风力发电技术与功率控制策略探析

许贞贞

摘  要：现阶段，我国能源紧张问题越发严重，使得开发新能源逐渐演变成了社会热议的话题。与化石能源和核力发电等相比之下，风能属于经济环保、可再生的新能源。基于此，本文主要探究了风力发电技术和功率控制措施，旨在推动我国风力发电实现更好的发展，缓解能源压力。

关键词：风力发电技术;功率控制;新能源

二十世纪就已经有人开始研究风力发电，在多年的探索与研究过程中，以飞机旋翼技术为参照，研发出各种风力发电设备，该设备研发出来后最初主要在风力较强的海岛上进行运用。现代社会中，这一技术日趋完善，且得以广泛推广运用。现阶段，我国风力发电产业在整体水平方面得到了较好的提升，并取得了许多成果。但是，因为起步时间晚，和发达国家相比之下，我国在风力发电技术方面进步空间巨大，对此探究风力发电技术与功率控制策略意义重大。

一、风力发电技术的原理分析

风力发电则是利用风能，巧妙地将其转变为机械动能，并将其转变为电力动能。表现为，通过风力推动风轮叶片旋转，借助于增速机，促使旋转速度加快，进而实现发电机发电。风力发电过程中所用到的装置被叫做风力发电机组，主要由风轮、发电机、塔架构成，同时还涉及变速箱、控制箱、偏航系统、冷却系统、安全控制系统等。其中，风轮是风能转变为机械能不可或缺的部件，由两只及以上的螺旋形桨叶构成。风作用到桨叶上后，桨叶会形成气动力推动风轮转动。为了能够确保风轮可以对准风向，还应在风轮后安装与风向标相似的尾舵。塔架属于支撑风轮、发电机以及尾舵的架构，塔架高度的设置，需要根据地面障碍物影响情况，准确预估风轮直径大小。发电机的作用表现为将通过风轮获取到的恒定转速，利用升速传递的作用，确保发电机处于均匀运转状态，最终将机械能转化成电能[1]，风力发电机原理图如图1所示。

图1  风力发电机原理结构图

二、风力发电功率控制的措施

（一）风力发电机控制

对于风力发电技术功率而言，其控制的关键在于借助风力发电机，精准地控制功率输出情况。针对风力发电机来讲，主要选择使用双馈异步风力发电机，其能够结合风速变化进行调整，促使风力发电机始终处于最佳状态，并有利于提高风能利用率。并且，双馈异步风力发电机运行时应有效控制馈入的电流参数，维持输出电压与频率始终处于一致性，对电网功率因数进行准确地调节，确保整个系统始终处于稳定状态[3]。

（二）風力发电机变桨距控制

在安装结构方面，风力发电机组结合风轮叶片以及轮毂，能够划分成定桨距风力发电机以及变桨距风力发电机[4]。其中，前者是在轮毂上安装叶片，具体工作时，桨叶不会出现角度方面的变化;后者在工作过程中，需要解决风速出现变化后，桨叶自动调节功率以及风力发电机的制动功能。具体表现在以下方面：其一，对于变桨距风力发电机在叶片与轮毂间而言，主要采用非刚性联结的方法，进而能够结合风速对叶片与轮毂的角度进行调整;其二，当风力超过了风力发电机切出风速的状态时，会停止工作，桨叶则能够可在风力机停止时对风力机进行有效保护。

（三）风力发电机偏航控制

对于风力发电机组控制系统而言，偏航控制系统较为重要，由偏航轴承、偏航制动器、偏航液压回路、扭缆保护装置等构成。偏航控制系统与风力发电机组控制系统协同作用，确保风轮维持在迎风状态中，进一步强化该机组整体安全性能。同时，风力发电系统主要分为

被动迎风偏航系统、主动迎风偏航系统。其中，被动迎风系统属于一种中小功率风力发电系统，尾舵是关键性控制部分，风力产生变化后，便可被动迎风;主动迎风系统则主要应用于大功率风力发电，借助下风向风向标信号，对风向进行主动控制。由于风经常出现变化，所以为了能够促进风能使用效益的提高，需要持续转动方向，确保风轮维持在正面迎风的状态中。具体发电时，下风向和风向仪精度是常见的影响因素，难以做到100%对风。运行时，当两风电机桨叶受力不相同的状态下，会出现机组振动以及叶片疲劳的情况[5]。所以，提高对风精度十分关键，需不断增强科研力度，制定更加高效的功率控制措施，以此来获取最大化发电效益。

三、结语

综上所述，随着风能运用范围的不断拓宽，风力发电技术正在向着降低成本，提高功率的方向进行发展，并由陆地风力发电向海上风力发电进行转变。所以，为顺利实现风力发电规模化，应对发电技术进行积极的创新，提高风力发电效率，并根据实际控制功率，优化发电机组内部机构，让风力发电电量更加高效和稳定。同时，社会逐渐加强了对风力发电等环保型能源应用的重视，有关部门需增强对风力发电的宣传和推广，全面贯彻落实党中央精神，顺应现代能源发展趋势。

参考文献：

[1]孙娜，马会贤.基于风速的风力机功率控制研究[J].科学技术创新，2020（36）：183-184.

[2]庹瑾，罗冰冰，刘岑岑，李艳，杨骥勋，张纯江.非理想电网下直驱风力发电功率和电流平衡控制[J].河北工业科技，2020，37（05）：343-351.

[3]张宏进.风力发电系统控制技术应用研究[J].中国新技术新产品，2019（14）：21-22.

[4]袁雅琳.风力发电技术与功率控制策略[J].电子技术与软件工程，2018（21）：208.

[5]郎泽萌.关于风力发电机及风力发电控制技术分析[J].科技风，2020（23）：133.

注：西安航空职业技术学院创新团队（KJTD21—002）

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