中航國(guó)際成套設(shè)備有限公司 么 瑤

1 引言

為了能夠有效滿足能源日益增加的需求，實(shí)現(xiàn)良性發(fā)展，我國(guó)必須針對(duì)新能源給予不斷深入的探索與研究，不斷加大力度進(jìn)行新能源的開(kāi)發(fā)，這樣才能夠更好地緩解我國(guó)能源危機(jī)[1]。因此，新型清潔能源的研究為加強(qiáng)新能源開(kāi)發(fā)過(guò)程中一項(xiàng)非常重要的內(nèi)容，風(fēng)能基于此種形勢(shì)具有非?？捎^的應(yīng)用價(jià)值，所以對(duì)于風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中電氣控制技術(shù)的應(yīng)用，予以深入探索具有重要的意義，在有關(guān)技術(shù)的支持下實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)能的合理有效應(yīng)用，將風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的作用充分發(fā)揮出來(lái)[2]。

2 風(fēng)力發(fā)電概述

對(duì)于清潔能源來(lái)說(shuō)，其為當(dāng)前階段我國(guó)社會(huì)不斷加大力度進(jìn)行推廣的一項(xiàng)重要的能源，而風(fēng)能為清潔能源的典型，受到了社會(huì)各界的廣泛關(guān)注。風(fēng)能資源比較豐富，對(duì)于風(fēng)能資源的合理應(yīng)用能夠有效避免對(duì)生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生的污染，但同時(shí)其也存在相應(yīng)的局限性。如將風(fēng)力發(fā)電和其他的發(fā)電模式展開(kāi)相應(yīng)的對(duì)比，前者的穩(wěn)定性要更弱一些[3]。主要的原因是由于風(fēng)能不能夠進(jìn)行儲(chǔ)存，對(duì)其只能是現(xiàn)場(chǎng)采集并且現(xiàn)場(chǎng)使用，同時(shí)因?yàn)轱L(fēng)向的變化具有較強(qiáng)的不確定性，很難保證其速度的穩(wěn)定性，進(jìn)而會(huì)使得電能和負(fù)荷發(fā)生的變化缺乏穩(wěn)定性，就算實(shí)際的發(fā)電規(guī)模較小，對(duì)其穩(wěn)定性的保障也存在較大的難度，這對(duì)電網(wǎng)以及電能質(zhì)量的提高產(chǎn)生的影響是非常不利的。

當(dāng)目前，我國(guó)應(yīng)用較為廣泛的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行模式，主要包括線性模式與非線性模式，在這當(dāng)中所應(yīng)用的線性模式其主要是將傳統(tǒng)的控制模式作為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)其的改進(jìn)以及延伸，無(wú)法充分滿足當(dāng)前階段在風(fēng)力發(fā)電方面的具體需求，這對(duì)我國(guó)風(fēng)力發(fā)電的更進(jìn)一步發(fā)展來(lái)說(shuō)會(huì)造成較為嚴(yán)重的限制。

3 風(fēng)力發(fā)電電力控制技術(shù)概述

風(fēng)能資源為可再生資源。對(duì)于當(dāng)前階段我國(guó)存在的環(huán)境污染以及能源緊缺方面的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)對(duì)資源的充分利用是非常有必要的，最大限度降低對(duì)環(huán)境造成的浪費(fèi)，有效避免其對(duì)環(huán)境產(chǎn)生的污染[4]。具體對(duì)風(fēng)力發(fā)電的應(yīng)用，因?yàn)闅鈮阂约皻鉁氐认嚓P(guān)因素產(chǎn)生的影響，實(shí)際采用的風(fēng)力發(fā)電方式具備的可靠性還存在相應(yīng)的不足。針對(duì)此種情況，需要能夠加強(qiáng)對(duì)電氣控制技術(shù)的應(yīng)用，采用電氣元件組合的形式針對(duì)風(fēng)力發(fā)電的運(yùn)行過(guò)程給予有效控制，為設(shè)備運(yùn)行整個(gè)過(guò)程中安全性提供有效保障，這對(duì)于保障風(fēng)力發(fā)電的可靠性來(lái)說(shuō)是非常有利的。

