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摘要：随着经济的发展，计算机技术应用越来越普遍，风能是自然界中取之不尽,用之不竭,可再生而又无污染的自然能源。人类对风能的利用历史悠久。但是,由于风力极不稳定,风能密度低,给人们利用风能带来了许多困难,使风能利用的发展长期受到影响。本世纪七十年代开始,由于人类对新能源的需求及现代科学技术的发展,风能的利用又被重新重视起来。特别是七十年代以来,计算机技术取得了惊人的迅猛发展,计算机渗透到人类生活的各个领域,各国相继将计算机应用于风力发电领域的各个方面。诸如:风能资源的调查与分析,风力发电系统计算机辅助设计与模拟,风力发电系统的试验与性能测试,风力发电机组运行状态的监控及风车田(风车阵列)的集中控制与调度等等。近年来,主要从事风能利用的一些国家,还积极地开展了将计算机用于风机的故障诊断与寿命预测的研究工作。这样,不但大大缩短了风力发电系统的研制及试验周期,而且提高了系统运行的可靠性,大大改善了对风能的利用。计算机在风力发电领域中的作用和影响日益显著。
关键词：计算机；风力发电领域；应用
引言
随着电子技术的发展,特别是随着大规模集成电路产生而出现的微计算机,给人类生活带来了根本的改变。如果说微型计算机的出现使现代科学研究得到质的飞跃,那么微机控制技术的出现,则是给现代工业测控领域带来了一次新的技术革命。微机控制以其高可靠性、高性能价格比在工业控制、数据采集系统、智能化仪表、办公自动化等诸多领域得到极为广泛的应用,并已走进家庭,从洗衣机、微波炉到音响、汽车,到处都可见到微机控制的踪影,本文给读者介绍微机控制技术在风力发电中的应用。
1风力发电的介绍
我国的风能比较丰富，可开发利用的风能大概有10亿千瓦。风能作为一种新型能源，为什么能够快速普及？因为它具有极强的适应性，对于一些缺水、缺石油资源的交通不方便的地带，比如草原牧区、岛屿、高原地带等，因地制宜地利用风力发电，可以满足当地对能源的需求。风力发电还有一个重要组成部分，就是海上风电，不仅可以推动风电技术的发展，还能促进能源结构的调整。海上的风能十分丰富，目前我国非常重视海上风电的开发，这个项目有利于沿海地区的环境治理和能源结构调节，还可以转变经济发展的方式，具有十分重大的意义。把风的动能转化电能的过程是一个多能转换的过程，先把风的动能转换成机械的动能，再把机械的动能转换成电力的动能，这就是整个风力发电的原理。风力发电机组可以分为风轮、发电机和铁塔三大部分。风轮是利用风力带动叶片旋转，再利用增速机提高转速，来促进发电机发电，所以对叶面的要求非常高，不仅要强度高能扛得住巨大的风力，也要重量轻来减少风力能量不必要的损耗，目前主要是玻璃钢或者碳纤维的材料。前面提到风力不稳定造成了很大的困扰，在这项风力技术开发的过程中，技术人员通过设置调速机构箱克服了这一困难。因为风的方向和大小总是改变，所以转速特别不稳定，在发电机发电的过程中，对转速有一定的要求，很多时候风力过低，就会出现能源的浪费，这时调速机构就发挥了作用，通过齿轮变速箱稳定转速，然后再连接在发电机传动轮上，为了保证风向可以提供最大的动力，还会在风轮上设置一个尾舵。
2计算机在风力发电领域中的应用
2.1三维建模技术
