PDF下载
风电智能化技术未来发展方向研究

周莨棋

中国电建集团江西省电力设计院有限公司,江西南昌,330000

摘要: 风能作为可再生的清洁能源,在使用的过程中几乎不会对自然环境造成污染,而且风能取之不尽,用之不竭,所以深受社会各界的广泛关注。在当前经济发展形势下,许多国家为了缓解能源压力,出台了一系列的政策来促进风能行业的发展,并给予充分的技术、经济、制度的支持,为技术和相关市场的发展提供了诸多便利条件。随着风电智能化技术的不断推广与运用,以及人类文明发展进程中环境保护压力的不断提高,风力发电必将成为某些地区,甚至是某些国家未来主要能源。而对于我国目前的发展趋势,风能将成为促进国家发展的关键性资源类型。所以,对风电智能化技术未来发展方向进行研究与分析,将有着十分重要的意义。
关键词: 风电智能化技术;发展方向
DOI:10.12721/ccn.2022.159536
基金资助:
文章地址:

引言

传统的发电模式已难以适应新时代的发展需求,为了解决和满足用户的用电需求,有关部门要做好风力发电工作,让风力资源给用户带来新体验。在满足用户需求的同时,也要提高发电的效率和质量,将智能化技术与风力发电自动化系统有效结合,通过智能技术对发电设备进行自动化的管理,减少工作人员的工作量,提高风力发电自动化控制系统的水平,在降低发电成本的同时,保证发电的质量,缓解发电压力。

1风力发电的特点

风力发电就是使用风能进行发电。风力发电机组将风能转变为机械能之后再转变为电能,所以风轮、发电机是风电机组中最为关键的部件。风轮在风力的作用下旋转,把风的动能转变为风轮轴的机械能,风轮的转轴与发电机的转轴相连,发电机在风轮轴的带动下旋转发电。目前风力发电中所使用的风电机组风能利用率最高能做到60%左右,一般风力发电场内所使用的现代风轮发电效率仅为40%。由于风速是不稳定的,处于经常性的变化状态之中,在野外运行的风电机组常常会面临较为恶劣的自然环境,这就会导致风力发电机组相较于其他工业机组运行上更为困难。我国风力发电机组的使用寿命一般是在20年左右,在世界行业领域中处于较高水平,能够经受住大部分恶劣的自然条件,所以利用率很高。

2风力发电对自动化的要求

2.1对风力发电组的运行状况进行自动化控制

风力发电中,自然环境中影响发电设施的因素较多,如风速、天气等,这些都可能会对发电设备造成影响。风力发电组极易发生问题,若仅依靠人工对风力发电组进行管理,将大大增加工作人员的工作负担,增加工作难度。智能化的风力发电控制系统可以对风力发电设备进行自动化管理,工作人员只需用电脑即可控制发电机组运行状态。控制系统可以通过构建模型,整合工作数据设计出最优的模板,能有效控制风力发电组的正常运转,及时解决和优化风力发电组产生的问题。

2.2限速和刹车停机的自动化控制

由于不同环境中周围因素的影响,要及时控制限速和刹车停机,自动控制系统可根据发电机组的具体运行情况控制限速和刹车。风轮机转速超出一定范围后会产生不良的影响。当风轮机转速过大时,会出现脱离电网的情况,这时自动化控制系统进行软刹车。当轮机转速过小时,会出现不正常的情况,这时自动控制系统控制桨叶。

2.3偏航和解缆的自动化控制

自然环境中风向是不确定的,当风向发生改变时,电缆缠绕的事故时有发生。电缆发生缠绕后会影响风力发电系统的正常运转,自动化控制系统可以针对风向的改变进行解揽,并根据桨叶的情况进行及时调整。自动化控制可以根据风向的变化进行自主控制,大大减少了工作人员的工作量,降低人工成本。

2.4实现通信的自动化控制

自动化控制可及时及时记录风速风向和发电量,通过整合大数据对风力设备进行故障监督和管理,根据故障问题找到原因并及时解决。风力发电机中可以运用人工神经网络控制系统,及时捕捉变化的风等,以使风力发电机向智能化方向发展。

