风力发电技术与功率控制策略研究

风力发电技术与功率控制策略研究

王称

大唐云南发电有限公司滇中新能源事业部 云南省昆明市 650000

[摘 要]随着能源资源的进一步紧张，新能源开发的力度也在不断加大。风力作为一种清洁的可再生能源，是目前新能源开发中的重点发展项目之一。风力发电技术经过多年的研究和发展已经取得了不断的进步，目前，风力发电技术在提升控制效益、提升自动化发展水平上已经取得了多方面的突破，整体风力发电效率不断提升。本文主要就风力发电技术的发展现状和趋势进行分析，并探究风力发电中的主要功率控制策略，为促进风力发电的有效发展提供一些参考和借鉴。

[关键词]风力发电：技术；新能源：功率控制

1风力发电技术发展现状和趋势

1.1风力发电技术发展现状

现阶段，风力发电技术在很多领域已经实现了有效的应用。就风力发电技术原理来看，主要集中在风能设备利用上，通过由温差产生的空气流动实现风能向电能的转化，这种转化原理主要是借助空气动能，带动风车设备旋转，并且将风车叶轮的转轴和增速器连接起来，提升旋转速度，将动能转化为机械能，并借助转轴驱动发电机实现有效的发电。就风力发电技术来看，主要呈现以下几点特征。

第一，风力发电的装机规模正在不断扩大，借助风能实现发电的数量也在不断增长；第二，风力发电的发电机单机容量不断扩大；第三，海上风力发电机的发展商业化趋势明显，这种风电场的风力相对稳定，外界影响不大，风速较快，因此发电量较多

第四，风力发电建设前期投资大，整体运营费用并不高。目前，世界风力发电市场增长速度快，风力发电在电力生产中占据重要位置，风力发电的相关技术也在不断改进中，对于提升风能利用效率具有重要的促进作用。

1.2风力发电技术的发展趋势

现阶段，随着市场对于电能需求不断增大，风力发电技术的规模也不断扩大，且因为风力发电所需的场所较大，对于风力供应稳定性要求比较高，因此，海上风力发电场成为了风电生产的主要场所之一，各大海洋风力发电项目快速发展起来。随着对风电生产技术的不断研究利用，目前风力发电技术正在朝着信息化、数字化和智能化方向发展，整体风电生产技术含量不断提升。近年来，智能化风电生产技术更是为风力发电注入了新的技术生命力。是为风力发电注入了新的技术生命力。例如，2019年3月，由中交集团三航局承建的国内单机规模最大的海上风电场-国电舟山普陀6号海上风电场2区工程完成最后一台风机吊装施工，标志着项目63台风机全部吊装完毕，即将全面投入使用。

该项目位于浙江舟山六横岛，是浙江省首个大型海上风力发电项目，整个风电场总装机容量为252MW，布置63台风机。该项目部近百个昼夜不停奋战，连续攻克海陆技术难关，实现了国内首次在陆上采用西门子机舱及叶片整体组合吊装，海上采用整体运输吊装工艺，有效地提高了安装效率，保障施工安全。风电场建成后，每年发电量可供25万户家庭用电所需，每年可减少燃煤使用27万t、减少CO，排放70万t，有效地改善浙江省电源结构，缓解当地电力供需矛盾。

这一海上风力发电场的建设中，对于很多新技术实施了应用，整体的风力发电技术水平较高。技术对人类生活的影响是潜移默化的，智能化技术成为新时期风力技术研究的重点，领域。现阶段，一些风力发电场已经用上了DeepMind的智能化软件，大大提升了风力发电的效率。借助DeepMind的机器学习算法，能有效预测风场的风力输出，从而对电力输出进行精细调度。对风电场厂来说，这样的运营方式比非基于时间的标准电力输送方式更优越。借助基于时间的预测方法，软件将风电的“价值”提升20%。不过，其并未明确解释这所谓的“价值”指的是发电量还是多产出的电力价值。与太阳能不同，想从风中搜取电能并不容易，因为每家风电场的发电量及电力的存储和输送处在不断的变化中。能不能发出电，什么时候能发电，发出多少电完全看老天爷心情。风力不断变化的特性让其成了一种难以预测的能源形式，因此也没有那些能在固定时间输送能量的能源形式可靠。这种方式还让风电场的运营有更为严谨的数据，因为机器学习能帮助操作员更快且更聪明地做出评估，判断风场的电力输出能否满足数据中心的电力需求，让风力发电变的更可预测，更有价值。借助大数据、智能化技术应用，未来的风力发电技术还将获得进一步发展，整体的风能利用效率将不断提升，风力生产成本也将不断降低，整体生产效益、环境效益和社会效益能够越来越趋向于最大化。

2风力发电中的功率控制技术

风力发电机组运行效率对于整体风力发电效率会产生较大影响，因此需要加强发电机组的功率控制，这一控制中需要对于发电机的变浆距和偏航等进行控制，采用的主要控制方法有以风速输出功率控制为基础的控制方案以及以风向标和输出功率偏航控制的方案，而目前在风力发电中应用较多的控制法主要是基于风速输出功率的控制。这种功率控制方案主要是通过变速控制来实现最理想功率曲线以及最大功率的获取，当风速波动值处于额定风速以及实际风速之间的情况下，借助对于变浆距的控制来对于浆叶浆距进行有效的调整和优化，实现额定功率的有效状态保持。综上所述，这种功率控制方法主要是以实际的风速为基础的，在此基础上进行理想的控制方案选择，来实现输出功率和风能利用效率最大化发展，以此来实现相关发电机的有效安全运营。在风电并网的过程中，也会对于整体的系统功率产生影响，风电并网会引起功率和电压的变化，因此，需要针对系统电压和功率实施有效控制措施。目前，在风力发电中，可以使用静止无功补偿器，实施无功补偿和电压调节，能够在各电压等级中应用，提升系统稳定性，这种补偿器使用的就地平衡原理，在变电站内布置无功补偿设备，通过并联电容器产生无功，或是布置并联电抗器来吸收无功，这对于保障母线电压和功率因素具有重要作用。

此外，在风力发电过程中，也会存在一些外在的功率影响因素，例如覆冰和限电等现象，会造成发电机组功率不稳定。为进一步减小限电和覆冰对风电机组运行数据产生的不良影响，提高风电项目功率预测准确率，相关电力公司应积极组织技术人员，从数据采集、数据质量控制、功率曲线提取开展技术研究，重点提升风电功率预测建模数据质量。通过严格把控建模数据来源，安排大数据技术团队通过自主研发数据质量检测软件，强化数据采集维护，增加断点续传功能，显著提高生产实时数据质量。在此基础上，风电功率预测技术团队还需要积极运用风电大数据建设成果，通过大数据平，台接入使用风电机组实时运行数据，有效提升预测建模数据的一致性、可靠性和实效性。此外，还要加强数据质量控制技术研究。为解决个别风电机组运行数据存在断点不连续的问题，通过深入研究风电场内部风资源分布时空特性，模拟不同风电机组之间的风速关系，选取相关性最强的数据弥补缺失风速，成功还原个别风电机组缺失的风速数据。

3结语

风力发电技术是未来新能源开发中的主要发展项目，针对风力发电技术还需要进一步探究有效的技术发展方案，促进整体控制水平不断提升，促进风力发电的智能化、自动化发展。

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