风力发电系统运行及控制方法徐瑞龙

风力发电系统运行及控制方法徐瑞龙

徐瑞龙

国华（河北）新能源有限公司河北张家口076550

摘要：近年来，随着环保意识和环保力度的不断加强，人们开始利用一些可再生资源，以保护环境，缓解能源危机。目前，受这种情况的影响，风力发电得到了人们的广泛重视。然而，在实际的工作中，风力发电系统受各种因素的影响，存在一些运行问题，亟待解决。本文就风力发电系统运行及控制方法进行探讨，在介绍风力发电系统结构、控制的基础上，阐释了具体的风力发电系统运行和控制方法，以供参考。

关键词：风力发电系统；运行；控制方法

近年来，随着环境问题日渐突出，社会各个行业都在开发利用新能源。而风能作为清洁能源，受到了人们的关注。另外，随着风力发电技术的进步，风力发电系统的工作量日渐增大。在这种背景下，风力发电系统常常会存在一些运行问题。当这些问题发生时，会影响电力系统的正常进行，从而对发电系统造成破坏。为此，工作人员必须要针对风力发电系统运行问题，应用具体的风力发电系统运行控制方法，做好保护工作。

一、现阶段风力发电系统的结构和运行控制分析

1.1现阶段风力发电系统的结构

就风力发电系统来说，该系统主要由风轮、齿轮箱、发电机和变流设备等设备组成。其中，风轮发挥着关键作用，它是采集风能并将其转化为机械能的必要设备，借助发电机，人们就可以将进一步利用风能，并通过变流设备将发电机发出的频率转化为一样频率的交流电，再移送至电网就可以达到发电的目的。

1.2风力发电系统的运行分析

由于风力发电系统具有无人看守、高自动化程度的特点，为了有效保障风力发电系统的运行，相关人员必须要对系统的运行进行控制，以保证提高风力发电系统运行效益和稳定性。另外，风力发电具有一定的波动性，一旦风力发电系统出现了超负荷运行问题，那么将会加大系统的运行成本。为此，在这种情况下，选择合理的风力发电运行控制方法成为了相关人员要考虑的问题。

1.2风力发电系统的控制分析

众所周知，风力发电系统中的风轮机在室外工作，其工作环境有时较为恶劣，受天气等因素影响较大，在这种情况下，为了保障风轮机的良好工作，风力发电厂必须要加强对风力发电系统的控制力度。另外，风力发电系统通常在无人看守的情况下运行，为了保障风力发电系统的良好运行，就对风力发电系统的控制提出了非常高的要求。目前，风力发电系统的控制主要包括基本控制、紧急控制、功率和速度控制、实时监控等内容。所谓基本控制就是系统会自动对设备进行检测，确保设备一直处于运行状态。而紧急控制就是当风力发电系统出现了异常情况时，系统采用的紧急、特殊处理方式，现阶段，紧急控制主要负责特殊情况下的停机或应急响应。实时监控是风力发电系统必须具有的控制功能，通过对系统设备进行实时监控，可以及时发现设备存在的问题，避免问题扩大化。

二、风力发电系统的运行状态分析

众所周知，风力发电机的运行状态对风力发电系统有着直接的影响，为了保障风力发电系统的良好运行，把握风力发电机的运行状态，并采取具体的控制方法非常关键。目前，风力发电系统主要包括最大风能追踪状态与额定功率运行状态两种运行状态。下面是具体的风力发电系统的运行状态分析。

2.1最大风能追踪状态分析

众所周知，风速对风力发电系统的运行有着直接的影响。为了最大程度收集风能，保障设备的良好运行，工作人员通常会利用最大风能追踪状态，调整发电系统的运行。所谓最大风能追踪状态就是当实际的风速比额定风速小的情况下，为了保障风力发电机的输出功率，并保证风轮机可以一直运行，风力发电系统会依据风能的变化不断调整自身利风能的利用率，从而提高最大风能利用系数为此，。最大风能追踪状态是更好的收集风能，利用风力资源的必要手段，也是提高风力发电系统运行效率的必要保障。

