1 风力发电电气控制技术概述
风力发电是对风能进行转换,以电能形式使用,充分利用风力资源。风能资源丰富,是一种可再生能源。面对现阶段的环境污染、能源告急问题,我国有必要提高现有资源的利用率,减少能源浪费,降低环境污染。在实际实施过程中,由于受气压环境、气温等不同自然条件的影响,风力发电方式的可靠性有待提高。针对此,可以引入电气控制技术,通过组合电气元件实现对其运行的控制,保证设备更可靠、安全,提高风力发电的可靠性。此外,还可以合理控制发电环节,实际应用效果明显。风力发电系统本身不稳定,与其他发电模式存在一定差距,因此,在电气控制技术的应用过程中需要合理规避自然因素,如温度、湿度、大气压等,尽可能降低对风力发电的影响。此外,评定风力发电系统效率的主要依据就是系统利用率。通常情况下,为了提高风能利用率,风电厂一般会将叶片直径设置为60~100m。不仅如此,由于风力发电系统工作环境相对恶劣,这对相关工作人员整体工作能力提出了较高的要求,为把控与判断预期效果,有必要加入远程监控设备,进一步提高风力发电效率。
2 目前风力发电现状
风能作为目前被大力推广的清洁能源之一,由于企业资源的优势相对较为显著,无污染、不会衰竭。但是,局限性相对较大。例如,风力发电具有的稳定性,就会比其他类别的发电模式较弱。由于风能不可被储存,只能够在现场采取,所以,在风力发电发展时,出现了较多的问题。最显著的问题是对电网和电能质量影响相对较大。由于风向改变具有较强的随机性,速度也具有随机性,所以导致电能和负荷变化不一。若是电网规模相对较小,风力发电的稳定性也会相对较低;若是电网规模相对较大,就会导致电能的质量受到影响。所以,目前我国各个风力发电企业所运用的设备较为关键,但设备具有较强的复杂性,不能够对风力发电过程进行控制。目前我国的风电系统主要包含:线性模式与非线性模式,线性模式是延续传统控制模式,但是不能够对目前的风力发电需求满足,导致我国的风力发电发展备受限制。
3 风力发电电气控制技术的应用
3.1 变桨距发电技术
在风力发电的过程中,如果用于风力发电的机组出现输出功率不高的问题,风能的利用率因此也会下降,对发电的效果造成极大的影响,控制风力发电机组的风速功率显得尤为重要,而变桨距发电技术的应用就是专门解决这一问题的,通过桨叶角度的改变,确保风力发电机组在风速过高的时候得到有效的控制,进一步提高风能的利用率。另外,随着科学技术的发展,变桨距的扇叶在制造时所用的材料更加轻便,使得扇叶的重量有所降低,整体重量随之下降,对应的冲击荷载也下降了,这样的做法在运行中降低了事故发生的几率,控制工作变得相对容易了很多,但是也带来另一个问题,那就是变桨距在运转中,稳定性较差成为了新的需要解决的问题,失稳问题的出现,需要投入大量的人力物力,增加了人力和物力资源的消耗,相信随着不断提升的电气控制技术水平,这一问题终有一天会得到缓解,甚至是妥善的解决。
3.2 定桨距失速发电技术
定桨距失速发电技术不仅延续了传统发电技术,也引入了新型发电技术。引入该技术能很好地保障风力发电系统的运行质量,确保系统处于稳定运行状态。从风力发电实际情况看,发电机组设备在并网中工作,对设备的稳定性要求较高,引入定桨距失速发电技术,通过利用叶片的复杂构造优势,能帮助作业人员控制发电机组设备功率,但也会出现消耗无用功的情况,这主要是叶片体积、重量过大造成的,降低了发电机组运行效率。定桨距失速发电技术的应用易受外界因素的影响,因此只适用于对风力等级没有较高要求的环境。如果风力等级过高,那么该技术便不再适用。为进一步扩大定桨距失速发电技术的应用范围,有关技术研发人员要加大研究力度。
3.3 主动失速发电技术
该项技术又被称作是混合失速发电技术,是将变桨距发电技术和定桨距失速发电技术有机地结合在一起,能够有效地将便将定桨距失速发电技术运用过程中,对成本要求较高问题解决,还能够将定桨距失速发电技术内部能够较好地保障风力发电频率问题解决。所以,主动失速发电技术独具优势,可以继承上述二者技术的优点,对缺点也进行了相应的改善。该项技术运行的原理是将桨距角处于不同状况下可以对其进行改变,从而控制风能速度以及捕获量。该种技术具有较高的应用价值,但是从现实的角度来讲,该项技术在运用的过程中经常会出现严重性的失速,最后导致使用功率不被控制,会对整个电力系统运转造成不良影响。
3.4 变速风力发电技术
变速风力发电技术使风力发电要在运行过程中,打破了以往的恒速运动技术,风力发电机运行时能够判断风速大小,从而调整合理地运行状态,使发电机的频率达到恒定。变速风力发电技术运行状态随着风速不同而发生变化,遇到风速较大时,发电机会及时调整风轮转速,防止发电机由于功率偏大对发电质量以及发生效率造成影响;在遭遇较小风速时,发电机也会及时调整转速,获得相应的风能,使功率保持稳定地输出。变速风力发电技术之所以能得到广泛运用,是由于其能够调整风轮转速,解决我国有些地区因为风速的不同变化规律,传统的恒速发电技术不能满足风力发电需求的问题。
3.5 低电压穿越技术
如果风电场并网点三相电压位于电压轮廓线以上,此时风电机组可以不间断并网运行;如果并网点中存在一相电压在电压轮廓线以下,则风电场内风电机组可以自电网切出。低电压穿越技术的功能如下:(1)借助变流器设判断低电压穿越状态,控制器设备在计算、计时过程中因测量实际电压情况而定,在低电压穿越过程中,会解决电网出现的故障,应用变桨实施转速闭环的专项调节,目标转速即为同步转速;(2)当低电压穿越未成功时,变流器设备的信号会作出相应的判断,也可以借助主控系统实施计时判断,但受主控系统测量电压准确性等的影响,针对主控判断失败触发时间的情况,应采取标准判定时长。如果穿越失败,会直接触发部分故障,使发电机设备立即停止运行。待低电压穿越成功后,其功率会恢复到跌落前10%的状态,在恢复阶段,应参照计算转速进行相应的调节。此外,还要放开屏蔽电网的故障,直至电压恢复,方可正常控制。
4 结束语
综上,随着我国经济的飞速发展,我国的多种能源在日益的被消耗,要重视对再生能源的运用。中国作为物产丰富的大国,给风力发电带了先决性条件,风力发电显得至关重要,不但能够推动我国电力行业稳步健康发展,还能够促使国家经济稳定繁荣。风力发电技术不但隶属于再生能源技术,还能够有效地降低其他能源消耗的概率。所以,需要积极地运用风力发电技术,确保风力发电的质量和效率。
参考文献:
[1]李杲.风力发电电气控制技术及应用分析[J].大众用电,2021,36(06):85-86.
[2]包磊.风力发电电气控制技术及应用研究[J].电子技术与软件工程,2020(20):105-106.
[3]梁森.风力发电电气控制技术及应用[J].科技风,2018(25):182.DOI:10.19392/j.cnki.1671-7341.201825165.