风力发电电气控制技术发展探讨王昶旭

风力发电电气控制技术发展探讨王昶旭

王昶旭

王昶旭

（内蒙古华电新能源分公司内蒙古呼和浩特市010010）

摘要：随着我国社会经济的持续发展，我国人民对电力能源的需求日益提升，为了满足社会发展的能源需求，我国相继研发了各种能源生产技术，期望以此改善我国能源的供应环境。而风力发电技术作为电力

能源技术体系的重要组成部分，其中的电气控制技术将直接影响到风力发电厂的稳定运行。鉴于此，本文就针对风力发电电气控制技术及应用实践做一些分析，希望能为风力发电的稳定发展提供有效参考价值。

关键词：风力发电；电气控制技术；应用

我们当今生活的世界主要利用的是矿物能源以及可再生能源两种，在很久以前，矿物能源可能是人们所能利用的唯一能源。后来，由于科技的快速发展，人们生活中又增加了可再生能源供给我们使用。而且，

现在由于大气层被破坏以及矿物能源的枯竭等等因素已经迫使我们必须要使用可再生的能源。目标是改善环境恶化问题，同时给予全球气候变暖一个缓冲时期。与此同时，还可以满足二十一世纪的科技可持续发展这个条件

一、电气控制技术概述

就目前的情况看，这一技术已经被应用到了包括电厂等各领域当中。以风力发电为例，相对于火力以及水力发电等，风力发电受自然环境影响严重，一旦气压以及空气温度，风速等发生了变化，其发电过程也

会受到影响，因此可以说，其发电过程具有不稳定性。为了提高风力发电效率，我国已经对发电机组的叶片直径进行了改良，一定程度上使得发电效率得到了提高，但鉴于风力发电所面临的自然环境的恶劣性，想要使发电过

程能够更加顺利的实现，还必须加强对整个运行过程控制，这样才能达到更好的控制效果。电气控制技术的出现为控制过程的实现提供了途径，将其应用到风力发电过程中，已经成为了该领域发展的必然环节。

二、风力发电现状分析

众所周知，风能是新时期大力推进的新型清洁能源，其优点有目共睹，但也具有不可避免的局限性。它的优点主要是没有污染，永远不会衰竭；但其局限性也较大，比如风力发电的稳定性比其他发电方式弱，

且风能不能储存，只能实地采取。因此，在我国风力发电的发展过程中也遇到了不少问题，主要问题是对电能、电网质量的影响较大，因为风的速度和方向变化随机。这种随机性会引起负荷和电能发生一系列变化。如果电网

的规模较小，其稳定性多多少少也会受到影响；但如果电网规模较大，就会影响到电能质量。不仅如此，我国目前各大风力发电所的使用设备也有着不容忽视的局限性，它们的特性一般较为复杂，所以无法对其进行有效的风

力发电控制。更重要的是，我国目前有两种风电系统的模型，分别是线性模型和非线性模型。线性模型一般与传统的控制方法相结合，它要想实现最大量风能捕获，就要调节发电机的相关属性，这种方法是较为简单的。但与

非线性模型相比，线性模型在工作范围、环境等多方面都有很大的不同。如果采用传统的控制方法，就无法满足风力发电过程中的各项需求，也就会阻碍我国风力发电的发展。

三、风力发电过程中存在的问题

风力发电对于能源节约以及环境保护的重要性不言而喻，但受自然环境等多种因素的影响，其在运行过程中仍存在一定的问题，主要体现在以下方面：

3.1电网质量得不到保证

风力发电具有一定的不稳定性，这是导致电网质量得不到保证的主要原因。显而易见，风力发电主要是通过对风资源的利用而实现发电的过程，风资源本身具有很大的不稳定性，其速度以及方向均不固定，因

此，若无法对其进行合理的控制，在上述两方面因素发生变化时，电力负荷以及电能均会产生一定的变化，如变化过大，超过了电网所能够承受的范围，电网质量便会受到影响。

3.2风力发电系统构成情况复杂

受技术水平等因素的影响，目前我国风力发电系统的构成情况以及动态特性都十分复杂。作为两种主要系统模型，线性模型与非线性模型在风力发电过程中均有所应用，但由于两者在功能的发挥以及对于环境