2.2额定功率运行状态

所谓额定功率运行状态就是在风力发电机运行的过程中，工作人员会依据风速的大小，而调整叶片桨的距离以及风轮的转速，从而保障风力发电系统可以安全运行。针对风力发电机不同的运行状态，工作人员可以采取很多风力发电系统的运行控制策略和方法。当实际风速高于额定风速时，工作人员需要缩短叶片桨的距离，减小风轮的转速，利用恒定功率控制方法，从而减少对风能的捕捉量，保障风力发电机可以安全运行。而当风力发电机的风轮转速比规定的标准风速较低时，工作人员需要利用最大功率点跟踪控制方法，对风力发电机进行转速控制，从而提高风能的捕捉量，带动风力发电机运行发电。总而言之，通过调整电器功率和叶片，工作人员可以依据风速、风力等对风力发电机进行合理的调整，这对风力系统的运行来说至关重要。

三、提高风力发电系统运行水平的具体控制方法

3.1风轮机偏航控制方法

为了提高风力发电系统运行水平，工作人员必须要控制风轮机的运行状态，避免风轮机出现较大的误差。而控制风轮机误差的方法主要是风轮机偏航控制方法，该方法需要遵循两个原则。意识在风力发电系统运行过程中，必须要控制转子的偏航角范围，避免角度偏离过大出现功率损失；二是调整偏航控制系统的灵敏度，既要避免因灵敏度过低导致偏航误差较大问题的出现，又要避免因灵敏度过高带来的部件损耗加剧问题的出现。为此，如果工作人员将控制系统设置为每2秒与平均测量风向值比较一次，并确定具体的误差度数，一旦风力发电系统运行超过了该误差，就需要采取相应的保护动作，并自动进行校正。

3.2并网逆变器的控制方法

所谓并网逆变器的控制方法将逆变器的控制贯穿在了整个并网过程中，通过并网前、中、后三方面的控制，保障设备的正常运行。一旦并网逆变器控制中的控制目标出现问题，并网逆变器会采取不同的控制方式。在并网前，逆变器需要控制其输出电压，并跟踪电网电压的幅值、相位以及频率等数据。在逆变器并网时，通过利用电流内环的电压瞬时值反馈双闭环控制方法，查看瞬时值的反馈，来保证系统的平稳运行，该方法会在很大程度上保护电路和电流的运行。同时，工作人员需要注意在逆变器并网时需要采取措施减少负载对电网的冲击。另外，在逆变器并网后，工作人员也会依据实际的需求调整自身的控制方法，并尽可能保障逆变器的输出电流会随着自身负载电流的变化而变化。为了达到这个目的，工作人员可以利用电压外环和电流内环构成的双闭环控制方法，根据逆变器的直流侧电压与其额定值的差决定相关电流。在电流内环，要注意首先要将本地的负载电流放大之后作为输出电流的控制参考值，再向各个不同的电网进行注人，从而达到风力发电系统的最终目标。

3.3功率与转子速度的桨距控制方法

为了保障风力发电系统中的风发电机更好的运行，工作人员必须要利用功率与转子速度的桨距控制方法，对风力发电机进行更好的控制和管理。一般这种方法主要应用在当风轮机功率、负载发生变化时，一旦发电机启动、停止以及并网和风轮机速度不同时，工作人员就需要通过改变叶片桨距角和发电机转矩来调整转子速率，从而对整个风力发电系统进行控制。一般当系统运行处于满负荷状态时，工作人员就可以适当降低桨距控制器的灵敏度，以降低调节频率，保障发电机的良好运行状态。

四、结束语

总而言之，随着用电量的急剧增加，为了保障电力正常供应，缓解资源短缺的情况，风力发电厂必须要提高风力发电机的运行和控制水平，利用科学的风力发电系统运行控制方法，提高风力发电系统的运行效率，保障风能的充分利用，推动风力发电的长远发展。

参考文献

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[2]彭珊,陶丽,兰飞.风电系统最大功率点跟踪控制方法综述[J].智能电网,2017,5(7).

[3]吴军,胡晓光,周颖.风力发电系统及其功率控制研究[J].农业科技与装备,2017(7).