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摘要：随着经济的发展，能源问题越来越严重。为了有效缓解能源压力，人们加大了新能源的研发力度，其中风能作为一种新型清洁能源已经显示出巨大的应用价值。风力发电的电气控制技术越来越成熟并逐渐得到应用。因此，探索风力发电的电气控制技术及其应用具有重要的现实意义。
关键词：风力发电；电气控制；技术；应用
导言
目前在世界能源可用量不断下降的趋势下，世界上各个环保组织正呼吁国家朝着建设可循环能源的方向发展。一时之间，太阳能发电、水力发电、风力发电能新能源的发展趋势正逐步上升。本文所要着重研究的就是风力发电技术。综合来讲，风力发电的核心能源在于风，但风能又是一种比较不稳定的自然能源，因此多数技术人员在创建风力发电厂时，就会格外注重对自然影响因素的规避。因此对风力发电电气控制技术进行研究，具备提升风能利用效率的实际作用。
1风力发电电气控制技术概述
就现实情况来看，风力发电与其他发电模式相比存在较强的不稳定性，很容易受外界各类因素的影响，例如风速、风向、大气压强、温度等等，所以在电气控制技术应用的过程中，应当以此入手，进一步克服外界因素对风力发电过程的干扰。另外，为提高风能发电的效率，必须对各类风能发电设备对风力的利用效率进行系统的分析，提高其能量的转化率。例如我国在综合考虑风力发电叶片荷载、稳定性及其风能利用率的基础之上，将风力发电机的叶片长度范围设定在60至100m范围之内，转化效率极高。此外，由于风力发电设备运转的环境大多都较为恶劣，所以在设备检修与维护上如果单纯的依赖人力完成相关操作显然是不现实的，为此，应该合理融入远程遥感控制技术等，以此全面提高风力发电过程电气控制的实际成效。
2风力发电过程中存在的问题
2.1电网质量得不到保证
风力发电具有一定的不稳定性，这是导致电网质量得不到保证的主要原因。显而易见，风力发电主要是通过对风资源的利用而实现发电的过程，风资源本身具有很大的不稳定性，其速度以及方向均不固定，因此，若无法对其进行合理的控制，在上述两方面因素发生变化时，电力负荷以及电能均会产生一定的变化，如变化过大，超过了电网所能够承受的范围，电网质量便会受到影响。
2.2风力发电系统构成情况复杂
受技术水平等因素的影响，目前我国风力发电系统的构成情况以及动态特性都十分复杂。作为两种主要系统模型，线性模型与非线性模型在风力发电过程中均有所应用，但由于两者在功能的发挥以及对于环境的要求方面有所不同，因此采用传统的技术手段，统一对其进行技术控制，必定无法充分满足两种模式下风力发电系统的运行需求，由此可见，将新的控制技术应用到系统中已经开始变得尤为必要。
2.3电厂设备运行维护缺陷
电气设备缺陷是指变电设备、风电机系统及输送电系统在发电过程中对安全运行造成直接影响的缺陷。目前我国风电设备的运行还缺乏系统的、可预判性的设备管理体系。从运行维护角度来看，主要表现在：目前风力发电电气维护主要是定期检修和事故维修相结合，基本上是只有等到电气设备出现故障，才进行系统维护，这属于维护的初级阶段；现有的风电检测主要集中在电气设备，即控制室实时检测电机和变压器输出功率等，但对电气设备的寿命、运行隐患的元件缺乏有效的檢测，导致电气运行时不能实时了解运行状态，只能在维护时发现故障；很多风电厂的管理模式还比较粗放，借用火电、水电的管理模式，管理性不强，缺乏创新性。维护人员能力有限、工作不积极、责任心不强，这些因素导致风电设备故障较多，处理时间长，影响正常风电运行效率。
2.4 外界因素的不利影响
在风力发电系统的运行过程中, 除了发电设备自身的故障问题会影响到发电系统的稳定运行, 还存在着诸多外界因素的不利影响, 主要包括有自然因素和人为因素。就自然因素来说, 一般风力发电系统的建设都处于高水平面的地理环境, 这些地方的温度、大气压、雷雨以及湿度等自然因素的变化较为极端, 不仅会影响到风力发电系统的稳定运行, 在很大程度上也会造成风力发电系统的损坏, 严重影响到风力发电系统的正常运行。就人为因素来说, 风力发电系统的控制工作具有较高的复杂性和专业性, 若是工作人员不具备相应的专业能力和工作意识, 在实际工作中很容易出现违规操作或疏漏操作, 不仅无法有效保证风力发电系统的安全性能, 也会造成诸多的不利影响, 甚至是直接导致风力发电系统的故障问题。
3电气设备的管理与维护
3.1建立完善的技术管理体系
技术管理体系是风力发电厂运行管理体系中的重要组成部分，同时也是发电厂安全生产的有力保障。建立完善的技术管理体系应包括以下几点：
首先，要建立合理的班组平台。风力发电厂要落实各种安全生产的规章制度，最重要的就是要做好班组的管理工作。班组是风力发电厂的基层组织，属于人员最多的一个部门，在组织机构中占有重要地位，风力发电厂生产管理的安全和管理措施，都要依靠班组具体实施。加强班组的安全管理要求。班组成员只有将安全生产的思想时时放在第一位，才能避免事故的发生。建立完善的安全管理制度，班组的安全活动要做到日常化、制度化、规范化。安全活动要贯穿于日常工作中，做到工作前有安全布置，工作中有安全对策，工作后有安全总结，使班组成员形成一种强烈的安全责任意识，并在工作中熟练掌握安全知识。
其次，要提高技术人员与管理人员的素质与技能。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆根据不同的工作环境和员工的文化差异，以及不同员工的需求，指定不同的安全培训，尽量做到安全培训形式多样化，鼓励员工积极学习安全生产知识和操作规程，使安全生产由被动状态变成主动预防，在思想上和技术上适应安全生产要求。