除卻水力發(fā)電模式以外，風(fēng)力發(fā)電便是當(dāng)前最為成熟且具有較大規(guī)模的清潔能源發(fā)電模式，最重要的是其具備可再生的特點(diǎn)。我國(guó)的風(fēng)力發(fā)電經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的發(fā)展，已經(jīng)是世界上第四大風(fēng)力發(fā)電國(guó)家之一，基于“一帶一路”的大環(huán)境背景，國(guó)家在風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展方面給予的重視程度越來(lái)越高。相關(guān)的實(shí)踐調(diào)查研究表明，電力發(fā)電技術(shù)為風(fēng)力發(fā)電最具關(guān)鍵性的技術(shù)，主要包括以下幾點(diǎn)。

首先，風(fēng)力發(fā)電設(shè)備常年在室外露天環(huán)境下運(yùn)行，環(huán)境因素對(duì)其產(chǎn)生的影響是較為嚴(yán)重的，例如溫度、氣壓以及地形地貌等，此種現(xiàn)狀的存在使得風(fēng)力發(fā)電設(shè)備具有較強(qiáng)的隨機(jī)性以及不可控性，要想能夠?yàn)轱L(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠運(yùn)行提供有效保障，就要求能夠加強(qiáng)對(duì)其的監(jiān)測(cè)控制；第二，要想能夠使得風(fēng)能得到充分利用，一定離不開(kāi)穩(wěn)定可靠的電氣控制技術(shù)的支持；第三，風(fēng)力發(fā)電設(shè)備機(jī)組在實(shí)際并網(wǎng)以及脫網(wǎng)的過(guò)程中，充分應(yīng)用自動(dòng)化電氣控制技術(shù)，可以進(jìn)一步提高設(shè)備的運(yùn)行效率，這對(duì)于保障發(fā)電機(jī)組設(shè)備的持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行來(lái)說(shuō)具有非常積極的意義；第四，實(shí)際風(fēng)能蘊(yùn)藏的能量較大，所以風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的運(yùn)行環(huán)境較為惡劣，實(shí)現(xiàn)對(duì)電氣控制技術(shù)的合理有效應(yīng)用可以很大程度降低環(huán)境等因素對(duì)其產(chǎn)生的不利影響。

對(duì)于風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，其自身并不具備較強(qiáng)的穩(wěn)定性，和另外的發(fā)電模式做比較還存在相應(yīng)的不足，所以實(shí)際對(duì)于電力控制技術(shù)的應(yīng)用要在自然因素產(chǎn)生的不利影響方面做好充分的考慮，在此基礎(chǔ)上給予最大限度避免，包括溫度因素、濕度因素以及大氣壓因素等。另外，針對(duì)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行效率開(kāi)展的評(píng)估工作，需要將系統(tǒng)利用率作為主要依據(jù)，一般來(lái)說(shuō)，要想能夠?qū)崿F(xiàn)風(fēng)能利用效率的更進(jìn)一步提升，風(fēng)電場(chǎng)采用的方式通常為把葉片的直徑設(shè)置為60～100m。除此之外，因?yàn)閷?shí)際的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)工作環(huán)境較為惡劣，因此針對(duì)有關(guān)工作人員提出的要求也更為嚴(yán)格，需要保證工作人員自身具有較強(qiáng)的工作能力，要想能夠使風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的工作效率能夠達(dá)到預(yù)期，還需要進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控設(shè)備的設(shè)置，為發(fā)電效率提供有效保障。

