楊磊

摘要：隨著我國(guó)用電量的遞增，風(fēng)力發(fā)電企業(yè)的重要性不言而喻。在當(dāng)今節(jié)能環(huán)保理念下，各種清潔能源的應(yīng)用越來(lái)越受到社會(huì)的重視，其中，風(fēng)能就是當(dāng)今社會(huì)重點(diǎn)關(guān)注的一種清潔能源。風(fēng)力發(fā)電及其控制技術(shù)的研究也開(kāi)始備受關(guān)注。為進(jìn)一步促進(jìn)風(fēng)力發(fā)電及其控制技術(shù)的良好發(fā)展，本文對(duì)該技術(shù)及其控制技術(shù)進(jìn)行了分析。希望可以給風(fēng)力發(fā)電行業(yè)的發(fā)展提供相應(yīng)助力，讓風(fēng)力發(fā)電技術(shù)在當(dāng)今社會(huì)生活中發(fā)揮出更好的應(yīng)用效果。

關(guān)鍵詞：風(fēng)力發(fā)電;控制技術(shù);新進(jìn)展

引言

改革開(kāi)放以來(lái)，我國(guó)經(jīng)濟(jì)得到了快速的發(fā)展，而隨著近年來(lái)能源消耗量的不斷增加以及社會(huì)各界對(duì)環(huán)保問(wèn)題重視程度的提高，如何提高太陽(yáng)能、風(fēng)能等新型環(huán)保型能源的利用率，減少煤炭、石油等化石能源的使用，成為當(dāng)前的熱門(mén)話題。風(fēng)能作為一種可再生清潔能源，儲(chǔ)量巨大且在我國(guó)分布廣泛，通過(guò)風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用，能夠在一定程度上緩解我國(guó)當(dāng)前電力資源緊張、能源匱乏以及環(huán)境問(wèn)題突出的問(wèn)題。因此，加強(qiáng)新時(shí)期新能源風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用水平，具有極強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)價(jià)值。

1風(fēng)力發(fā)電簡(jiǎn)述

風(fēng)力發(fā)電的主要原理就是通過(guò)風(fēng)力來(lái)帶動(dòng)風(fēng)車(chē)葉片轉(zhuǎn)動(dòng)，然后再借助于增速機(jī)提升其轉(zhuǎn)動(dòng)速度，以此來(lái)為發(fā)電機(jī)運(yùn)行提供足夠的動(dòng)力，促使發(fā)電機(jī)發(fā)電。根據(jù)風(fēng)車(chē)技術(shù)研究發(fā)現(xiàn)，在風(fēng)速為每秒鐘三公尺的微風(fēng)條件下，風(fēng)力發(fā)電便可以實(shí)現(xiàn)。在當(dāng)今，風(fēng)力發(fā)電已經(jīng)逐漸成為一種主流的發(fā)電方式，因?yàn)檫@種發(fā)電方式既不會(huì)面臨燃料問(wèn)題，也不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染，所以其應(yīng)用前景十分光明。

2目前風(fēng)力發(fā)電現(xiàn)狀

風(fēng)能作為目前被大力推廣的清潔能源之一，由于企業(yè)資源的優(yōu)勢(shì)相對(duì)較為顯著，無(wú)污染、不會(huì)衰竭。但是，局限性相對(duì)較大。例如，風(fēng)力發(fā)電具有的穩(wěn)定性，就會(huì)比其他類(lèi)別的發(fā)電模式較弱。由于風(fēng)能不可被儲(chǔ)存，只能夠在現(xiàn)場(chǎng)采取，所以，在風(fēng)力發(fā)電發(fā)展時(shí)，出現(xiàn)了較多的問(wèn)題。最顯著的問(wèn)題是對(duì)電網(wǎng)和電能質(zhì)量影響相對(duì)較大。由于風(fēng)向改變具有較強(qiáng)的隨機(jī)性，速度也具有隨機(jī)性，所以導(dǎo)致電能和負(fù)荷變化不一。若是電網(wǎng)規(guī)模相對(duì)較小，風(fēng)力發(fā)電的穩(wěn)定性也會(huì)相對(duì)較低;若是電網(wǎng)規(guī)模相對(duì)較大，就會(huì)導(dǎo)致電能的質(zhì)量受到影響。所以，目前我國(guó)各個(gè)風(fēng)力發(fā)電企業(yè)所運(yùn)用的設(shè)備較為關(guān)鍵，但設(shè)備具有較強(qiáng)的復(fù)雜性，不能夠?qū)︼L(fēng)力發(fā)電過(guò)程進(jìn)行控制。目前我國(guó)的風(fēng)電系統(tǒng)主要包含：線性模式與非線性模式，線性模式是延續(xù)傳統(tǒng)控制模式，但是不能夠?qū)δ壳暗娘L(fēng)力發(fā)電需求滿足，導(dǎo)致我國(guó)的風(fēng)力發(fā)電發(fā)展備受限制。