第三，建立完善数据平台。对电气设备进行信息化管理，尽可能利用计算机技术代替人力，提高自动化水平，降低人力成本。建立运行登记制度，能够实时监控并记录每一台电气设备的运行状态，并将其整合共享，以便于电气设备的管理与维护工作的进行。
3.2注重核心设备的选型和质量保证
风力发电系统中设备如发电机组等都是比较昂贵且不易更换的，而要保证这些供电元件的质量要求，首先要规范对其的全过程管理工作。在订购相关设备时，应该十分注意其选型以及应具备的特征细节，例如110kV有载调压变压器中压侧不宜设调压线圈并且降压变压器最好能有67%及以上的自冷能力，而且优先选用已通过专业测验并检测合格的产品，并就所购产品的试验报告进行分析，并进行相应的核算工作。而在对所购元件进行出厂检测时，也要保证其各项性能在专业实验下的数值能满足实际工作的需求，并将各项实验数据制表并科学分析，而为了保证实验数据具有代表性和准确性，需要通过多次试验来积累原始数据，并将多次结论前后进行对比，以检查其是否能正常运行，而这样的检查工作应该设备投入使用后就定期开展，以保证供电系统良好运行状态，例如具体以250小时或一个月机为周期对发电机进行检查，以此来发电机工作故障发生的概率。
4风力发电电气控制技术的发展和应用
4.1主动失速发电技术
主动失速发电技术又称为混合失速发电技术，这一技术融合了变桨距风力发电和定桨距失速风力发电两种，为了治理变桨距失速发电技术中有的对成本要求过高的问题，以及治理定桨距失速发电技术中有的的风力发电效率不好的问题。在综合思考上述两种技术优势的基础上，主动失速发电技术对继承了两者的优点，也对缺点进行了改善，最后解决两种技术存在的缺点。此项技术的原理是桨距角在不同状况下的变化来操控风能的速度和捕获量。综上所述，此项技术的原理根据桨距角在不同情景下的变化去控制风能的速度和捕获量，理论上说，具有很高的运用价值，但从现实来说，这项技术容易产生严重的失速，最后使功率不受操纵，对整个电力系统的运作产生不良影响。处理以上技术有的缺点是以后风力发电领域需要探索的重点。所以，在风力发电电气控制技术以后的进展当中，在主动失速发电技术要求对其缺点进行更正，来有效改善风力发电。
4.2定桨距失速发电技术
一般在发电机组的设置过程中都要进行并网，这对于发电机组的稳定运行有着决定性的影响作用，为了提高发电机组的作用率，我国技术人员研发除了定将失速发电技术，并将这项技术应用到实际的风力发电系统中，使传统发电技术和新型发电技术得到有效结合运用，最大化确保了风力发电系统的运行轨迹。同时，定桨距失速发电技术的主要目的就是控制发电机组的功率，这就反映出定桨距的本身构建极为复杂，而且还存在着高重量和大体积等情况，在这种情况下就无法保证发电机组的运行效率，所以在一些风力等级较高的风力发电系统中并未采用这项技术，而这也是技术人员的重要研究方向。
4.3变桨距发电技术
在风力发电的过程中，如果用于风力发电的机组出现输出功率不高的问题，风能的利用率因此也会下降，对发电的效果造成极大的影响，控制风力发电机组的风速功率显得尤为重要，而变桨距发电技术的应用就是专门解决这一问题的，通过桨叶角度的改变，确保风力发电机组在风速过高的时候得到有效的控制，进一步提高风能的利用率。另外，随着科学技术的发展，变桨距的扇叶在制造时所用的材料更加轻便，使得扇叶的重量有所降低，整体重量随之下降，对应的冲击荷载也下降了，这样的做法在运行中降低了事故发生的几率，控制工作变得相对容易了很多，但是也带来另一个问题，那就是变桨距在运转中，稳定性较差成为了新的需要解决的问题，失稳问题的出现，需要投入大量的人力物力，增加了人力和物力资源的消耗，相信随着不断提升的电气控制技术水平，这一问题终有一天会得到缓解，甚至是妥善的解决。
4.4混合失速发电的应用分析
混合失速发电技术具有一定的主动性特征，即这种电气控制技术能够在风力因素的变动状态下自主进行调节活动。而混合失速发电技术装置中所特有的桨距角能够在外部条件变化的过程中，实时感受到外部风能的速率以及可捕获的实际状态。但就目前混合失速发电技术的发展程度来看，该技术在稳定发电功率的过程中还明显存在着欠缺现象，即失速现象。失速情况下，发电站便很难稳定固定时间段内的发电收益，因此这种电气控制技术对于发电站的长远技术收益而言，明显不具有长效的维护特征。而相关技术人员若要坚持利用混合失速发电技术的可调节优势，就应该在应用的过程中尽可能弥补一些技术缺陷，从而利用不间断的维护手段来提升整个失速发电电气控制技术的高效性特征。
结语
对于太阳能发电等发电技术来说，风力发电具有稳定性差、可靠性低的特点，但是将电气控制技术运用到风力发电流程中，就能对功率等起到的控制作用，但不同的控制技术都存在着本身的缺陷和缺点，从长远来看，需要增加对风力发电和电气控制技术的进一步探索，两者间相结合才能处理所有的问题，进而提高风力发电的可靠性和稳定性。
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论文作者:赵英涛
论文发表刊物:《电力设备》2018年第23期
论文发表时间:2018/12/18
标签：风力发电论文; 技术论文; 系统论文; 风能论文; 电气控制论文; 风力论文; 班组论文; 《电力设备》2018年第23期论文;