風(fēng)力發(fā)電存在的問(wèn)題主要表現(xiàn)于電能,以及電網(wǎng)的質(zhì)量容易受到相關(guān)因素的影響，包括風(fēng)向以及風(fēng)速等，比較容易導(dǎo)致電能負(fù)荷產(chǎn)生相應(yīng)的改變，若實(shí)際當(dāng)中的電網(wǎng)規(guī)模相對(duì)較小，那么電網(wǎng)自身具備的穩(wěn)定性是無(wú)法得到保障。傳統(tǒng)應(yīng)用的控制方法存在較強(qiáng)的局限性，應(yīng)用的主要原理為進(jìn)行發(fā)電機(jī)屬性的調(diào)整來(lái)提高風(fēng)能的捕獲量，難以滿足當(dāng)下的實(shí)際需求。

4 風(fēng)力發(fā)電電氣控制技術(shù)的具體應(yīng)用

4.1 變槳距發(fā)電技術(shù)

在風(fēng)力發(fā)電運(yùn)行期間，風(fēng)力發(fā)電主機(jī)自身的功率直接性決定著發(fā)電的質(zhì)量和發(fā)電效率，若實(shí)際當(dāng)中的功率較低，那么風(fēng)力資源利用率也會(huì)隨之降低。所以，需要能夠在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行風(fēng)速功率方面給予有效控制。針對(duì)此方面的情況，可以加強(qiáng)對(duì)變槳距發(fā)電技術(shù)的合理有效應(yīng)用，采用轉(zhuǎn)變漿距角度的方式為發(fā)電整個(gè)過(guò)程的穩(wěn)定性提供保障，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)力資源的高效利用。

近年來(lái)，我國(guó)的科學(xué)技術(shù)水平得到了很大程度的提升，在此背景下，用于制造扇葉的材質(zhì)得到了更進(jìn)一步的優(yōu)化，同時(shí)在其重量方面作出了相應(yīng)的調(diào)整，從整體上減少了設(shè)備的重量。并且，在沖擊荷載上也產(chǎn)生了相應(yīng)的改變，和以往相比當(dāng)下的沖擊荷載要更低。將變槳距發(fā)電技術(shù)合理有效地應(yīng)用到風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)當(dāng)中，對(duì)于保障設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性來(lái)說(shuō)是非常有利的，有效避免設(shè)備運(yùn)行期間發(fā)生相應(yīng)的事故，使控制工作開(kāi)展的質(zhì)量得到整體上的提升。然而，變槳距在運(yùn)行期間其自身的穩(wěn)定性較低，通常需要在此方面投入更多的人力以及物力，在后續(xù)伴隨著科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高，相信此方面存在的問(wèn)題會(huì)得到有效解決。圖1所示為變槳距風(fēng)力機(jī)性能曲線。

圖1 變槳距風(fēng)力機(jī)性能曲線圖

4.2 定漿距失速發(fā)電技術(shù)

對(duì)于定槳距失速發(fā)電技術(shù)在實(shí)際當(dāng)中的應(yīng)用來(lái)說(shuō)，其除了繼承了傳統(tǒng)發(fā)電技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)之外，同時(shí)在其中也融入了更為先進(jìn)的新型發(fā)電技術(shù)。通過(guò)對(duì)此項(xiàng)技術(shù)的合理有效應(yīng)用，可以為發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行的質(zhì)量以及效率提供保障，使系統(tǒng)能夠長(zhǎng)期保持穩(wěn)定狀態(tài)?；陲L(fēng)力發(fā)電的具體情況而言，基于并網(wǎng)當(dāng)中的發(fā)電機(jī)組設(shè)備運(yùn)行在設(shè)備的穩(wěn)定性方面有著較為嚴(yán)格的要求，合理有效地應(yīng)用定漿距失速發(fā)電技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)葉片具備復(fù)雜性構(gòu)造方面的優(yōu)勢(shì)，可以為相關(guān)工作人員實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)電機(jī)組設(shè)備功率有效控制提供相應(yīng)的幫助，但同時(shí)也有可能會(huì)發(fā)生消耗無(wú)用功的現(xiàn)象，主要的原因是由于葉片自身的體積或者重量較大，對(duì)發(fā)電機(jī)組運(yùn)行效率的有效提高造成了相應(yīng)的限制。

