风力发电机及风力发电控制技术

2020-01-08 13:47:43
湖北农机化 2020年18期
关键词:鲁棒控制风能模糊控制

王 超

(国电电力甘肃新能源开发有限公司,甘肃 酒泉 735000)

0 前言

资源、能源的庞大消耗是摆在人类发展面前的巨大问题,在我国,快速发展一度导致了严重的环境污染问题,经过长时间的治理才最终得到了令人满意的结果,而目前面对能源的短缺,新时代如何更好地利用清洁能源,是发展的重要课题[1]。风力发电技术在我国多年的攻关下取得了较大的发展,开始成为清洁能源的重要组成部分,本文将阐述目前我国应用的风力发电技术以及风力发电的控制技术,并分析其中的优势,对未来的发展进行展望,为我国的风力发电事业提供理论支持。

1 风力发电机

风力发电技术是应对未来能源危机的重要手段,以其通过对自然能源的利用带来的清洁能源受到全球的重视。传统的风力发电机主要是垄型异步发电机、有刷双馈发电机以及同步发电机等传统发电机。

而如今,技术的发展和进步使得风力发电机的种类也多了起来,如今的风力发电技术不断进步,使得风力发电机也逐渐呈现出多元化的特点,例如新型的无刷双馈异步发电机、永磁无刷同步发电机等等。这样的新型发电机在结构上更加简化,并且提升了运行效率,使风力发电机对能源的利用率得到了提高,结合先进的风力发电控制技术,在如今的风力发电领域开始逐渐推广使用。

2 风力发电控制技术分析

2.1 H∞鲁棒控制技术

H∞鲁棒控制技术是以Hardy空间作为理论依据的,借助个性别指数才能够实现对无穷范数的最大优化,使控制器具有强大的鲁棒功能。H∞鲁棒控制能够实现从护理多变量角度出发,借助科学的数学逻辑,避免建模过程中出现的误差[2-3]。在风能激励的情况下,H∞的相应范数最小,系统的输出能够被控制在一个十分稳定的范围内。对风力发电机组而言,H∞鲁棒控制技术十分重要,如果风向和风速并不稳定,而且频繁改变,就可通过H∞鲁棒控制原理来控制变速恒频的风力发电系统,实现系统对风能的快速跟踪,以最大限度地提高风能利用效率和捕获风能的效率。

2.2 模糊控制技术

模糊控制技术是风力发电控制技术领域当中在智能方面具有一定代表性的技术。模糊控制技术的技术理论是模糊推理和语言规则,是新时代开创的高级控制技术,这种技术在应用过程中,其模糊推理的技术理论使其不会受到线性因素的影响。应用模糊控制技术的风力发电机系统在过去常规技术的基础上进一步提升了风能的利用效率,并且实时追踪最大功率,同时,在变速恒频方面也颇有优势。借助模糊控制技术多方面的优点,目前,在该技术的发展过程当中开始逐渐尝试融入人工智能等先进技术,带动该技术的智能性得到进一步地提升。

3 风力发电控制技术的发展前景

3.1 海上风电场技术

内陆地区的风力资源受到很多条件的制约,如地形环境、天气气候等,相较于内陆地区,海上环境的风力资源十分丰富,而且对于风力发电来说十分重要的风向问题也很好解决,海上的风向更加稳定,环境较为单一,不会对发电稳定性造成太大的影响,因此,海上风电场的建设是未来发展的重要方向。但目前在海上风电领域很多技术还没有得到有效地解决,例如风电系统保护技术、海上风电场协调控制技术、海上风电场运输技术,因此,在这些重要问题得到解决之后,海上风电场将会成为风力发电的重要来源。

3.2 最大风能的捕获技术

使风力发电机的转速达到理论最大值是目前技术领域研究的主要方向,为了在保持最大转速的同时能够保持风力发电机的稳定性,就要持续、实时地进行并网开关调节。持续地调整发电机的扭转功率和桨距是风力发电机在运行过程中获得最大运转效率的主要手段,只有这样才能让风力发电技术迅速发展。

3.3 大容量的风电系统

目前,电力资源是维持社会运转的基本能源,人们对电力资源的需求量也在不断增加,风力发电系统当中重要的设备便是大容量的风电系统。要使电力能够最大程度地存储,使风力发电机发挥最大的试用效率,使电力资源能够真正地得到有效使用,为风力发电带来最大的经济效益。但大容量的风电系统是横亘在目前风电研究领域的一大难题,难度较高,但是如果该技术得到了突破,将会带动风力发电行业向前迈进一大步。

4 结语

本文简要阐述了风力发电机以及风力发电技术,强调了风力发电控制技术对于风力发电系统的重要性,同时,对目前热门、新兴的风力发电控制技术做了分析,并展望了未来风力发电的发展方向。总体来看,目前阻碍风力发电的主要因素还是技术,很多技术难关没有被攻克,导致风力发电技术不能带来更多的经济效益,也无法提供更多的清洁能源,希望通过本文的总结和阐述,能够为风力发电的技术突破带来一些理论参考。

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