关于大型风力发电机组控制技术分析

林博伦    ,严本碧   ,陈祥

温州市能源发展有限公司

温州市能源发展有限公司

温州市绿能电力销售有限公司

浙江省 温州市 325000

摘要：随着社会的发展和社会的进步，人们对能源的要求也越来越高，新型能源的产生恰好适应了社会发展的要求，既能做到循环使用又可以通过自然环境再生。取用方便又没有污染。风能就是其中一种被人民广泛应用的新型能源。随着我国对能源的需求量不断增大，风力发电工程在我国的建设量也在不断上升。现阶段，技术人员正在通过对发电机组的工作原理实现对大型发电机组的控制技术，通过这种技术实验验证了对大型发电机组控制技术的可行性。

关键字：大型；风力发电；发电机组；控制技术

随着人们对电能需求量的增加，风力发电工程的单机工作量也在不断增加，风力发电工程的建设任务也在不断增加，对风力发电设备的风电渗透率的要求也在不断提高。近几年风力发电工程已经不仅仅要对风力发电现场的正常状态进行监管还要求实现风力发电设备与电网系统的协调运转，以此来保证风能的转化率和电能的利用率。这就要求技术人员对大型风力发电机组的设备实行控制技术。但是目前我国的控制技术还停留在对传统设备进行研究使用，缺乏对大型风力发电机组进行控制技术。本文针对大型风力发电机组使用控制技术的可行性进行了讨论，希望能够为风力发电工程做出一些贡献。

一、通过研究风力发电的技术原理来实现控制技术

风力发电设备的能量转化率是由风机运行系数决定的，风机系数的高低决定着风力发电设备能源转化率的高低，所以风机的高效运行能够保证风能的利用效率。然而高效运转的风机的风能捕捉率又由风速和风轮的转速决定。风力发电机组的工作由风力机、发电机和其他辅助机构共同构成。通过各个部门的衔接和互相保护实现风力发电设备安全稳定的运行，其中风力机是靠风力叶片的旋转来对风能进行捕捉再通过机械能的转化变成电能。不同类型的风力机对风能的捕捉率和转化率是不一样的，目前风力发电工程常用的风力机通常都是水平轴式风力机。即使风力机全速运转也不能保证风能的转化率。所以在进行风力机的设计时只能提高风力机的捕风能力。发电机是实现将风能转化为电能的核心设备，但是随着社会的不断进步，风力发电设备对发电机的要求也在不断提升，发电机的工作原理也从最初的定速恒频技术转变为现在的变速恒频技术。不同的发电机对能量的转化效率也不同，通过控制技术对发电机的转速和机械效率进行控制，能够有效地提高风力发电设备的发电率。其他辅助机构是保证风力发电设备能够高效稳定运行的基础，风力发电设备的工作起到了辅助支撑的作用，保证了风力发电机组在工作的过程中的工作效率及安全性。由此可见，通过对风力发电设备的结构进行分析，从而引用控制技术，是目前实现能源的合理利用以及可持续变化发展的基本要求，能够帮助我国的风力发电技术能够与国际水平接轨或者赶超国际水平，

可以有效地提高电能的转化率，实现风力发电机组和电网系统的相互协调，确保被转化电能的质量。

二、通过对控制算法理论分析验证控制技术可行性

风力发电技术目前应用的算法主要有括自适应反步控制算法和无源控制算法。要想提高风能的转化率就要实现风力叶片对风的捕捉能力的最大化，所以就需要用自适应反步变成来实现对大型风力发电机组的控制技术，帮助大型风力发电机组提高工作效率，现在对发电机的使用情况来说，一般都会根据环境要求和工程技术要求来对发电机实行外部电源连接。更多型号生产部件的出现为大型风力发电机组的运行模式提供了更多的可能。可以在反复的应用和测试中对它的安全性和工作效率进行验证和监测，从而选择更加高效稳定的部件来支撑电机的正常运转。通过自适应反步算法对大型风力发电机组的各种数据进行计算，实现了对大型风力发电机组实行控制技术，提高了风能的利用率。无源控制算法通过对风速与额定风速的计算来实现对发电机组的控制，通过对实际风速的捕捉来进行风能捕获功率的设计，从而提高风能的转化率，保证风力发电机组的正常工作效率。由此可见无论是对自适应反步控制算法的应用还是对无源控制算法的研究，都更加注重控制系统的应用，通过控制系统对风力机的捕风效率和发电机的转化率进行有效的控制，可以满足目前的能源供给量对大型风力发电机组的要求，也能保证大型风力发电机组能够更加安全稳定的运行。提高了我国的风力发电事业在国际上的竞争力和影响力，为我国西部地区的能源供给量提供了保障。是适应我国可持续化发展政策的有效途径。

三、通过风能的利用效果验证控制技术的可行性

通过大量的实验观察可以知道，在风速比较平缓时能够最大的保证风力机对风能的捕捉效率，在仿真的实验环境中通过唯一变量实验对安装了控制系统的大型风力发电机和没有安装控制系统的大型风力发电机的风能利用率进行对比发现，安装了控制系统的风力发电设备对风能的利用率较强。能够有效地节约风能的同时又可以提升电能的产生率。所以可以证明控制技术应用于大型的风力发电设备是非常可行的，它可以帮助成千上万的大型风力发电设备更好地运行。而且控制系统的安装并不会对发电机组原有的机械结构产生影响，这种控制技术虽然增加了风能的捕捉量但是也增加了风力发电事业的繁琐性，对物理数据的依赖较重。可能会因为数据错误而产生故障，所以在对控制系统进行使用时要安排专业的人员对控制系统进行定期的检修和维护，以此来保证控制系统能够安全稳定地运行。通过大量的实验证明，对风力发电机组进行控制技术的安装，不仅可以提升风能的捕捉效率，提高了风能的转化效率，还可以对大型风力发电机组的能量进行提升。另外在大型风力发电机组的周围风速比较不稳定时，可以为风力发电机组提供更加稳定高效的工作方式，对风力发电机组的优化工作也提供了帮助。有利于在节约能源的要求下捕捉到足够的风能来进行能量转化，这对我国的风力发电事业的发展提供了技术支持。推动了我国风力发电技术的不断进步。保证了我国的电能供给量和风能利用率。为我国能源的可持续化发展和循环利用做出了贡献。保障了我国西部地区能源的稳定性和电能的输送效率。为电网系统解决了一部分能源供给压力，使电网系统和风力发电系统能够更加高效稳定地工作。

结束语：

本文通过对风力发电控制技术的研究和探讨验证了对风力发电工程实行控制技术管理，在很大程度上增加了风力机对风的捕捉能力，增加了被捕捉的风能的利用效率，还为大型的风力发电机组节省了很大的能量。本文通过对大型风力发电机组的工作原理进行分析，验证了对大型风力发电机组实行控制技术有利于提高能源的转化率，降低发电机组在工作过程中造成的能量损失。还通过对控制算法的理论分析来确认风力发电机组在应用控制技术之后可以进行更加高效的能源转化通过对大型风力发电设备安装控制系统，可以保证我国西部地区发电基地发的风能利用率和电能的转化率。同时通过最后的利用效果验证了以上的理论分析，证实控制技术应用于大型风力风电机组是有利于风能的转化率有利于提高能源的利用率。是实现风力发电高效利用的有效途径。

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