风力发电及其控制技术研究

高磊 蔡应森 天奥迪 熊牛兵 孙赟

摘 要：随着我国新能源的发展，我国风力发电产业已进去快速发展时期。该文章通过论述风力发展的现在的情况，来大致谈论风力发电控制技术的探索趋势，还有其没有解决的问题和解决办法。

关键词：风力发电;现状;控制技术

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.05.175

如今，人们解决能源和环境问题迫在眉睫，有些资源有限，还会产生许多污染。所以，世界各地都在关注可再生能源，而风电有许多优点，所以，利用可再生能源已成为各国的重点发展方向。我国的风能资源并不匮乏，所以开发潜力很大。我国的风力发电产业和控制技术的发展很快，因而，通过分析现阶段我国风力发电的情况和控制技术水平的发展情况，为实现可持续发展战略提供一些有价值的信息。

1 我国风力发电的现况

我国风力发电的发展在技术方面上分为三步，一是引进新技术，二是把技术消化吸收三是进行自主创新。现如今，在这方面我国以快速发展起来。例如，我国的风力制造业不断提升。还有随着国内5WM容量等级风电产品的不断改进，我国的兆瓦级机组在风力发电市场被大量使用。虽然我国的风力发电机组制造业和配置零组件的发展足以满足所需，但是一些高级配置仍然需要从国外进口。所以，培养自主创新能力和不断探索新技术迫在眉睫。

目前，是创新的年代，是需要快速发展的时代，新能源就是一个活生生的例子。作为新能源的一个重要部分，风力发电近年来的发展越来越好。全球的能源越来越少，之前的能源已经不足人们也已经意识到了这个问题，风力发电无污染，施工时间比较短，投资也不多，而且需要的地区也不多，这就使得各个国家对其越来越关注。在风力发电系统中，并网逆电器是一个非常重要的装置，其特性的好坏决定了发电是否灵活。随着信息技术的发展，人们也将风力发电系统做出了很多改变，使其性能得到了很大改进，促进了其进一步发展。

2 风力发电的控制技术的发展

风力发电的控制技术是综合许多学科的一项工程技术，比如：电学、力学等。

2.1 风力发电机组控制技术的发展

控制技术极其重要，它是决定发电机组可以快速运行的关键，以下是几条原因：

（1）风力机得到的风能是不能控制的，有些随意。因为平时的风速的方向和大小受大气和地形的影响而变得随机和难控制。

（2）风力发电机组的的的风轮有很大的惯性，因为它的叶片直径在一定范围内，更好地利用了风能。

（3）自动控制在多方面也能更好地被利用，比如在风力发电的并网和脱网时。

（4）风力发电所需的风力所在的地方都是比较偏远的，一般在海边，工作人员想采用无人近距离的监控的方法来控制比较随机的风力，这就需要风力发电机组变得更好。

有些技术在应用到风力发电的的领域后，其它的控制技术也在不断的发展。并且，控制方式也不再单一，向着多方面发展。

定桨距型风力机就是桨叶与轮毂的连接是无法改变的。当风速高于额定风速时，用失速特性，限制发电机的功率就是失速性。而失速特性是气流的攻角达到一定时，就会有涡流。失去调节型有许多优势，因为外界因素改变输出功率时，利用桨叶的被动失速调节不做任何控制，极大地简化了系统。但是它的叶片很重，有些部件所受的力有些大，所以风力发电机组的效率很低，也会造成重要的部件被损坏。

近年来，我国找到了一种新型风力发电系统，也就是变速恒频风力发电机组，它的很多性质都不受到外界影响。它同恒速风力发电机组比较，其优势是能在风速低时跟踪风速变化，在使用过程中可以更好的使叶尖速比达到适中，在风速比较快时，可以使機组正常地运作。前者用变桨距调节和励磁控制使得正常运作。在风机发电控制技术发展的进程中，输出功率比额定功率大时，机组就会利用风速来改变发电机的转差率，达到最优的叶尖速比。该机组的优点是使额定功率得以保证并且输出功率趋于稳定状态。

2.2 风力发电机组控制策略的发展

风力发电需要风能，但是风能比较随机它的大小和方向不可控，就会使得叶片改变方向，叶尖速比也达不到标准。风力机的效率也会降低，输入功率也会受到影响，更严重的，会使得其不稳定。风力发电机组的部件有柔性，可以减小压力，不过，会使系统变得复杂会使有的模块震动。现如今，控制器有两类，一是传统控制，二是现代控制。前者的基础是数学模型，可以更好的提高风能的利用率。但在变化过快时，就没办法发挥到最好。

2.3 现代控制方法

现代控制方法有更多，比如鲁棒控制，它可以解决多变量问题，使误差减小，变得更准确。而变结构控制可以很快回应，步骤简化，能更好地实施。这就使得它普遍被使用的原因。还有模糊控制，是智能地控制，它不需要数学模型就可以排除干扰。解决了数学模型不容易得到的问题，这种控制方法也被学者注意起来。人工神经网络是利用工程技术去模仿人的脑神经元的特点和构成的一种系统，人们用人脑神经元建立各种各样的扩展结构和网络神经，从而建立一个生物网络神经的仿真版，为控制风力机在风速较低时的距离，可以采用网络神经的学习特点。

3 结束语

如今，我国的风力发电产业在逐步提升，但是，仍然还有许许多多的问题等着被解决。一些风力发电企业，在不断探索创新的过程中，许多的不了，数据，代码等无法满足，这就要进口大量外国技术。不仅在风力发电机的控制系统方面，还是在制造方面，都要从外国购买很多的所需品。此外，一些重要的零部件，我国风力发电技术还达不到别的国家的程度，其规范性也达不到要求，我国的零部件的质量还不够好，寿命也不是很长。我们发展风电产业，就要引进外国先进的技术，汲取外国先进技术，融入到已有的基础之上，不断创新，使其更规范化，投入大量资金，建立健全相关政策。

参考文献：

[1]黄建峰.全球风力发电的现状及展望[J].动力与电气工程，2013.

[2]方永，胡明辅.风力发电的现状与进展[J].可再生能源，2013.

[3]刘彦东.风力发电现状及对策[J].内蒙古石油化工，2012.

安徽三联学院2017省级大学生创新训练计划项目（201710959017）

*为指导老师