實(shí)際在應(yīng)用定槳距失速發(fā)電技術(shù)的過(guò)程中，外界存在的相應(yīng)環(huán)境因素有可能對(duì)其產(chǎn)生影響，所以對(duì)其的應(yīng)用存在一定的局限性，需要將其應(yīng)用在對(duì)風(fēng)力等級(jí)沒(méi)有過(guò)于嚴(yán)格要求的環(huán)境當(dāng)中。若實(shí)際當(dāng)中的風(fēng)力等級(jí)太高，則針對(duì)該項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用便缺乏合理性，要想能夠?qū)崿F(xiàn)定漿距失速發(fā)電技術(shù)應(yīng)用覆蓋范圍的有效擴(kuò)大，后續(xù)還需要相關(guān)工作人員在此方面給予不斷深入的探索。

4.3 變速風(fēng)力發(fā)電技術(shù)

就目前我國(guó)風(fēng)力發(fā)電發(fā)展的實(shí)際情況來(lái)看，變速風(fēng)力發(fā)電技術(shù)為其中非常重要的一項(xiàng)內(nèi)容。該項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用中可以參照風(fēng)速的大小，針對(duì)相應(yīng)的發(fā)電設(shè)備加以控制，使設(shè)備能夠維持恒定頻率進(jìn)行發(fā)電。從以上所說(shuō)能夠了解到，風(fēng)力發(fā)電機(jī)設(shè)備在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中比較容易受到風(fēng)速的影響，為了能夠有效降低此方面因素的影響，為設(shè)備的運(yùn)行效率提供保障，需要能夠圍繞具體情況針對(duì)風(fēng)輪轉(zhuǎn)速給予合理有效的調(diào)整，保證設(shè)備功率輸出的平穩(wěn)性，這對(duì)于維持風(fēng)力發(fā)電運(yùn)行整個(gè)過(guò)程的安全性以及穩(wěn)定性來(lái)說(shuō)是非常有利的。

4.4 主動(dòng)失速發(fā)電技術(shù)

主動(dòng)失速發(fā)電技術(shù)在實(shí)際當(dāng)中的應(yīng)用，主要實(shí)現(xiàn)了變槳距發(fā)電技術(shù)和定漿距失速發(fā)電技術(shù)的有機(jī)融合，此項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)成本的有效控制，保證風(fēng)力發(fā)電頻率的平穩(wěn)性。所以主動(dòng)失速發(fā)電技術(shù)擁有較為顯著的優(yōu)勢(shì)，其除了擁有變槳距發(fā)電技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)之外，同樣也結(jié)合了定漿距失速發(fā)電技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)。對(duì)于此項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用原理來(lái)說(shuō)，其主要表現(xiàn)在以下方面：使?jié){距角能夠處在多種狀態(tài)之下，使對(duì)其進(jìn)行的改變更加方便快捷，從而能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)風(fēng)能速度的有效控制，對(duì)捕獲量給予有效的把控。該項(xiàng)技術(shù)在實(shí)際生產(chǎn)中具有較為明顯的應(yīng)用價(jià)值，但其同樣存在相應(yīng)的不足之處就是有可能產(chǎn)生失速的情況，對(duì)使用功率方面給予的控制存在相應(yīng)的困難，進(jìn)而不利于保證電力系統(tǒng)的平穩(wěn)運(yùn)行。

4.5 低電壓穿越技術(shù)

