工作起到一定的幫助作用。

關(guān)鍵詞：風力發(fā)電機組;改進;策略

引言

如今，人們解決能源和環(huán)境問題迫在眉睫，有些資源有限，還會產(chǎn)生許多污染。所以，世界各地都在關(guān)注可再生能源，而風電有許多優(yōu)點，所以，利用可再生能源已成為各國的重點發(fā)展方向。我國的風能資源并不匱乏，所以開發(fā)潛力很大。我國的風力發(fā)電產(chǎn)業(yè)和控制技術(shù)的發(fā)展很快，因而，通過分析現(xiàn)階段我國風力發(fā)電的情況和控制技術(shù)水平的發(fā)展情況，為實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略提供一些有價值的信息。

1我國風力發(fā)電的現(xiàn)況

我國風力發(fā)電的發(fā)展在技術(shù)方面上分為三步，一是引進新技術(shù)，二是把技術(shù)消化吸收三是進行自主創(chuàng)新?，F(xiàn)如今，在這方面我國以快速發(fā)展起來。例如，我國的風力制造業(yè)不斷提升。還有隨著國內(nèi)5WM容量等級風電產(chǎn)品的不斷改進，我國的兆瓦級機組在風力發(fā)電市場被大量使用。雖然我國的風力發(fā)電機組制造業(yè)和配置零組件的發(fā)展足以滿足所需，但是一些高級配置仍然需要從國外進口。所以，培養(yǎng)自主創(chuàng)新能力和不斷探索新技術(shù)迫在眉睫。目前，是創(chuàng)新的年代，是需要快速發(fā)展的時代，新能源就是一個活生生的例子。作為新能源的一個重要部分，風力發(fā)電近年來的發(fā)展越來越好。全球的能源越來越少，之前的能源已經(jīng)不足人們也已經(jīng)意識到了這個問題，風力發(fā)電無污染，施工時間比較短，投資也不多，而且需要的地區(qū)也不多，這就使得各個國家對其越來越關(guān)注。在風力發(fā)電系統(tǒng)中，并網(wǎng)逆電器是一個非常重要的裝置，其特性的好壞決定了發(fā)電是否靈活。隨著信息技術(shù)的發(fā)展，人們也將風力發(fā)電系統(tǒng)做出了很多改變，使其性能得到了很大改進，促進了其進一步發(fā)展。

2風力發(fā)電機組控制技術(shù)措施

2.1滑模變結(jié)構(gòu)控制技術(shù)

風力發(fā)電機組是一種非線性的系統(tǒng)，在實際的運行過程中，有著復雜且多變的特性。當在實際運行的過程中，發(fā)生了風向變化、風力改變或是負載的情況時，風力發(fā)電機組的穩(wěn)定運行就會受到影響。而滑模變結(jié)構(gòu)控制技術(shù)就能夠?qū)崿F(xiàn)對這一問題的控制。對于滑模變結(jié)構(gòu)控制來說，由于其性質(zhì)為開關(guān)型控制，所以有著不連續(xù)控制的特性。在實際的使用中，通過對系統(tǒng)進行預設(shè)，就能夠確保在滿足預設(shè)條件的情況下，系統(tǒng)的滑模運動被限制在特定的空間內(nèi)。由于其在實際的操作中較為簡單、且反應(yīng)的速度較快等優(yōu)勢，被廣泛的應(yīng)用于風力發(fā)電機組中。

2.2模變結(jié)構(gòu)控制

在風力發(fā)電機組應(yīng)用過程中，具備很強的非線性系統(tǒng)特性，而且在具體運行過程中，還具備較強的復雜多變等特點，與此同時，還會在運行過程中遇到負載、風向等變化，對自身運行狀態(tài)產(chǎn)生嚴重影響。因此，在日常工作之中，很難通過數(shù)學模型對機組控制模式進行精確建立。整體來看，滑變結(jié)構(gòu)控制屬于開關(guān)型控制范疇，具備不連續(xù)控制等特點。在具體的系統(tǒng)預先設(shè)定過程中，只能在相應(yīng)的特定空間之中進行滑模運動，進一步降低了系統(tǒng)設(shè)計的復雜性，相應(yīng)速度也得到了提升，對于系統(tǒng)參數(shù)變化也不會過于敏感，魯棒性也會明顯的展示出來，提升整個風力發(fā)電機組的可操作性。也正是由于上述優(yōu)點的存在，可以確保系統(tǒng)能夠在不確定狀態(tài)下穩(wěn)定運行，并與風力發(fā)電系統(tǒng)之中的最大功率限制要求相符，最終實現(xiàn)對風力發(fā)電機組的全面控制。

2.3人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論的實施，主要是以生物以及人類相應(yīng)的學習表現(xiàn)和判斷能力為基礎(chǔ)進行深入研究，該組織不但自適應(yīng)能力較強，而且還具備一定的自組織性特點，能夠與不確定風力進行適應(yīng)和捕捉能力，為后續(xù)工作的開展提供基礎(chǔ)，確保整個風力發(fā)電機組朝著智能化方向發(fā)展，從這里也可以看出，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制屬于智能控制技術(shù)范疇。站在具體工作角度來看，風速的測定以及預測周期等因素對風速預測的準確性影響十分嚴重。因此，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用對風速研究提供了巨大幫助，人們可以根據(jù)具體的時間序列模型將風速變量確定出來，待到風速變量得到采集之后，工作人員便可以通過回歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和反向傳播神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對其進行預測。由于該系統(tǒng)具備較強的非線性特點，進一步提升了人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的實用性，只要做到數(shù)學模型的精確建立，便能夠在不穩(wěn)定環(huán)境之中實現(xiàn)風力發(fā)電機組的高效運行。

