浅析风力发电技术与功率控制策略

浅析风力发电技术与功率控制策略

刘轶

（国华（瑞丰）荣成风力发电有限公司山东威海264319）

摘要：随着我国经济的飞速发展，生产生活中对电力能源的需求不断增加，而传统的发电方式又会带来较为严重的环境污染问题。因此，风力发电这种对环境友好的发电技术得到了越来越多的关注，既能够缓解经济发展过程中的能源供给压力，又有着低碳环保的特点。但是我们也要意识到，风力发电技术还需要得到进一步的改进，以不断提升发电效率。因此，本文就风力发电技术与功率控制策略展开研究。

关键词：风力发电技术；功率控制；策略

近年来，为应对经济社会发展对能源的需求，风能得到了越来越广泛的应用，作为一种可再生能源，风能不仅开发成本较低，而且绿色环保。当前来说，对风能的利用主要是用于风力发电。经过多年的发展，我国在风力发电领域取得了令人瞩目的成就，但在实际应用中，对风能的利用率还不够高，风力发电的工作效率还有待提升。本文对风力发电技术与功率控制策略进行研究，希望为促进我国风力发电技术的向前发展提供一定借鉴。

1风力发电技术

1.1风力发电技术概述

随着经济社会的发展，人们对能源的需求越来越大，特别是低碳、节能的绿色新能源更是受到了全球各国的重点关注。风能就是这样一种新型的可再生能源，不仅低碳环保，且便于开发。近年来，风力发电技术的研究与应用正是基于风能的上述特点发展起来的，其最基本的原理就是首先将风能转换为动能，之后再将动能转换为电能。要想顺利的实现这一过程，就离不开高效的风力发电设备，可以说，在实际的发电过程中，风力发电设备是至关重要的。主要包括了：发电机组、叶片、机头等不同部位。考虑到风力发电设备的重要性，有关部门对相关设备的维护与控制提出了非常规范的管理流程，这对于确保风力发电的顺利运行有着重要意义。

1.2风力发电系统介绍

一般来说，可以将常用的风力发电系统分为两种，而且随着技术的进步它们在具体应用以及实际表现出的效果等方面都存在着较大的差别。一是，定速风力发电系统，这是一种最早投入使用的系统，在结构上相对简单。目前，这种系统仍旧在很多地区进行使用，但在实际的运行中，也表现出了越来越多的问题与不足。因为其是采用的定速方式，所以就要对风速进行适当的调节，以使其处在相应的范围内，这在很大程度上对风能造成了浪费，使得风能的最终利用率很难提高，风力发电的效率比较低。二是，变速风力发电系统，这是一种更为新型的系统，投入使用的时间较晚，并且是在定速系统的基础上发展起来的，相比来说，无论是发电效率还是系统的运行稳定性，都取得了更大的突破。此外，因为其内部构成上的差别，变速系统在具体的应用中有着各种各样的形式，我们可以针对不同的工作环境，选用最合适的运行模式。

1.3风力发电的重要性

风力发电的应用，对于经济社会的发展有着重要的促进作用，其重要性可从如下几个方面进行分析：（1）对资源的节约。随着各国经济的发展，在生产生活中对资源的消耗量不断增长，特别是对各类能源的开发更是受到人们的重点关注，这是经济得以向前发展的重要动力。但与此同时，也对自然生态环境构成了极为严重的破坏，到今天，许多国家已陆续出现了环境污染问题以及能源短缺问题，因此绿色新能源的开发已变得越来越紧迫。风力发电技术是利用可再生的风能进行发电，对环境的影响非常小，能够在很大程度上减轻对化石燃料的消耗，既减缓了能源的供求压力，又节约了资源。（2）对环境的保护。传统的发电技术多是消耗化石燃料来实现的，在这一过程中会向大自然排放大量的废气，对我国的空气造成了严重的污染。而且近年来我国经济高速发展，对电能的需求不断增加，每年消耗的化石燃料成倍增长，这更加剧了对空气环境的危害。风能作为一种绿色能源，我们可以利用风力发电技术将其转化为动能，且不需要化学方面的反应，不会给环境带来恶劣的影响，对环境的保护起到了极为积极的作用，因此已成为我国重点关注的发电技术，在近些年获得了飞速的发展与应用。

2功率控制策略分析

2.1对风速进行控制

风速是影响风力发电效率的关键因素之一。因此，要想实现有效的功率控制，必须对风速加强控制与管理。一般来说，应从以下几个方面入手对风速进行控制：（1）充分掌握与风速相关的知识，风速控制要考虑到的因素有很多。一方面，要密切监测自然风速，对风速的大小以及发展趋势进行准确的预测。另一方面，要精确控制风速的调整。也就是通过有关设备对风速进行适当的调整，主要是调节发电设备的功率或者变桨距来获得合适的风速。（2）严格遵循风速控制的规范流程。对风速的控制不是随意的，必须按照规范的流程执行，才能对风速进行适当的调节。一方面，要对现场的实际情况做到充分的了解。另一方面，要控制好实际与切入风速，确保风机的正常运行。在进行风速调节时，一定要考虑到各方面的因素，特别是在出现切出风速低于实际风速的现象时，要进行及时的控制与调节。