3風(fēng)力發(fā)電及其控制技術(shù)新進(jìn)展研究

3.1專(zhuān)家評(píng)估技術(shù)的應(yīng)用

專(zhuān)家評(píng)估技術(shù)是以大數(shù)據(jù)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)等為基礎(chǔ)的一種具有智能推理性的輔助程序，能夠?qū)崿F(xiàn)專(zhuān)家思維模擬和全過(guò)程仿真，具有一定的真實(shí)性和過(guò)程性。專(zhuān)家評(píng)估技術(shù)在應(yīng)用過(guò)程中主要包含知識(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)、推理和演繹模塊、專(zhuān)家經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)庫(kù)、知識(shí)儲(chǔ)備和經(jīng)驗(yàn)?zāi)M等板塊。將該技術(shù)應(yīng)用于風(fēng)力發(fā)電控制系統(tǒng)中，能夠針對(duì)實(shí)際問(wèn)題、實(shí)際情況等進(jìn)行綜合、全面的分析與判斷，并保證判斷的功能性和針對(duì)性。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組是由各種復(fù)雜系統(tǒng)從結(jié)構(gòu)、功能角度融合而來(lái)，因此如果其中一個(gè)小系統(tǒng)出現(xiàn)故障問(wèn)題，將會(huì)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的功能、安全造成影響。應(yīng)用專(zhuān)家評(píng)估技術(shù)，可以對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組電力信號(hào)、故障問(wèn)題信息、特征向量等進(jìn)行跟蹤，并且促使整個(gè)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)各種運(yùn)行數(shù)據(jù)的模糊控制，在應(yīng)用轉(zhuǎn)矩反饋控制方法的基礎(chǔ)上將變速恒頻控制技術(shù)融入其中，進(jìn)而能夠根據(jù)不同風(fēng)場(chǎng)、不同風(fēng)速做出調(diào)整，在保證預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性以及控制全面性的同時(shí)，還能保證風(fēng)力發(fā)電機(jī)組更安全、更高效地運(yùn)行。由于風(fēng)力發(fā)電設(shè)備以及相關(guān)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)具有較高的復(fù)雜性，結(jié)合系統(tǒng)論的觀念，在系統(tǒng)越復(fù)雜的情況下，故障隱患的問(wèn)題也會(huì)越多，故障會(huì)越復(fù)雜、越難處理，而應(yīng)用專(zhuān)家評(píng)估技術(shù)，能夠?qū)υO(shè)備、組件等進(jìn)行動(dòng)態(tài)跟蹤和檢測(cè)分析，應(yīng)用具有專(zhuān)業(yè)性的推理理論和功能演繹方法，準(zhǔn)確判斷故障隱患，進(jìn)而保證風(fēng)力發(fā)電控制系統(tǒng)的正常、安全運(yùn)行。

3.2無(wú)功電壓自動(dòng)控制技術(shù)

無(wú)功電壓自動(dòng)控制技術(shù)的應(yīng)用主要包括無(wú)功電壓自動(dòng)控制子系統(tǒng)與附屬監(jiān)控系統(tǒng)。自動(dòng)控制子系統(tǒng)可以作為一個(gè)單獨(dú)的功能單元獨(dú)立運(yùn)行，也可以集成在監(jiān)控系統(tǒng)中，它的主要作用是監(jiān)測(cè)風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)的無(wú)功電壓情況，并通過(guò)通信系統(tǒng)傳遞相關(guān)無(wú)功電壓的調(diào)節(jié)指令。子系統(tǒng)的運(yùn)行與狀態(tài)控制可通過(guò)人工設(shè)置來(lái)完成，風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)的相關(guān)控制設(shè)備也可以實(shí)現(xiàn)人工的解鎖與閉鎖，系統(tǒng)通過(guò)自動(dòng)控制完成設(shè)備投運(yùn)。當(dāng)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)處于穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，子系統(tǒng)能夠體現(xiàn)出較好的無(wú)功調(diào)節(jié)能力，達(dá)到維持電壓穩(wěn)定的效果;如果機(jī)組無(wú)法有效完成無(wú)功功率的調(diào)節(jié)，可由動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償。此外，子站還能完成風(fēng)電機(jī)組以及無(wú)功補(bǔ)償狀態(tài)的自動(dòng)調(diào)節(jié)，進(jìn)而保證無(wú)功功率得到充分的補(bǔ)償。