若實(shí)際當(dāng)中的風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)點(diǎn)三相電壓處在電壓的輪廓線當(dāng)中，那么在這個(gè)過(guò)程中的風(fēng)電機(jī)組能夠?qū)崿F(xiàn)不間斷并網(wǎng)運(yùn)行；若實(shí)際的并網(wǎng)當(dāng)中含有一相電壓處于電壓輪廓線之下，那么風(fēng)電場(chǎng)當(dāng)中的風(fēng)電機(jī)組能夠從電網(wǎng)切出。若實(shí)際的并網(wǎng)電壓下降到了20%額定電壓，那么在這個(gè)時(shí)候的風(fēng)電機(jī)組要求能夠擁有并網(wǎng)運(yùn)行625ms 的低電壓穿越能力；如果實(shí)際的風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)點(diǎn)電壓能夠在出現(xiàn)跌落情況的2s 之內(nèi)得到了恢復(fù)進(jìn)而達(dá)到了額定電壓的90%，那么在這個(gè)過(guò)程中的風(fēng)電機(jī)組要求能夠充分滿足不間斷并網(wǎng)運(yùn)行方面的相關(guān)需求；若實(shí)際當(dāng)中的電網(wǎng)出現(xiàn)了相應(yīng)的故障，沒(méi)有將風(fēng)電機(jī)組切出，那么將故障問(wèn)題解決之后，此功率的數(shù)值要求能夠和沒(méi)有發(fā)生故障之前相等。

對(duì)于低電壓穿越技術(shù)的應(yīng)用來(lái)說(shuō)，其在實(shí)際當(dāng)中的功能發(fā)揮主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：第一，通過(guò)對(duì)變流器的應(yīng)用設(shè)置成為低電壓穿越狀態(tài)，所應(yīng)用的控制器設(shè)備需要將設(shè)備計(jì)算以及計(jì)時(shí)期間所測(cè)量出電壓具體情況進(jìn)行確定，低電壓在進(jìn)行穿越時(shí)，能夠有效解決電網(wǎng)存在的故障，通過(guò)變槳針對(duì)轉(zhuǎn)速閉環(huán)給予有效的調(diào)解，基于此種情況下的目標(biāo)轉(zhuǎn)速便是同步轉(zhuǎn)速。

第二，如果實(shí)際當(dāng)中的低電壓出現(xiàn)了穿越失敗的情況，那么在這時(shí)所應(yīng)用的變流器設(shè)備信號(hào)能夠進(jìn)行有效的判斷，另外也能夠通過(guò)應(yīng)用主控系統(tǒng)采用計(jì)時(shí)方式進(jìn)行判斷，但實(shí)際當(dāng)中主控系統(tǒng)對(duì)于電壓測(cè)量的準(zhǔn)確性會(huì)對(duì)其產(chǎn)生直接性的影響。對(duì)于所發(fā)生的主控判斷失敗觸發(fā)時(shí)間方面的問(wèn)題，需要應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)判定時(shí)長(zhǎng)，若穿越不成功，那么會(huì)導(dǎo)致一些故障問(wèn)題出現(xiàn)，進(jìn)而導(dǎo)致發(fā)電機(jī)設(shè)備會(huì)終止運(yùn)行。等到低電壓成功穿越之后，則功率也會(huì)得到相應(yīng)的恢復(fù)，通常能夠恢復(fù)到跌落之前的10%，在功率進(jìn)行恢復(fù)的過(guò)程中，需要將計(jì)算轉(zhuǎn)速作為主要依據(jù)對(duì)其開(kāi)展合理的調(diào)節(jié)工作。除此之外，還需要將屏蔽電網(wǎng)放開(kāi)，主要的目的是為了能夠恢復(fù)電壓，在電壓恢復(fù)完成之后，便能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)其的正?？刂啤?/p>

5 結(jié)語(yǔ)

當(dāng)前，對(duì)于風(fēng)力資源來(lái)說(shuō)，其具備的豐富性特點(diǎn)為我國(guó)風(fēng)力發(fā)電事業(yè)的更進(jìn)一步發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，所以當(dāng)前階段需要相關(guān)工作人員能夠針對(duì)風(fēng)力發(fā)電給予不斷深入的探索，針對(duì)風(fēng)力發(fā)電當(dāng)前階段存在的不足之處給予全方位的分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)各項(xiàng)電氣控制技術(shù)的合理有效應(yīng)用，同時(shí)在提高風(fēng)力發(fā)電技術(shù)水平以及風(fēng)力發(fā)電質(zhì)量方面給予深入的研究，這對(duì)于促進(jìn)我國(guó)電力行業(yè)的持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展來(lái)較為有利。