风力发电电气控制技术发展探讨

薛祥

【摘  要】由于我国未来的发展在很大程度上需要依赖更先进的新型能源，因此国家相关负责人员也在努力探寻相关问题，新能源发展战略也就被提了出来，就当前发展形势来看，新能源发展战略已然成为了我国探求新型能源的指导战略，而风力发电技术作为其中重要的一个部分也必须引起相应的重视。这篇论文首先对风力发电控制技术当前的发展状况做了一系列的分析，又在此基础上给出了几点应对问题的策略。

【关键词】风力发电;控制;技术发展

就当前实际情况来看，我国虽然已经能独立的完成风电机组整机制造和关键零部件配套部件的生产研发，然而却不能独立完成合格变流器以及主抽轴承这些制造难度比较高的零配件的制造，这也使得我国在风电研发的时候依然需要走进口路径。所以我国要想更好的发展风力发电技术，就必须从细节出发，全局的角度考虑问题，做好相关技术的不断提升和创新，努力提高我国在风电技术方面的核心能力，努力攻克相关技术的难关。

1风力发电机组控制技术的发展

众所周知，当前5WM容量大小的风电类产品在我国大范围内都已经被淘汰，并且又由于我国当前已把兆瓦等级的机组投入市场，这也在一定程度上意味着我国当前已经能够独立研发兆瓦级别的风机。并且受国家经济迅猛发展的影响，最近几年我国在风电研发方面也投入大量的人力财力，这也促使了我国风力控制技术有了更好进步，在此基础上，我国自行研发的风电机组在市场销售当中的比例也有了很大的提升。對于整个风力发电机组来说，控制技术是最重要的一个部分，之所以这样说，主要有下面几个方面的原因。

1.1自然风速具有随机性和不可控性

风力发电所依靠的是大自然当中的风力，然而从实际来看，大自然当中的风力具有很大的不确定性，比如说当处于不同的地理位置时，风的速度和方向都可能会有很大的不同，并且这些差异并不是人为能够改变的，在这种情况下，风力机所产生的风能也会有很大的不同。

1.2提高风能的利用率

之所以要注重发电机组的叶片直径的规格，是为了能够更有效的提升风能的利用率，一般情况下，风力发电机组的叶片大小规格要求其直径不低于60m，不高于100m，这也决定了风力发电机的风轮的转动惯量是非常大的。

1.3自动控制技术的应用关键

自动控制技术的应用有很多方面，比如它可以在风力发电机组并网或脱网过程中发挥作用，也可以对于输入功率进行控制，抑或是在风轮主动对风时做好调控，除此之外它还可以在检测风力发电机组的故障时发挥作用。

1.4实际情况的需要

我们都知道那些风力资源较为充裕的地方一般条件都比较艰苦，因此这就需要风力发电机组的运作具有更多的效能，人们也希望其可控性和可操作性更高。当前有很多致力于风力发电方面的技术人员在努力探索和研发风力发电控制方面的技术，这也为风力发电技术的研发注入了更多的新鲜力量，因此在恒大程度上也促进了风力发电技术更快更好的进步。当前比较行之有效的是运用计算机技术去控制风电机组的运行，加之控制技术的飞速进步，因此在并网条件下运行的风力发电控制技术有了比较明显的进步。在过去其控制方式主要为定桨距失速控制，而当前其主要控制方式转变为了变桨距和变速横频控制，并且还有向智能控制方向发展的趋势。

所谓的定桨距风力发展设备指的是风力发展设备的桨叶和轮毂之间是不能活动的，也就是说桨距角是一定的，即使风速是不固定的，桨叶的迎风角的大小也是一定的。而所谓的失速型风力机指的是当风速的大小大于实现规定的风俗大小时，借助桨叶自身形状的失速特点，桨叶表面会出现涡流，这时发电机的功率大小会受到控制。这种风力发电机具有很大的优势，这主要是因为当风速不一定的时候，风力发电机的桨叶可以通过失速调节来控制整个风力发电机，其原理简单易懂。然而它也具有很大的缺陷，比如降液需要设计的比较大，这就会在一定程度上降低风力发电机的工作效率，并且也减少了风力发电机组的整体寿命。