三维建模技术就是创造一个虚拟风力发电的环境，要对风电设备实际现场的环境了解，采集现场外围环境、内部零件的参数、内部结构、型号、运行时的数据和装配位置。三维建模的软件有很多，本系统使用的软件是3DsMax，能够更加轻松地实现对风机设备零件建模，虚拟世界中每个零件尽可能真实地还原现场的设备信息，零件建模质量的高低最能决定受训人员在虚拟环境下真实度，从而创造出更加真实的检修环境，使受训人员能够有身临其境的感觉。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆目前，系统的建模技术部分采用的是三维扫描技术，通过该技术能够得到粗略的构建风机零件模型，再通过后期处理加工完善风机模型。三维建模技术能够精确地实现风机发电设备的虚拟再现，在虚拟世界中，能够非常逼真地营造出虚拟检修环境，使人身临其境，随着近些年三维建模技术的日益成熟，在虚拟世界中能够更加真实地反应出模型的光线、色彩、形状、坐标等信息。
2.2风能资源的调查与资料收集
风能是否能有效地转化成电能，需要提前进行气象观察和对风能利用试验进行评测。在很多情况下，气象对风能利用率的影响非常大，针对不同地区不同的发电系统，需要有不同的方案，这样才能取得最大的经济效益。所以风能资源的调查和材料收集就显得十分重要，在整个发电系统建立之前要进行多方面的资料整合，比如年风速、月风速、最大风速、风向以及改变频率、气象灾害、温度变化等，来确定建立时需要什么样的发电机组，每一套发电机组的性能指标以及整个系统的运行模式。使用常规的仪器收集材料，不仅仅数据的处理量非常大，而且处理时间长，数据不够精准，而计算机在这方面的运用大大提高了工作效率，让数据更加准确。世界上利用风能的国家特别多，而且在能源调查这方面都运用了计算机技术。美国持续了30年的探索，针对先后四十场大风进行数据的采集和处理，从而为大型风机的选址提供了可靠的数据信息。近几年来还通过卫星遥控收集信息，并且将收集到的信息上传，在风能资源数据库中可以看到全球的风力情况。运用计算机技术，让信息收集变得简单可靠，而且还能实现实时共享。
2.3风力发电系统的故障诊断与风机寿命预测
风力发电系统的故障诊断,其范围十分广泛,主要包括风轮机、发电机及其控制系统。就当代科学技术的发展水平而言,电气系统的故障诊断,一般说来较为容易实现,而某些机械系统的故障诊断，目前还是尚待研究的课题。在风力发电系统中,大的故障多出现在机械系统。特别是中型和大型风机出现事故,不但经济损失大,而且处理事故的周期长。为此,如能在风机出现事故前,采取必要的措施,避免事故的发生或减小事故的范围,是很有意义的。这要借助于计算机快速收集与实时处理大量信息的能力,建立以计算机为中心的事故诊断系统。风机的寿命,不仅表征了风机的技术性能,而且也是影响风力发电系统经济效益的重要因素。风力发电机组与常规发电机组的最大区别,在于其工作环境是不规范的。同一类型风机的技术寿命,不仅与设计、制造过程有关,而且与运行场地的大气环境有关。因此,风机技术寿命的预测是一个十分复杂的问题。根据许多国家对风机进行的试验及长期运行经验,风机的技术寿命由风机承受大量的、多方面的疲劳负载的能力所决定。因此,与预测技术寿命有关的风机疲劳监视与试验,愈来愈引起风机设计者的重视。根据国际能源机构QEA)的建议,由八个从事风机研制和生产国家的专家所组成的特别小组,共同进行了有关风机测试标准的研究工作,其中一项内容就是与预测风机技术寿命有关的风机疲劳监视、试验及评价问题。目前,该项工作已取得了某些进展。因此,不久的将来人们不仅能依靠计算机诊断风机系统的故障,而且风机的技术寿命也是可以预测的。
3结语
计算机在风电行业的应用非常广泛，把计算机在整个风电行业的优势充分发挥出来，可以更好地适应未来科技化、自动化、智能化的发展趋势。相信在技术人员不断的努力下，一定会取得更多的成就。
参考文献：
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论文作者:张旭东,刘栋,白志军
论文发表刊物:《电力设备》2019年第1期
论文发表时间:2019/6/13
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