风力发电电气控制技术及应用研究

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  摘要:对于风力发电电气控制技术来说,在实践阶段中对于电能转换要求非常高。因此为了达到风力发电系统的运行要求,本文结合笔者多年工作实际,对电力发电电气控制技术要点进行研究。希望通过相关分析后,可给类似工程提供借鉴。
  关键词:风力发电;电气控制;技术;应用
  引言
  21世纪全球对能源问题非常重视,在实践中如何采取有效的方式获取电能满足新能源发展需求,是非常关键的一项内容。风力发电是新能源方式之一,在实践阶段中能够将风能合理利用转换为电能,可以减少传统发电形成的能耗问题。但是在风力发电系统中,受到技术因素、环境因素的影响,能源消耗问题还是存在,因此必须要综合利用电气控制技术,优化系统运行效果,保证电能供给量能满足实际需求。
  1风力发电及电气控制技术概述
  1.1风力发电
  顾名思义风力发电主要是利用风能实现电能转换的一种方式。风力发电具备环保性、节能性,通过风能的合理利用达到缓解能源紧张、控制环境污染等问题。就我国目前现状看来在风力发电研究中我国最近几年以来得到了一定的成绩。但是在获得相关成绩的过程中,也遇到了相关的问题,即是如何实现高能的能量保恒,提升发电效率问题。故而,在风力发电中需要对电气控制技术进行研究,通过有效的技术应用满足风力发电需求。
  1.2电气控制技术
  对于电气控制技术主要是联合多种元件方式,满足控制需求,能够将系统的可靠性和安全性提升。就目前现状来说电气控制技术在风力发电建设领域中得到了良好的效果。但是在具体应用时需要针对风能的利用效率进行考虑,做好风力发电效率的考量,做好电气控制系统的控制范围。由于风力发电系统的运行环境较为恶劣,在电气控制层面需要考虑实际需求,做好预期和现实差距的控制,保证系统的运行效果能得到提升。
  1.3风力发电机组
  风力发电机组主要作用在于风能转变为机械能,而后通过机械能转换为电能,风力发电机组的构成包含代行发电机、风轮系统、控制系统。按照风力发电机的特征可知在风力发电机组应用过程中其主要的目标在于:其一,保障机组的安全运行,能够达到风能的转换需求,并且在并网之后有效的利用电能;其次通过利用信息技术对机组的运行参数以及状态管理,对机组的运行状态进行优化;第三可以优化机组的运行功率,通过不同技术的联合应用,达到有效的控制目标。
  2风力发电中电气控制技术实际应用
  在风力发电系统中,电气控制技术的应用可以将发电机组的运行效率提升,对于不同类型的电气控制技术来说其功能、作用方式存在差异性。对如下常见的电气控制技术进行分析。
  2.1定桨距失速
  就目前现状而言风力发电发展难點主要停留在设备不够完善层面,在风力发电系统建设的过程中,由于将主要精力放在合理功能上面,对于辅助功能的作用不够重视,导致电气控制难度增加。因此,在该项工作开展时需要严格的按照规范要求,做好电气控制技术的利用,提升风力发电系统的运转能力。定桨距失速在结合传统技术以及现代技术后,其效果得到了强化,能给系统运行轨迹奠定稳固基础。系统运行效率自然也得到提升。一般情况下处于工作状态之下的发电机组,采用的运行方式为并网运行方式,只有稳定性强才能将发电机组的效果发挥出来。而该技术的应用主要是依托构造叶片系统的功能,给控制机组功率的目标奠定了稳定的渠道,但是由于系统具备一定的复杂性,很多无用功能会消耗,导致运行机组的效率下降。故而在往后研究中需要针对此类问题进行优化改善。
  2.2变桨距技术
  对于风轮发电机组来说,其输出功率在一定范围内与利用率有着密切的联系,输出功率大小直接关系到发电最终效果。在实践中变桨距技术出现,可以将机组风速功率控制,能够利用浆叶角度转换的方式对风能进行综合利用,由于变桨距技术在应用过程中可以确定输出功率以及风能的平衡点,减少扇叶带来的冲击荷载问题,提升了系统的运行能力。
  对于该技术来说在应用时虽然能够将风能发电稳定性问题解决,但是由于本身的结构特点,在发电的环节中需要应用到的耗能比较大,导致机组的运行效率下降。变桨距技术应用范围不是很广,因此在往后的研究中需要对变桨距技术进行优化,使其能够扩大应用范围。
  2.3变速风力技术
  一般来说人为因素以及自然因素会给风力发电带来一定的影响,针对自然因素来说通常是难以避免的,通常情况下,风力发电站的选址在海拔高度比较高的区域,其目的在于得到更多的风量,但是由于地理位置的差异性很容易出现设备故障现象。在相比之下,人为因素则是可以控制的,人为因素主要体现在电气控制工作存在违规操作等方面,给后续工作开展造成了很大的影响。因此,为了切实的将风力发电效率提升,在此背景下变速风力技术被提出来且得到了广泛的运用。该技术核心内容在于可以按照风速为基础,调整风电机组的状态,保证发电频率效果。同时在不同风速背景下,电机的运转状态通常会具备差异性,若想要获得较大的能源,则会给效率造成影响,此时需要通过对风轮转速进行全面的调整、控制。
  2.4混合失速技术
  风能源属于可再生能源,合理的利用风能实现能源节约是非常重要的一项内容。但是由于风能具备稳定性差,无法大量储能的因素存在,给风能利用造成了一定的影响。但是通过电气控制技术的出现,可以对风力发电进行全面控制,让风能作用发挥出来。最近几年随着科学技术的出现,混合失速技术在风力发电中得到了广泛的应用,该技术又称之为主动时速技术,具备变桨距技术、距浆失速等特点,需要从距浆角度出发,对风能以及风速进行全面控制实现高效的能源控制效果。当然该技术也存在一定的局限性,例如受到失速的影响功率输入受到波动导致控制效益下降。故而在往后的研究中需要加大力度做好全面的技术优化,提升技术的控制范围、性能使其满足工况需求。
  2.5电机变流装置
  针对直驱式风力电机来说其采用的控制技术主要以变速恒频方式为主,通过该技术的应用能够实现无功补偿利用效果,可以捕获很大的风能,从发电机输出层面来看电能稳定性也得到提升。在该技术应用时其元件包含以下内容:其一,主要以出口交流转向直流输出的交流器;其二,实现直流合理控制的控制器;其三,按照系统需求调整电网直流的变流器。
  但是从技术层面分析变流装置技术应用重点则体现在以下几个方面:首先按照风力模型的不确定性作为基础,通过鲁棒控制技术优化机组运行性能;其次可以按照机组的实践情况对控制方式进行优化使其能够达到外部环境需求;最后可以通过自动诊断的方式对冗余技术加以应用,提升系统的可靠性以及稳定性。
  3结论
  综合以上叙述,对于风力发电而言,在实践阶段中,合理的利用电气控制技术,能够将风能向电能进行转换,提升转换效率还可以提高系统的稳定性,所以在往后的研究中,需要对风力发电电气控制技术的应用范围,以及优化内容进行研究,从而提高电气控制技术的应用效果。
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