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风力发电中的电气控制技术研究

刘炳君

三峡集团浙江能源投资有限公司,浙江杭州,310000

摘要: 随着我国风电领域的快速发展,风电场的建设规模不断增加,对我国电力领域的发展起到了良好的推动作用。但是因为风力发电系统在运行中的不稳定性特点,需要在风力发电过程中应用电气控制技术手段,增强风力发电系统的运行可靠性与安全性,优化风力发电机组的运转水平,获得理想的风力发电效益,本文就风力发电中的电气控制技术进行探讨分析 。
关键词: 风力发电;电气控制技术;应用
DOI:10.12721/ccn.2025.157261
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风力作为一种重要的清洁能源之一,其还有着无污染以及不会衰竭的特点。但是在风力发电技术应用中还有着稳定性比较弱的问题,外加上风能无法储存,只能现场采取与发电,对风力发电技术的应用水平提出了比较高的要求。目前我国的风力发电系统主要包含有线性模式与非线性模式,为了保障风力发电的顺利开展,需要合理应用电气控制技术,提高风力发电的整体稳定性,推动我国风电领域的可持续发展。

1 风力发电与电气控制技术概述

风力发电主要是将自然界内的风能直接转换为电能,实现对风力资源的充分利用,对我国能源匮缺问题起到良好的解决效果,还有着良好的经济效益与生态价值。但是在风力发电中还存在可靠性比较低的问题,并容易受到气温、气压环境等多种因素的影响。通过电气控制好技术手段能将多个电气元件结合在一起,实现对风力发电全过程的良好控制,提高风力发电的稳定性,因此在风力发电领域中也取得了良好的应用效果。在电气控制技术应用后,能对发电环节起到良好的控制效果,实现对电力输出频率的有效控制,将风力生产的电能稳定的接入到电网系统中,提高风力发电技术的整体应用效果。

2 风力发电中电气控制技术的具体应用

2.1 变桨距发电技术

在风力发电中,如果风电发电主机功率不足时,发电的质量和效率会受到一定的影响,难以实现风力资源的有效利用。因此还需通过电气控制技术,做好风力发电机组运行中风速功率的控制工作。在变桨距发电技术应用中,可以通过控制浆距角度的方式,根据现场风力的具体情况以及风力发电需求,确保风力发电机组设备在风速比较高的情况下能控制发电量,提高风力资源的整体利用效率。近年来我国风力发电领域得到了快速发展,扇叶的重量也得到了明显降低,风电机组在运行中的冲击荷载也随之降低。在变桨距发电技术应用之后,能显著提高风力发电机组的与运行控制水平,提高风力发电的稳定性与可靠性。但是变桨距在正常运行中的稳定性比较差,在技术应用中要耗费大量的人力资源,因此还需进行变桨距发电技术的持续优化与改进,提高风力发电的整体运行质量。

2.2 定桨距失速发电技术

在定桨距失速发电技术应用中,能实现传统发电技术与新型发电技术两者的有机结合,更好的保障风力发电系统的运行质量和运行稳定性。因为在风力发电过程中,各发电机组设备需要处于并网运行的状态中,任何一个发电机组出现运行故障,均会影响到整个风电场的发电水平,对发电机组设备的运行稳定性与可靠性提出了更高的要求。在定桨距失速发电技术应用中,需要进行桨叶、轮毂的固定连接,无论风速变快还是变慢,桨叶的迎风酵素均处于固定状态中。失速型指的是在风速高于额定风速的情况下,利用桨叶翼型的失速特点,让气流的攻角提高到失速条件中,通过让桨叶避免出现涡流的方式,对风力发电机组的运行功率进行控制,保障电力输出的稳定性。定桨距失速技术有着操作简单与可靠性高的应用优势,在出现了风速改变产生的输出功率改变情况时,无需进行控制系统的调节,只需要通过桨叶的被动失速功能就可以获得理想的调节效果。但是因为风力发电机组自身的叶片重量比较大,部分零部件在运行中会承受比较大的力矩,不仅影响到整体风力发电效率,一些关键部件还可能出现磨损的情况。因此这一技术多应用在一些风力等级比较低的环境中,还需要技术人员不断拓宽该技术的应用范围,提高对风力发电运行状态的良好控制。

2.3 变速恒频风力发电技术

随着我国风力发电领域的快速发展,变速恒频风力发电技术也取得了良好的应用效果,作为一种全新的风力发电技术,其转速与发电机的输出功率无关,也不会因为转子转速的变化导致输出电压的频率与相位发生变化。与恒速机组对比,变速恒频风力发电技术适用于一些风速比较低的环境中,并能实现风速变化情况的动态跟踪。在该类风力发电机组运行中最佳叶尖速比处于恒定运行状态中,最大风能也不会受到影响。在外界风速比较高的情况下,可以通过调节风轮转速的方式实现机桨距角的调节,在保障风电机组运行安全性与稳定性基础上,提高电力输出功率的平稳性。

为了实现该类机组的最佳运行状态,需要通过励磁控制与变桨距调节的方式进行处理。其用于控制发电机组输出功率的原理在于从风速与发电机组的转速出发,实现对叶片桨距角的有效调节。近年来随着我国风电控制技术的快速发展,一些智能化与自动化技术也得到了良好的应用。在系统输出功率小于额定功率的情况下,可以在结合区域内具体的风速情况,将发电机的转差率调节到相匹配的程度中,在保障风电发电作业稳定运行基础上,尽可能的避免最佳叶尖速比被破坏的问题,让输出功率能控制在合理的范畴内,提高运行状态的平稳性。在达到了额定点之后,风能利用的系数会处于比较高的运行状态中,起动和制动方面都会比较灵敏,让风力发电设备在高风速段的额定频率也可以获得良好保障。

结束语

综上所述,随着我国新能源领域的快速发展,风力发电技术也得到了进一步的创新和优化,成为我国电力系统中的重要组成。为了提高风力发电技术的应用稳定性,还需要根据区域内具体风速情况,合理应用电气控制技术,将风力发电机组处于良好稳定的运行状态中,实现对风能的最大化开发。因此我国还需加强对风力发电系统的技术升级,提高整体电气控制质量,促进我国风力发电领域的可持续发展。

参考文献

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