2.2对风向标与输出功率进行控制

风向标与输出功率的控制也会影响到风力发电技术的发展，对此相关人员应从以下几个方面入手，实现对风向标与输出功率的有效控制：（1）尽可能掌握有关的理论知识。这是进行后续工作的重要基础。因此，对风力发电技术的研究，作业人员要充分学习与风向标等相关的各方面理论知识，通过理论上的学习，进一步提高风力发电的应用质量。（2）充分掌握实际运行中的相关标准。对于风向标与输出功率来说，在实际应用阶段必须严格遵循相关的标准，如此才能有效的确保风力发电的操作质量，才能通过风向标以及输出功率的控制提高最终的发电效率。

2.3对变桨距进行控制

在风力发电过程中，有两类风力发电机组可用，一种是定桨距风力发电机，另一种是变桨距风力发电机。前者是将叶片装设在轮毂上，并固定好，在运行期间，桨叶是不会随意发生变化的。后者则与之相反，在运行期间要解决好风速改变时桨叶的自动调节问题，以及发电装置的制动问题。具体来说：①变桨距风力发电机，在相应的配件之间选用的是更加灵活的连接方式，如此一来，叶片就能够在运行时对节距进行适当的调整，还可以根据风速对叶片和轮毂间的角度进行调节。在实际运行时，不管风速发生怎样的改变，相应的配件都能保持在最合理的角度，从而提高了发电功率。②此外，如果出现风力过大的现象，且已经超过了阈值，就会暂停工作，以保护发电设备不会遭到意外损伤。

2.4对偏航进行控制

对于功率的控制，偏航控制是非常关键的影响因素。其在工作中的可靠运行，可以有效的确保风轮长期处在迎风状态，如此就可以在一定程度上改善发电设备的发电水平，同时也保障了发电设备的运行稳定性。一般情况下，可以将偏航系统分为如下两种：一种是主动迎风偏航系统，另一种是被动迎风偏航系统。在实际工作运行中，特别是在风力发生变化时，可以对风力发电设备进行适时地调控，使其保持在风向的正前方，如此才能最大程度地获取风能，不断提高发电功率。

3风力发电技术的未来发展

在风力发电技术的发展和应用中，应通过不断的技术改进，有效的提高发电效率以及发电质量。具体可从如下几个方面进行分析：一是，通过发电机组容量的提升，促进风力发电技术的发展；二是，丰富风力发电种类，开发海上风能；三是，提高发电效率，降低总体的运行成本；四是，风电产业化发展，推动技术上的创新升级。

3.1风力发电机组容量的提升

对于风力发电技术来说，发电机组是其最为核心的设备，要想实现发电效率以及发电质量的提升，就要不断改善风力发电机组的运行水平，尤其是容量上的提升。经过近些年的研究发现，风力发电机组容量的扩充可以有效的促进风力发电技术的发展，因此在未来应加强该方面的研究，结合实际情况对发电机组的容量进行适当的提升，进而拉近与国际上的先进风力发电技术的差距。

3.2风力发电种类的丰富

当前来说，风力发电更多的还是应用的陆上风，在类型上过于单一，技术上过于局限，不利于技术水平的提高。考虑到海上风力资源的丰富，应充分挖掘海上风力发电的潜能。但是，我们也要认识到海上风力发电对有关设备的要求更高，技术难度更大，实际操作中存在较多的不确定性，因此长期以来未得到重视。基于此，在未来的发展中，风力发电技术应尽可能的丰富发电种类，向着更加多元的方向迈进，通过技术攻关，创建海风发电平台，从而充分利用海上的风力资源。

3.3发电效率的提高

随着经济的发展，对电力能源的需求越来越大，近年来风力发电取得了长足的进步，但是在发电效率上仍有待提高，当前风力发电装置的运行寿命较短，常常需要定期维护或更换，而成本又比较高，再加上维护方面的费用，使得风力发电的总体代价过高。因此，风力发电技术的未来发展，应进行技术上的不断优化，减轻设备的负荷，并通过进一步的技术改进，实现发电效率的提高。

3.4风电产业化发展

目前，风力发电属于新兴的技术领域，还远未实现产业化，在未来的发展中，只有尽快实现风电的产业化，才能真正促进风力发电的向前发展。在技术上，单机设备的容量不断提升，而且在成本上越来越低。风电技术的产业化，能够进一步减少风电设备的运行成本、提高风能的利用率。通过产业化，还能有效推动技术上的创新，从而对风能进行更加高效的获取。此外，动力学方面的研究，还可以对其进行优化设计，使发电设备的质量有所提升，同时还能改善整体上的运行稳定性。

4结语

随着经济社会的高速发展，人们对电力能源的需求不断增加，无论是工业生产还是日常生活中，都需要耗费大量的电能。而传统的发电技术会消耗大量的化石燃料，在这一过程中会对我国的生态环境造成严重的破坏。因此，就需要尽可能发展风力发电这种对环境更加友好的发电技术。但是在此过程中，必须实现功率的有效控制，以不断提高风力发电的工作效率以及工作质量。在风力发电技术的发展过程中，要对风力发电的各影响因素进行控制，包括风速、风向标与输出功率、变桨距、偏航等等。风力发电技术的未来发展，则要不断降低设备的运行成本，提升发电功率，并且丰富发电种类，充分利用海上风能。此外，还要不断创新发电技术，使风力发电的运行更加稳定、可靠。

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