2.4矢量控制技術(shù)

在風力發(fā)電機組中，使用矢量控制技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對風能跟蹤的最大化，還能夠?qū)崿F(xiàn)有功功率以及無功功率的獨立解耦調(diào)節(jié)，對于風力發(fā)電機組的運行來說，矢量控制技術(shù)的使用有著重要的意義。對于基于矢量控制技術(shù)的系統(tǒng)來說，由于其具有較強的適用能力以及抗干擾能力，所以能夠在短時間內(nèi)完成穩(wěn)定性控制?，F(xiàn)階段，矢量控制技術(shù)更多的被應(yīng)用于雙饋型風力機組中，但是該技術(shù)的使用會對無功補償量的大小進行限制。

2.5最優(yōu)控制

在風力發(fā)電過程中，其發(fā)電機組的基本組成均處于非線性、干擾較大等特點，而且由于環(huán)境的不確定性，風速變量也會呈現(xiàn)出一定的不規(guī)則特點，從而無法利用精確的數(shù)學控制來實現(xiàn)機組控制，但人們可以利用最優(yōu)的系統(tǒng)性控制實現(xiàn)風力發(fā)電機組的最優(yōu)控制。在該項控制技術(shù)實施過程中，可以通過線性化模型設(shè)計來實現(xiàn)，并通過周圍工作點的精確把握，提升控制工作的控制效果。而且在該種控制技術(shù)實施過程中，可以根據(jù)具體的線性化模型設(shè)計，對周圍的工作點進行快速尋找，與此同時，還能通過大范圍的反饋內(nèi)容，對偶線性化實現(xiàn)精確性破解，以此來實現(xiàn)風力和風能的全面性捕捉。另外，針對于電功率波動較小、無功功率輸出要求等矛盾，聚能在最優(yōu)系統(tǒng)的作用下，將上述問題解決，避免由于線路故障而出現(xiàn)較大的電壓波動。與此同時，在最優(yōu)系統(tǒng)的應(yīng)用過程中，工作人員還能將風能變化情況以及自動控制進行合理掌握，避免在后續(xù)工作之中出現(xiàn)新的問題。

2.6數(shù)據(jù)監(jiān)測的分析

在風力發(fā)電過程中很多數(shù)據(jù)信息的變化都會對風機的運行造成一定的影響，在風機運行過程中需要對工作環(huán)境的溫度、風機的實際轉(zhuǎn)速、電力功率的檢測、并網(wǎng)電力數(shù)據(jù)信息的監(jiān)測等。在風機高速旋轉(zhuǎn)的過程中產(chǎn)生的機械能也是非常多，并且導致了葉輪的工作溫度不斷的升高。有可能出現(xiàn)異常數(shù)據(jù)信息的監(jiān)測模塊主要有發(fā)電機組的繞組線圈的溫度、控制柜的溫度、機艙的實際溫度、三相電壓、電流、電壓等信息，在超出了預期的設(shè)定值時我們需要將數(shù)據(jù)信息及時的上傳到控制系統(tǒng)中，并且及時的通過遠程控制系統(tǒng)對一些設(shè)備進行有效的調(diào)控，防止安全事故的發(fā)生。

結(jié)語

如今，我國的風力發(fā)電產(chǎn)業(yè)在逐步提升，但是，仍然還有許許多多的問題等著被解決。一些風力發(fā)電企業(yè)，在不斷探索創(chuàng)新的過程中，許多的不了，數(shù)據(jù)，代碼等無法滿足，這就要進口大量外國技術(shù)。不僅在風力發(fā)電機的控制系統(tǒng)方面，還是在制造方面，都要從外國購買很多的所需品。此外，一些重要的零部件，我國風力發(fā)電技術(shù)還達不到別的國家的程度，其規(guī)范性也達不到要求，我國的零部件的質(zhì)量還不夠好，壽命也不是很長。我們發(fā)展風電產(chǎn)業(yè)，就要引進外國先進的技術(shù)，汲取外國先進技術(shù)，融入到已有的基礎(chǔ)之上，不斷創(chuàng)新，使其更規(guī)范化，投入大量資金，建立健全相關(guān)政策。

參考文獻

[1]陳立娟，孔祥東，閆桂山.液壓型風力發(fā)電機組低電壓穿越雙變量協(xié)調(diào)控制研究[J].太陽能學報，2018，39（05）：1408-1417.

[2]譚俊.風力發(fā)電機組的控制技術(shù)探析[J].中國設(shè)備工程，2018（13）：220-221.

（作者單位：1.國電電力寧夏新能源開發(fā)有限公司;2.北京國電電力新能源技術(shù)有限公司;3.北京國電電力新能源技術(shù)有限公司）