风电电气工程自动化中的问题和解决办法分析

石良策

五凌电力有限公司 湖南 邵阳 422000

在全球资源枯竭的形势下,风能作为一种清洁的、可再生的自然资源,被广泛应用到生活和生产中。与传统的煤、石油、天然气等资源不同,风能属于一种可再生资源,不会随着使用而减少,且我国风能资源相对比较丰富,根据全国的风能资源普查结果显示：中国陆地风能距离地面10m高度的经济可开发量高达2.53亿k W,近海地区的风资源比这一数据明显升高了3倍左右。在这种情况下,随着风能开发技术的不断发展,风力发电已经成为我国继水电之后的最重要的一项举措。

1 风电电气工程自动化

1.1 风电电气工程自动化 风力发电是利用风能进行发电。风力电气工程自动化,顾名思义就是从电力生产到电力消费的每一个环节、每一个层次中都充分利用了自动化进行控制。在这一过程中,涉及到了大量的电子信息技术,如：电力电子技术、网络控制技术、计算机技术等。与其他的工程相比较,风电电气工程自动化具有较强的复杂性、综合性,是电气信息领域的一个新兴领域。在新的形势下,随着生活、生产用电量的急剧增加。在这种情况下,只有通过电力工程自动化,不断提高电力系统的运行效率,才能更好推动我国经济的进一步发展。

1.2 风机控制系统 在整个风电电气工程自动化系统中,风机控制系统最为关键,是实现风电工程自动化的关键性设备。通过风机的控制系统,可实现对风机工作进行良好的限度,并根据实际情况对其进行自动调节,以最大限度的捕获风能,并在此基础上保证电网兼容性良好的。一个风机控制系统,主要包括四部分,即：监控系统、主控系统、变桨控制系统、变频系统。风机控制系统运转顺利与否,直接关系着风电发展前景。

2 风电电气工程自动化中存在的问题

目前,风力发展已经在我国得到了广泛的应用,风力发电的能源占比越来越高。但是,在风电发电的过程中,由于风能快速发展、大规模风电机组的投入运行导致负荷不稳定,电网配套跟不上,调峰能力不匹配等问题,以至于风力发电吸收和消纳一直以来不能达到最佳状态。具体来说,我国风电电气工程自动化过程中初期,主要存在的问题主要有以下几方面：其一,电网适应性。在大多数风电电气工程自动化中,频繁脱网现象较为严重,严重影响了风力发电的稳定性。而在研究中发现,导致风电电气工程自动化出现频繁脱网的主要原因有：电气工程自动化系统中设备本身硬件存在一定的缺陷,恢复期间,整个系统处于暂太弱生存性；风电场的保护策略、保护方案无法避免电网波动机组并网要求,以至于风电机组电网适应性较差,在电网故障期间恶化电网调节能力。其二,风电机组故障。风电机组故障频集中表现在以下几个方面：(1)风轮故障,在风电机组中,风轮负责捕获风中的能量,主要由叶片和轮毂组成。在发电过程中,叶片在气动力、重力和离心力的作用下,常常出现叶片挥舞、叶片摆振故障,湍流容易一起机组振动停机和设备故障,山地风电尤为明显。(2)变桨系统故障,变桨系统是风电机组调整桨叶吸收风能的重要组成部分,根据变桨系统驱动力的不同,又可进一步具体划分为液压变桨和电气变桨。(3)齿轮箱故障,齿轮箱作为传统双馈机组的重要增速传动部件,常见的故障有断齿、断轴、齿轮磨损、渗漏油、散热等故障。(4)变频系统故障,变频器作为风电机组发电机和电网连接部分,是风机机组并网和提高电能质量的重要组成部分,主要故障原因为环境湿度、散热不良造成变频设备故障

3 风电电气工程自动化中问题的解决措施

针对风电电气工程自动化过程中存在的主要问题,笔者认为可从以下几方面进行有效的解决和完善：

3.1 电网适应性较差有效解决措施 根据引发风电电气工程自动化出现脱网的原因,应做到以下几点：第一,确保风电机组具有优秀的低电压穿越能力。第二,不断提高风电场动态无功补偿装置的性能,以有效确保风电场的容量、配置与相应速率相互满足。第三,全面提升风电机组对电网的适应性。对风电机组中的主控定值、电压保护等各项数据进行详细的分析研究、优化调整。第四,完善风电场汇集系统中小电流接地系统。第五,提高风功率预测的准确性,准确的对未来风况及风力发电机组的出力进行预测并上传调度,提高风力发电的电网竞争能力；第六,研究布局风电场储能技术,配套储能设备,增强风力发电场的调峰能力,提高设备出力稳定性。

3.2 加强风电机组维护、检修及诊断 针对风电机组运行过程中出现的故障问题,除了进行故障检修之外,最重要的是加强风电机组的定期检修、日常维护工作及设备诊断技术,以最大限度降低风电机组的故障发生率。第一,定期检修。定期对风电机组进行维护检修,有效提高整个风电机组的运行效率。第二,日常维护。在风电机组的日常维护中,及时解决设备存在的隐患及缺陷。第三,设备诊断技术,在设备重要位置进行在线振动监测,对齿轮箱定期做好油样检测及内窥镜检测等技术,及时掌握设备健康状况并采取相应的预防措施,保证设备安全稳定运行。

4 结语

综上所述,随着风力资源的进一步开发,以及风电机组的大规模运行。受到多种因素的影响,风电电气工程自动化过程中暴露的问题日益增多,严重影响了风电发电的安全性和经济性。在这种情况下,必须要针对性采取有效措施,降低风电电气工程自动化过程中故障频率,有效提升整个电力系统的运行效率,以最大限度保证社会生产、人们生活的正常用电。