3.3低電壓穿越技術(shù)

風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)點(diǎn)三相電壓在途中電壓輪廓線以上，風(fēng)電機(jī)組應(yīng)具有不間斷并網(wǎng)運(yùn)行的能力;并網(wǎng)點(diǎn)有一相電壓在途中電壓輪廓線以下時(shí)，風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)風(fēng)電機(jī)組允許從電網(wǎng)切出;風(fēng)電機(jī)組應(yīng)具有在并網(wǎng)點(diǎn)電壓跌至20%額定電壓時(shí)能夠維持并網(wǎng)運(yùn)行625ms的低電壓穿越能力;風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)點(diǎn)電壓在發(fā)生跌落后2s內(nèi)能夠恢復(fù)到額定電壓的90%時(shí)，風(fēng)電機(jī)組應(yīng)具有不間斷并網(wǎng)運(yùn)行的能力;在電網(wǎng)故障期間沒(méi)有切出的風(fēng)電機(jī)組，其有功功率在故障清除后應(yīng)以至少10%額定功率/秒的功率變化率恢復(fù)至故障前的值。

低電壓穿越功能：低電壓穿越功能分成以下三個(gè)部分：

（1）低電壓穿越中判斷與穿越階段動(dòng)作。a.依照變流器設(shè)備對(duì)低電壓穿越狀態(tài)進(jìn)行判斷，與此同時(shí)，控制器設(shè)備會(huì)依照測(cè)量的實(shí)際電壓實(shí)施計(jì)算，開(kāi)展計(jì)時(shí)。b.低電壓穿越階段屏蔽電網(wǎng)出現(xiàn)的故障解決。c.變槳實(shí)施轉(zhuǎn)速閉環(huán)的專(zhuān)項(xiàng)調(diào)節(jié)，其中目標(biāo)轉(zhuǎn)速是同步轉(zhuǎn)速。

（2）低電壓穿越失敗動(dòng)作。依照變流器設(shè)備的信號(hào)對(duì)低電壓穿越失敗狀況進(jìn)行判斷，抑或是依據(jù)主控系統(tǒng)實(shí)施計(jì)時(shí)判斷，因?yàn)橹骺叵到y(tǒng)測(cè)量電壓準(zhǔn)確性等各種原因，所以，主控判斷中失敗觸發(fā)時(shí)間需要實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)的判定時(shí)長(zhǎng)。一旦穿越失敗，就會(huì)導(dǎo)致部分故障被觸發(fā)，導(dǎo)致發(fā)電機(jī)設(shè)備停機(jī)。

（3）低電壓穿越成功后動(dòng)作。待到完成穿越之后，功率的恢復(fù)會(huì)依照跌落之前10%的功率進(jìn)行恢復(fù)，處于恢復(fù)時(shí)期，需要依照計(jì)算轉(zhuǎn)速實(shí)施調(diào)節(jié)恢復(fù)。加之，需要將屏蔽電網(wǎng)有關(guān)故障放開(kāi)。待到電壓恢復(fù)之后，可以進(jìn)入正常控制的狀態(tài)。

3.4智能感應(yīng)技術(shù)的應(yīng)用

發(fā)揮智能電子設(shè)備在風(fēng)電場(chǎng)中的作用，就要將智能感應(yīng)技術(shù)應(yīng)用在風(fēng)電場(chǎng)的智能電網(wǎng)建設(shè)中。對(duì)整個(gè)風(fēng)電場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控是保障我們龐大智能電網(wǎng)有效控制的重要前提。整合相關(guān)設(shè)備的運(yùn)行狀況和采集到的設(shè)備信息。智能風(fēng)電場(chǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，離不開(kāi)智能傳感器、光纖傳感器、無(wú)線傳感器等重要設(shè)備，同時(shí)可以在智能風(fēng)電場(chǎng)等設(shè)備的運(yùn)行環(huán)境中獲取變壓器需求信息。

結(jié)語(yǔ)

綜上所述，風(fēng)力發(fā)電在當(dāng)今已經(jīng)開(kāi)始成為一種主流發(fā)電技術(shù)。而在風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的具體應(yīng)用中，合理的控制技術(shù)是保障風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵。所以在具體的運(yùn)行中，技術(shù)人員應(yīng)加強(qiáng)對(duì)其控制技術(shù)的研究，不斷提升風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行質(zhì)量，解決風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行問(wèn)題，保障電力的正常生產(chǎn)與供應(yīng)，滿足當(dāng)今社會(huì)需求，促進(jìn)風(fēng)電行業(yè)發(fā)展。

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