风力发电中的节能设计与应用

风力发电中的节能设计与应用

程晶年

大唐贵州发电有限公司新能源分公司

摘要：在当前风力发电相关科技在实际当中的运用已经是非常的普遍，而且在今后由于科技不断地发展，风能发电的科技也将开始走向进一步的发展与成熟。确定风力发电节能技术的主要设计方案和设计思路是保证后续工作顺利实施的关键，在实践中不仅要对相关的感应发电机技术设计进行分析，还要对双馈风力机运行和技术设计的主要要素进行研究，以实现更高水平的工作。基于此，本文主要分析了风力发电中的节能设计与应用。

关键词：风力发电；电力系统；节能设计；应用

引言

随着低碳生活、节约能源思想的进一步落实，人类对于清洁能源的了解也将逐渐增加，且对于新能源的使用将日益普遍。风电项目由于环境效益显著，具有较为可观的碳减排收益前景。当前的风能发电技术也越来越完善，风能发电技术具备改变能源格局、节约环保、应用更广泛等优点。因此，在实际应用时，也要充分考虑到种种不利因素，并及时采取预防措施，从而使得风力技术迅速普及。

1风力发电系统构成

风力发电主要指的是在将风能有效转化成机械能的前提下，再将机械能转变成电能的工作。在实际工作过程中，风车扇叶在风力的作用下旋转，并借助增速机提升扇叶的旋转速度，助力发电机进行发电工作。在通常情况下，风力发电过程中使用的相关设备装置被统称为风力发电机组，而将风能转化成机械能则主要依赖风轮装置[1]。

常见风力发电机组分为3个部分：风力发电机、风轮、铁塔。其中，风力机和发电机是最重要的部件，风力发电机的两大核心技术分别是变桨距调节技术和变速恒频发电技术，前者主要针对风力机，后者主要针对发电机。风力发电机由几个部分构成：一是叶片，叶片的作用是捕获风能，并将风能传递给机头，由机头实现能量转换；二是机头，机头采用永磁体作为转子，利用定子绕组将磁力线进行切割从而产生电能；三是转体，通过转体控制和调节机头旋转方向和角度，从而使叶片能够获得更多的风能；四是尾翼，大型风力发电系统中一般没有尾翼，只在小型或者家用型风力发电系统中存在尾翼[2]。

2风力发电中的节能设计

近年来，在风能等可再生能源的支持下，风力发电得到了迅速发展。在保证电网安全运行的前提下，将风能等可再生能源并入电力系统将是未来发展的必然趋势。为了更好地实现风力发电并网，在运行过程中相关人员需要充分考虑风力发电对电力系统的影响，并采取有效的应对策略。

2.1科学调度电力系统

如果电力系统发生故障时，调度人员要及时进行快速有效的抢修工作，以减少停电事故损失。在分布式风力发电并网过程中，可以通过采用功率控制方法和优化储能装置运行策略等措施提高电力系统的供电稳定性和安全性。针对分布式风力发电并网应该采用先进的控制技术，如智能电网、功率预测等技术，以提高电力系统的稳定性和灵活性。同时，为了避免风力发电并网增加电力系统风险，风电并网应该选择安全可靠的风力发电场，并且安装电流电压保护、防雷保护等安全监测和保护装置，以存储和释放电力，防止电力系统在某些特定情况下出现系统故障[3]。

2.2科学设计风力发电规模

要想有效地解答风能开发面积的多少难题，必须采取相应的对策，以解答所面对的难题，目前国内关于风能开发面积多少的探讨，首先大多依靠风能穿透功率极限比与风电场短路容量比这两个指标，来衡量风能开发面积的多少。在风电穿透功率最大极限这一概念中，必须考虑风电穿透功率多少与风电场装机容积多少和整个系统总负载多少相关，根据二者之间的比值就能决定风电穿透功率的多少，而最高限度，也正是风电穿透功率的最高点，可以体现出世界最大的风电场装机容积。

