新时期新能源风力发电相关技术研究

魏斌强

三峡新能源大柴旦风电有限公司 730050

摘要：中国陆地面积大，海岸线较长，与其他国家相比，风能资源占有优势。风能是对太阳能资源的间接利用，其在开发过程中占用耕地少、污染小，但储量较大，是实行可持续发展策略的重要组成环节。近年来，人们的生活水平不断提升，也加快了风力发电的发展速度。基于此，本文就新时期新能源风力发电相关技术进行详细探究。

关键词：新时期；新能源；风力发电；相关技术

中图分类号：TM76文献标识码：A

1 引言

人类的进步和发展离不开工业化的改革进程，在工业化的道路上，人们离不开能源的依赖和开发。从煤炭到石油，人们对其的开采和利用极大地加快了社会的工业化进程，推动了社会的进步，改善了社会的生活生产方式。不过在资源的无休止开采和消耗上，环境生态问题也日渐突出。人们利用资源改善生活方式提高科学技术水平，最终还是要利用科学技术来改善生活的环境，因为美好健康的自然环境是我们人类赖以生存的必要前提。

2 风力发电

2.1 概述

风力发电的主要原理是驱动风力机叶片在风中旋转，然后在助推器的帮助下提高其转速，以此来为发电机运行提供足够的动力，促使发电机发电。根据风车技术研究发现，在风速为每秒钟三公尺的微风条件下，风力发电便可以实现。在当今，风力发电已经逐渐成为了一种主流的发电方式，因为这种发电方式既不会面临燃料问题，也不会对环境造成污染，所以其应用前景十分光明。

2.2 技术优势

（1）经济性价值高。人们对风能的使用可以追溯到古代。近年来，随着人们对风能重视程度的提高，风能利用技术发展迅速，在发电领域得到了较好的应用。目前在我国一些风能密度较大的地区，风力发电的成本已经接近于传统火力发电的成本，因而其经济性得到了显著的提高，并且随着风力发电能力的提高，其建设与运行成本还将进一步的降低。（2）建设工期短。与其他发电技术的应用相比，风力发电系统建设周期短，可在短时间内实现区域供电。随着风力发电技术的快速发展，风力发电系统的组建已经逐渐趋于标准化，一般风力发电站的建设可在较短时间内建设完成并投入使用。此外，在我国一些偏远山区，风力发电技术的应用可有效满足当地分散性的电力需求。（3）环保性好。风能是一种可再生的清洁能源，通过加大风能利用技术的研发力度来提高风能的利用率，可以减少化石能源的使用量，进而改善传统能源使用造成的环境污染问题。随着近年来国家大力推广风能利用技术的应用，并从宏观政策层面降低煤炭资源的使用量，我国环境情况得到了显著的改善。

3 新时期新能源风力发电相关技术

3.1 发电机控制技术

目前，风力发电机组主要有异步风力发电机组、电励磁同步风力发电机组、永磁同步风力发电机组等，从早期带齿轮箱高速传动部件的双馈式风力发电机到不带齿轮箱而是将风机主轴与低速多级同步发电机转子直接相连的直驱式发电机，再到更加集成、结构紧凑的半直驱变速变桨风力发电机。在具体的风力发电机制造过程中，采用更加集成设计和紧凑型结构的风电传动系统对发电机进行制造，以此来达到提升效率、降低成本的目的。同时，在对风力发电机的具体控制过程中，应通过全功率矢量法进行控制，解除其直轴电流和交轴电流之间的耦合，以此来实现系统功率因数的降低，让风力发电机得到良好控制。

3.2 智能控制技术

在在自然环境中，风速和风向是不确定和不稳定的因素，但它们是风力发电过程中极其重要的因素。对此，可以将最优控制智能技术应用于风力发电控制系统，实现对风速感应设备、发电机等的控制，及时获取风速、风能变化数据，将其保持在稳定状态内。传统的风力发电控制系统较为落后，再加上发电机组运行环境较为恶劣，需要控制系统实现机组启停、发电控制等功能，并且很难构建风速线性模型，在一定程度上提升了工作人员的工作难度。将最优控制智能技术应用于风力发电控制系统，能够有效明确风速捕捉点以及风速平衡点，构建专业的线性模型，对相关数据、数据变化之间的关系进行高效控制。同时，为了避免数据之间的冲突，应用智能技术可以结合实际情况进行调整，优化线性模型，保证数据的准确性，并且在扩展矢量控制动态模型的情况下，还能设计出调节器的最优输出功率。为了避免风速测量失真，还可以对变流器的速度进行控制，进而控制发电机。为了获取嘴阀风能，可以将反馈线性化和跟踪控制系统应用于风力发电控制系统，跟踪和控制发电机转子转速以及风速变化，采用最佳叶尖速比方法，保证最大限度地获取额定风速、风能，实现发电机的输出功率控制。

3.3 无功补偿技术

在在风力发电系统的运行过程中，由于电感元件的影响，往往会发生功率消耗。当电压通过感应元件时，仅消耗无功功率，所以感性元件的两端并不会出现电压变化，如果测量到其两端电压比较高，则说明感性元件中通过的电流很大，元件设备也极有可能被损坏。对于此类情况，在进行控制的过程中，可以适当进行系统的无功补偿，以此来实现谐波作用的有效遏制。在无功补偿过程中，最常用的方法是电容投切法，但是， 应根据实际情况来确定投入的电容量，以此来避免电容量投入过大而产生电压谐波。

4 新时期新能源风力发电的发展

4.1 海洋风能技术

中国的风力发电系统技术通常用于建造陆上和海上风力发电厂。然而，在建设地面电厂的过程中，由于社会用电需求的增加，沿海发电厂的规模继续扩大，占有大量土地资源。此外，大多数地面发电站离城市很近，城市的高建筑很容易影响地面发电能力。风能系统的控制技术不能优化，导致风力发电效率低下，经济效率低下，导致土地资源的浪费。但是随着风能系统管理技术的发展，相关专家开始采用风能技术在海上使用风力发电系统。海上风力与陆地不同，它有更丰富的风力资源，从上述研究，风力发电机的最佳原理可以看到，风力发电是由叶轮收集，这是影响风力发电机最佳运行的原因之一。在建设海上风力发电站时，风力发电机收集的风力发电是陆地收集的风力发电的1.5倍。然而，建造海风发电站的费用很高，采用海洋风力系统管理技术，尚未达到成熟程度，需要进一步研究海洋风能技术。

4.2 大容量风电系统

随着社会对风力发电技术的日益重视，近年来投入使用的风力发电系统规模越来越大，结构也越来越复杂。但是，现阶段我国在大容量风力发电系统的开发和应用方面还存在较多的不足，目前仍有许多技术难题未能有效攻克。同时，现代风力发电机组单机装机容量的不断加大，也导致风力发电系统结构设计以及控制系统的设计变得更加困难。未来，随着各种新材料的出现以及加工工艺的创新，大容量、高可靠性和高性能等要求都可以在风力发电系统中实现。此外，大容量的直驱式永磁同步发电机也将是未来风力发电技术的发展方向之一。

5 结束语

综上所述，在新形势下，人们转向了可再生、绿色的新能源的开发利用，与建设美好生活环境的新时代要求所契合。新能源完美地替代了传统能源的使用，风电新能源就是新能源的代表，从长远来看，风电新能源资源丰富充盈，成本还低于传统的能源，在开发上还比较便利可行，成了现在新能源的重点研究方向。希望有关单位人员继续攻坚克难，推动风电能源的利用和开发，更好地造福人类。

参考文献：

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