2风力发电机组控制策略的发展

综合来看风能随时一种比较优质的自然能源，然而在开发利用它的时候会遭遇到很多不确定因素的影响。而这主要是因为风能的不确定性比较大，风速大小和风的方向都是难以事先估测的。这也给风力的开发工作带来了巨大的困难。在实际应用过程中受到风速和风的方向的影响，风力机的叶片攻角也处于变动情况，这就使得风力机叶尖速比与期望值有了一定的偏差，进而风力机的空气动力受到了影响，其传送到传动链的功率也出现了变动，这给风力发电机的效能带来了了不利，进而会影响所产生的电能质量。在组装风力发电机组时，一般使用柔性比较强的配件，这主校是为了降低风力发电机组的机械应力，然而这一行为也提高了风电机组的复杂程度，使得转矩传动模块的震荡幅度增大。当前依据控制器的不同我们主要可以把风力发电机的控制技术研究分成两个不同的类型，即传统控制方法与现代控制方法。对于传统的控制方法，它所使用的方式是线性控制方法，它主要是去控制发电机电磁转矩和桨叶叶距角，来把叶尖速比维持在最合适的大小，进而更高效的获取风能。当风速的变化情况比较剧烈时，这种方式的调节效率一般比较低。

3风电市场发展对电缆的需求

目前我国的电线电缆发展情况较为可观，日益发展的电线电缆行业也给风电市场未来的进步提供了一定的帮助。想要更好的促进对风能的利用，还要考虑对电网条件和通讯条件是否足以提供支撑，这就使得电力电缆和通讯电缆必须要符合要求，因此电线电缆也是风电市场前进发展的一个必要前提。

4现代控制方法

对于现代控制方法，它又可以细分为下面几种方法。首先是变结构控制，其次是自适应控制，还有智能控制以及鲁棒控制等。其中变结构控制的主要特点有响应速度比较快，构造比较简单并且容易操作，因此他在风电系统中被使用的相对来说比较多。而鲁棒控制的主要特点是它能够很好的处理多变量问题，并且它还可以纠正建模误差以及参数误差等问题。模糊控制与上述两种控制方式不同，它是一种比较先进的智能控制方式，他可以把专业人员所输入的知识和要求转化为对系统的控制，它可以很好的应对非线性因素所造成的影响，在被调节对象面前它可以发挥较高的鲁棒性。对于风力发电机系统来说，要想建立出比较准确的数学模型是一件非常困难的事情，这时模糊凭借着其优势也就发挥了一定的作用，并且其在风电系统的控制方面的优势也愈发显著。人工神经网络的主要特点是通过工程技术对人脑神经元网络进行模拟，它参考了神经元能够形成多个拓扑结构神经网络的特点，它是对人体神经系统的一种模拟应用。

5结束语

虽然这几年我国在风电技术发展方面有了比较明显的进步，然而这并不代表着我国在风力技术发展方面已经不需要再努力，相反，发展的同时也显露了许多急需解决的问题。对于我国很多的风力设备制造企业，其中的许多配件都需要依靠进口的支撑，这表明我国相对是落后的，也是需要进步的，究其原因，主要是我国自行研发的一些配件无法满足生产需求。除此之外，我国风电方面的标准还没有达到一定的高度，比如在风机制造方面以及对所生产配件进行检测所依据的标准也并不完善，所以我国在风力发电方面还有很大的进步空间，我国相关人员也应高度重视起来，不断提升对技术的要求，不断加强对设备质量的要求以及监管力度。

参考文献：

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（作者单位：扬州市金阳光电缆有限公司）