2.3车载风力发电机设计

当前，随着我国新能源汽车行业发展，大有取代传统燃油汽车的趋势。新能源汽车以电力作为能源，储能元件为蓄电池，在运行阶段由蓄电池向发动机提供电能来驱动汽车。蓄电池的电能会被消耗，需要周期性在城市充电桩为新能源汽车蓄电池补充电能。相比于传统汽车，新能源汽车在大力发展电控系统的基础上，简化了机械传动系统，大幅度节约了车辆内部空间，为安装车载发电机提供了空间条件。目前，我国已有新能源汽车企业研发出车载风力发电机，可延长蓄电池的充电周期，减少充电次数，在节约电能的同时降低电动车的使用成本[4]。

2.4变速风力发电技术

由于我国具有辽阔地域，而且有着较大的地理差异性，因此在风速变化规律以及大小等方面有着明显特征，对传统的恒速发电技术进行应用，无法使风力发电需求得到满足，而运用变速风力发电技术则可以使这一问题得到有效解决。针对变速风力发电技术展开分析，其可根据风力情况合理控制与处理风力发电机。具体而言，可结合风速不同，根据风力发电设备的具体运转情况，采取相应的控制手段，防止风速对风力发电设备的稳定运行产生影响，使风力发电频率能够保持恒定[5]。

3风力发电节能技术的应用

在新时期背景下，风能作为新能源的重要代表，在合理利用的问题上受到了社会各界的广泛关注。伴随科学技术研发与应用的不断更新，风电技术获得了快速发展，并得到了有效应用，特别是在部分偏远区域取得了良好的社会效益。

3.1从陆地向海面拓展

广阔的海洋资源以及风能的巨大潜力，加快了风能发电从陆地转移到海面的步伐。海洋中丰富的风能资源和现代技术的可行性，使海洋成为一个发展迅速的风能和电力市场。由于风能设备和风能需求的日益巨大，风能装备的运输和选址受到限制，加之海洋风能资源十分丰富，使得海洋风电场将是风能开发的又一主要目标。

与陆地风能相比较，海上风能不仅丰富，而且风向也比较稳定。新时期背景下，为了加快新能源的有效应用，可以在海上建设单机发电容量更大的风力发电站。需要注意的是，海上风电场技术还存在以下急需解决的问题：一是现阶段海上风电场电力输送仍存在一定的困难；二是建设前期工作比较复杂；三是建设投入资金较多；四是海上风电场协调控制技术有待加强；等等。

3.2在农村电力建设中的应用

在西部贫困地区，由于人们生活居住区和常规供电间的距离较远，居民用电极其不便，通过扩大供电范围来缓解供电问题既不实际也不经济。为缓解上述地方的电能供应紧张问题，可利用风能发电技术，这不仅可以降低能源成本，还能够为人类建设绿色生态家园。从风能资源的地理分布来看，越偏远、人口越稀少的地方，风能资源越多。在这些人口较少的地区，建造风电场，从而充分利用了大量的风电资源。除了向居住在该地区的居民供电之外，还可以为邻近城镇供电[6]。

结束语

我国的能源现阶段面临着极度紧缺的情况，因此需要积极调整一些有关的能源节约以及高效利用的策略，来尽可能地实现可持续发展的战略目标。风力发电产业在这样的时代背景下迎来了一个黄金发展时期，我国的风力发电将并网技术综合应用到日常工作过程当中，从而极大程度地调整了我国的能源利用格局，在一定程度上推动了我国能源的可持续发展。

参考文献

[1]孙勇,汪玉凤,赫飞.风力发电节能技术的设计与应用[J].电力系统保护与控制,2009,37(12):79-81+108.

[2]林键.风力发电及其控制技术新进展探究[J].中国设备工程,2021(13):221-223.

[3]张鸿洋.风力发电技术现状及发展趋势[J].山东工业技术,2016(01):207.

[4]史佳钰.新时期新能源风力发电相关技术研究[J].电子世界,2021(13).

[5]赵东海.风力发电技术的应用现状与展望[J].光源与照明,2022(11).

[6]包磊.风力发电电气控制技术及应用研究[J].电子技术与软件工程,2020(20):105-106