作为一种新兴的清洁能源,风能的使用范围很广,但在对其的实际应用中仍存在许多困难。风力发电是一种持续渐进的过程,风速、风向等因素都不可能长期维持稳定,因此风力设备产生的电能质量往往会出现问题。此外,由于风能技术还没有得到充分地挖掘,导致它在实际中的应用还很有限,因此,相关单位必须把电力技术和风能技术结合起来,提高利用效率。
一、风力发电电气控制技术概述
从实际情况来看,风能与其它产能方式相比具有很强的不稳定性,会被很多不可控因素影响,因此,在风电场的实际应用中,相关人员必须从劣势出发,进一步克服外部环境对风能的干扰。此外,为了提高风电的利用率,设计师还需要对不同类型的风电设备进行系统地风能利用率分析,以提高风电的转换效率。比如,我国在充分考虑叶片负荷、稳定性和风能利用率的前提下,将叶片的长度控制在60~100米之间,设备就会有很高的转换效率。另外,由于风力发电系统的运行环境比较恶劣,光靠人工转换是不可能的,因此,必须将远程遥控技术引入到风电系统中。
二、我国风力发电过程中存在的现状问题
作为一种新的清洁能源,风能在有其自身优势的同时,也存在着一些局限。它的优点是无污染、能量来源永不枯竭,但缺点是稳定性差,不能储存,这就导致国内风电的发展面临很多问题。对电网质量的影响最为明显,主要是由于风速、风向的随机性,导致了负载、电能的一系列变化,电网规模越小,电网的稳定性就越差。
其次,目前国内风电成套设备存在诸多缺陷,且其动力特性较为复杂,对风电机组的相关控制也增加了后期工作的难度。目前国内风力发电系统只有线性和非线性两大类。传统的控制方式多采用非线性模式,其基本原则是调整各发电机的相关特性,以达到最大的风能捕获量。然而,与线性模式相比,其在工作范围、环境等方面都存在较大差异,因此采用常规的控制方式难以适应实际的风力发电。
三、风力发电电气控制技术的应用
(一)变速风力发电
变速风力,顾名思义,就是突破传统的恒速运转电力体系,通过调节设备的运行状态来得到稳定的发电频率。在风速变化的情况下,机组的运行状况会随着风速的变化而变化,在高风速下,机组的发电品质和效率都会受功率的影响,因此,要降低功率过度对机组造成影响,工作人员必须适时调整风轮的各项参数;在低风速条件下,为了保证稳定的输出,他们就要尽可能地通过其他技术手段获取更多的风能。
在风力发电技术不断成熟的同时,我们也逐渐了解到这种技术。从目前的发展趋势来看,这种技术将会成为一个国家重要的发展方向。现存的变速风电技术最大的特征是具有良好的风力转化效率和良好的柔性接头。另外,无功功率和输出功率的独立调整,将会让变桨的调整过程变得更为简便,但是转速的变化幅度仍然很大,不过,这些都能有效地改善机组输出功率的品质。
(二)混合失速发电
混合失速发电也叫有源失速发电,其桨距角大小随环境而异,这样一来工作人员可以在不同工况下对风力的捕捉和捕猎速率进行控制。但是这种技术仍有很大的发展空间,其弊端就是会出现停机现象,从而对风电机组的整体功率产生巨大影响,使风电机组的发电效率变得更为困难。因此,在实际的风电项目中,设计师必须对其进行电子控制,还可以对其进行改进,使其发挥最大的效率。
(三)变桨距发电技术
变桨距发电技术存在的主要目的是通过改变叶片角度来控制风力发电机的风速,从而保证在大风速下风力发电机组可以得到有效地控制。同时,随着科技水平的不断提高,变桨的材质也发生了变化,在材料选用上也更趋向于采用更轻的材质,这样既可以有效地降低操作事故的发生,又为工作人员的控制工作提供了有利的条件。然而,变桨距发电技术在实际运用中,由于相关人员不能很好地解决变桨距的运行稳定性,导致人力、物力资源的浪费大大增加,而随着我国科学技术的不断发展,这种问题将会得到有效的解决。
(四)变桨距失速风力发电技术应用实践
将此技术应用于风电系统,可有效地解决原有风机输出功率不足的问题,相关人员还可以通过改变原有的叶片倾斜角度,从而提高风电的利用率。此外,采用这种技术,可以通过更换新的材质,减轻原来叶片的重量,这样既能减少不必要的工作消耗,又能减少相应的碰撞载荷。然而,这种技术降低了机组的重量,导致变桨距在运行时极易发生不稳定现象,而在后期维修时要耗费大量的人力和财力,给发电企业带来不必要的材料损耗。
(五)主动失速风力发电技术应用实践
主动失速发电技术也可以称为混合失速风电技术,它将固定失速和失速风力发电技术结合在一起,该技术可以根据风速和风向来调节桨距角度,从而达到高效节能的目的。然而,这种技术在实际使用时,很有可能会发生一些故障,从而限制电力输出,这对电力系统的控制是极其不利的。因此,技术部门要真正地加大对这项技术的改造力度,使其真正的应用价值得到充分发挥。
三、结束语
因此,国家应结合当前世界能源供应状况,大力发展新型洁净能源。从风电的角度来看,为了提高风电的转换效率,提高风电的运行稳定性,技术部门需要从风电的电气控制技术和实际应用中发现的问题出发,通过对风电的技术进行优化和开发,从而达到最大限度地提高风电技术带来的经济效益和社会效益,为风电的电气控制技术的发展打下坚实的基础。
参考文献
[1]丁江流.风力发电电气控制技术及应用实践探析[J].科技创业月刊,2016,29(22):2.
[2]王惠.风力发电电气控制技术及应用实践探析[J].中国高新区,2017(22):1.
[3]王磊.谈风力发电电气控制技术及应用实践[J].写真地理,2020.