的要求方面有所不同，因此采用传统的技术手段，统一对其进行技术控制，必定无法充分满足两种模式下风力发电系统的运行需求，由此可见，将新的控制技术应用到系统中已经开始变得尤为必要。

四、风力发电电气控制技术的应用分析

早在多年以前，国内就已经开始了对风能利用的相关研究，但其具体应用仍然是采取示范的形式进行，并未形成规模。在1990年以后，我国才开始了风力发电厂的规模化建设，在此之后我国风力发电技术研究进入了高速发展

时期，现今已然衍生了较多的风力发电电气控制技术，并且已经得到了广泛实践应用，其主流控制技术如下所示：

4.1变桨距发电技术

变桨距发电技术的主要目的就是通过改变桨叶角度对风力发电机组的风速功率进行控制，以此确保风力发电机组存在过高风速的时候能够得到有效控制。同时，在我国科学技术的不断发展背景下，变桨距的制

造材料也出现了较大变化，在材料选择中逐渐倾向于轻材料，使得变桨距的整体重量逐渐降低，整体重量的减少不仅能够有效降低运行事故的发生几率，在很大程度上也给控制工作带来了便利条件。但是在变桨距发电技术的

应用过程中，变桨距的运行稳定性较差问题一直无法得到有效解决，这就极大增加了人力资源和物力资源的消耗，相信在我国科学技术的持续发展下，其运行问题会得到有效解决。

4.2定桨距失速发电技术

一般在发电机组的设置过程中都要进行并网，这对于发电机组的稳定运行有着决定性的影响作用，为了提高发电机组的作用率，我国技术人员研发除了定将失速发电技术，并将这项技术应用到实际的风力发电

系统中，使传统发电技术和新型发电技术得到有效结合运用，最大化确保了风力发电系统的运行轨迹。同时，定桨距失速发电技术的主要目的就是控制发电机组的功率，这就反映出定桨距的本身构建极为复杂，而且还存在着

高重量和大体积等情况，在这种情况下就无法保证发电机组的运行效率，所以在一些风力等级较高的风力发电系统中并未采用这项技术，而这也是技术人员的重要研究方向。

4.3主动失速发电技术

主动失速发电技术又可以称之为混合失速发电技术，而且主动失速发电技术还包含着定桨距失速发电技术和变桨距发电技术的基本特点，这种技术主要是通过桨距角的不同变化控制风能捕捉量和风速，以此来

保证风力发电系统的运行效益。但是在主动失速发电技术的应用过程中，常常会出现严重失误状况，导致功率输出受到不同程度的影响，极其不利于针对风力发电系统运行效益的控制。

4.4变桨变速风力发电技术

变速风力发电技术的主要目的就是针对风力发电机的原有恒速进行影响和控制，根据不同风速控制风力发电机的运行情况，以此保证恒定发电频率。由于风力发电机会受到风速变化的影响，为保证风力发电机

的运行效率就要根据实际情况调整相关的风轮转速指标，并注重输出功率的平稳性，从而有效确保风能能量。同时，根据时代发展的现象来看，这种技术是风力发电的重要发展方向，其中恒速发电技术将成为风力发电的核心

技术。

结语

相对于火力发电等发电技术而言，风力发电具有可靠性低于稳定性差的特点，将电气控制技术应用到风力发电过程中，能够对功率等起到一定的控制作用，但不同控制技术均存在其固有的弱点与缺陷，从长远

的角度看，必须加强对电气控制技术的进一步研究，这样才能解决其中存在的问题，从而使其为风力发电稳定性以及可靠性的提高提供更好的保证。

参考文献：

[1]李轶男.试析风力发电设备的电气控制技术[J].中国战略新兴产业，2017（28）：197.

[2]邵金云.风力发电电气控制技术发展探讨[J].科技展望，2016，26（04）：93.

[3]宫庆宝.电气控制技术及其发展展望[J].山东工业技术，2016（2）：72

[4]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）：123.