3风电智能化技术的应用

3.1与风力发电自动化控制系统的融合

随着风力发电自动化控制系统的不断发展,许多智能技术也开始与其融合,如可视对讲系统制造商将可视技术与智能自动化控制技术整合,用户可以在电脑终端上对风力发电机设备的运行状态进行控制,不仅方便了工作人员,而且方便了管理者,提高了工作效率,便于工作经验的总结。

3.2加强风力发电自动化控制技术

风力发电自动化控制技术中包含着众多内容,主要有可视对讲系统、电梯控制系统、门禁一卡和车辆管理系统等,这些控制系统可以与自动控制系统技术融合,通过互联网平台进行优化,通过共享数据信息,发挥数据资源的价值,将同层次的技术整合起来,有助于发挥风力涡旋发动机的作用。

3.3实现风力发电传输系统数据整合

风力发电中会产生大量的数据,这些数据经过传输后才能被电脑端控制,进而进行分析、整理。风电自动化控制系统用户设备需借助公共区域网和宽带路由器,与互联网进行连接,实现智能化的控制要做好传输设备的相关工作。

4风电智能化技术未来的发展方向

4.1风能资源匮乏地区的应用完善

风能资源数值计算与分析标准,逐步建立山地和近海风电场风能资源评估、风尾流以及风电场风功率预报有关的规范化数值计算标准与方法。随着大规模风电的发展,建立一整套大型风电场风能资源评估数值模拟计算标准与方法,形成和应用完善的风电场风能数值预报标准化计算方法,主要包括短临和短时预报,中期和长期趋势预测等标准化技术方法。研究适用于高空风能资源利用的风能资源评价技术,制定区域风能资源质量评价标准。

4.2分布式系统方面的应用

结合我国的实际国情,研制实用型分散式风力-太阳能发电系统,符合我国由大机组、大电厂、大电网向大电网与小型、分散电源相结合的新能源发展政策。根据系统发电、负荷用电状况,实现系统的供需平衡,灵活实现各分散电源的组合。现场能量管理系统在可再生能源大于负荷需求时,可将多余的电能用蓄电池储存或用于辅助供电,比如制氢等,或根据上一级调度的要求将多余电能提供给大网,可再生能源不能满足基本负载要求时,在充分利用可再生能源的前提下,不足部分由大网来进行适当的补充。

4.3加快实现碳达峰、碳中和

碳达峰和碳中和的计划有利于减缓二氧化碳的排放速度,同时二氧化碳的排放规模也能得到有效缓解。为达到“双碳”的终极目标,提高能源的效率,并改善能源结构,必须要加快煤炭消费率先达峰计划的推进工作,从而实现能源转型替代。全国各地也在不断地增加生物质能源的利用率,比如太阳能发电、风力发电、核能发电等等,不仅如此,在实现煤炭代替的同时也要注意煤炭的高效利用,并不断创新碳捕捉技术,在谈的二次利用中也能实现低碳化的目标。

5束语

现阶段风电智能化技术受到社会的广泛关注,风力发电已经逐渐成为电力的主要来源。风力发电减少了煤、石油、天然气等能源的浪费,改善了空气质量,营造了良好的环境。风力发电的自动化要求极高,而智能化技术可以提高风力发电自动化控制系统的水平,因此,智能化技术的研究显得极为重要。

参考文献

[1]崔帅.风力发电自动化控制系统中智能化技术的运用[J].科技风,2020(27):9-10.

[2]徐强.风力发电自动化控制系统中的智能化技术应用[J].电子技术,2020,49(3):70-71.

[3]于锦春.风力发电自动化控制系统中智能化技术的运用[J].通信电源技术,2020,37(3):145-146.

[4]赵军帅.智能化技术在风力发电自动化控制系统中的运用[J].自动化应用,2018(6):157-158.

[5]詹志成.风力发电自动化控制系统中智能化技术的运用[J].中国科技投资,2020(21):52.