摘要：风能作为一种新能源，对其的应用已经在当前成为了整个国际所大力关注的重点，在现代科学技术的作用下，风能已经越来越多地被应用在了发电领域当中。与此同时，我国近些年的电力电子技术水平也在急剧提升，应用范围正在不断扩大，在风力发电当中的应用算是一种回归，也正是电力电子技术的发展和推广，为风能的进一步广泛应用与认同提供了更强劲的动力。利用风能源进行发电，具有着成本低、动力足与无污染的鲜明优势，电力电子技术的应用也凭借着技术的支撑力进一步促进着我国风力发电技术水平的提升。
关键词：风力发电；电力电子技术；新能源
随着社会经济的快速发展，现代科学技术的更新日新月异。随着时代的发展，为了应对生态能源的快速消耗，新能源应用技术的探索与开发受到了国际社会的高度重视。风能作为新能源的重要组成部分，具有低污染的特点，已成为最具潜力的商业能源之一。
一、基于风能源的风力发电技术概述
风能作为一种新型的可再生、绿色、无污染的能源，是以风能为主导的能源开发。近年来在社会经济发展的影响下，其应用范围不断扩大。目前，能源市场的竞争形势越来越激烈，市场范围已扩展到整个国际。风能因其诸多优点而逐渐受到人们的高度重视和广泛认可。从风能的特点来看，它们大多存在于陆地和近海地区。此外，风能作为一种自然现象，取之不尽，用之不竭。只要有压差，就会有气流产生风能，而且是无污染的。20世纪70年代以来，能源形势日益严峻。全球社会的发展面临着能源短缺的紧迫局面，这体现在环境污染和不可再生能源的滥用造成了严重的能源短缺。为了有效扭转这一局面，整个国际社会开始向新能源发展小组靠拢。特别是在新技术时代，高科技电子产品的应用越来越广泛，甚至成为提高各行业效率和竞争力的关键要素。风力发电是利用风能的重要手段。虽然技术相对较高，但仍有电力供应存储的局限性对电力电子技术在风力发电中的应用提出了一定的要求性。
二、电力电子技术在风力发电系统中的应用
1.风力发电机系统的电力电子技术改造。21世纪初期，风力发电中的发电机系统运行控制方式以失速或者主动失速为主。这种控制方式并没有形成足够稳定优越的输出功率，因此，随着应用研究的不断加强逐渐退出了应用行列。如今，电力电子技术的不断发展，催生了更多的发电机系统，也优化了发电机系统的运行原理与方式。变速恒频风力发电机系统正是电力电子技术的综合运用产物，其中所运用的变速恒频变桨距调节系统（DFIG）在内部配置双馈感应电机后，体现出了节约能耗、提高输电质量的优势。DFIG中集合了电力电子变换器，同时加载多级同步电机，变速调节不再需要变速箱，整个发电机系统得到优化。
2.风力发电系统储能的电力电子技术改造。风力发电系统需要克服和解决的最大问题就在于风速风向不稳定。在需要大范围提升风能的时间段，并不能确保有足够大的风量。这就需要有更加成熟的技术来实现对风能的储存，从而保证发电供电的稳定性。当前，国际上通用的风力发电储能系统基本由蓄电池为主要方式，其优越性在于便于安装、储能速率快。当前，行业内也将超导线圈储能作为最佳的储存风能方式之一，从现有的技术条件来看，超导线圈储能技术还尚未成熟，无法广泛推广普及。面对风力发电随机性突出的特点，采用不间断电源方式也成为了帮助风力发电系统储能的重点考虑技术。不间断电源能够在系统断电的情况下继续提供电流，若结合不间断电源的结构，组合脉宽调制技术、绝缘栅双极型晶体管等现代化的电力电子器件，则可以帮助风电发电系统在储能方面获得高效率和高性能。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆尤其对于地处偏远地带的风力发电系统而言，不间断电源的运行十分必要。
3.风力发电输电的电力电子技术应用。考虑到风力发电主要靠风力资源来提供动能，很多发电机组的设置都相对偏远，因此，发电机组、调度中心与用户之间的电力传输就存有很大问题。目前主流的交流输送方式不足仍较明显。当前，风力发电行业已着手研究高压直流输电技术，即HVDC技术，通过异步联网产生优越的结构比，对环境的要求不高，且发电产量与成本投入的性价比高。高压直流输电技术融合了大量的电力电子技术，通过IGBT晶体管和GTO可关断晶闸管等可关断器件发挥积极的作用。同时，PWM等电子技术的应用也让风力发电的直流输电出现低投入和高质量情况，无疑将更好地推动高压直流输电技术的普及。基于HVDC技术而形成的HVDC Light轻型直流输电技术也会成为一个重要考虑选项，能够控制海域风力发电场所形成交流网络与当前主力电网之间彼此不同步，降低了故障发生的概率。基于电力电子技术应用所形成的风力发电输电技术中还包括灵活交流输电系统（FACTS），该技术实现了电力电子技术与现代控制技术结合，全面控制各系统参数，可有效提高输电能力与系统稳定性。
4.风力发电滤波、补偿的电力电子技术应用。风力发电机组易受配电网络谐波污染，或出现电源波动或闪变等，必然需要滤波及补偿处理。现阶段主要出现的滤波补偿技术有静止无功补偿器与有源电力滤波器两类。静止无功补偿器SVF，属于行业内的国际先进技术，放弃使用大容量电容和电感，主要借助电力电子器件所具备的的高频开关，完成无功补偿。SVF技术适用于中高压的动态电力系统无功补偿。在实际应用中，能快速跟踪负荷变化情况而开展无功补偿，可改善风力发电中的较明显电压波动，并在稳定中提高电能质量。有源电力滤波器APF，其工作原理为选择电力电子器件中的可关断组件，遵循坐标变换原理后，完成瞬时无功控制，积极补偿被检测对象中的电流和电压。APF会改变负荷所需电源方式，关闭系统电源，转为电力控制器来产生电流。和普通静止型动态无功补偿装置相比，APF的优点更加突出，快速响应并具有高补偿率，可有效过滤高次谐波，实现功率因数的完全补偿。
5.电力电子技术在电力控制中的应用电力控制技术主要作用于对不稳定风力的均衡，传统时期的风力发电系统一直存在此方面技术的困扰，直到现代控制理论的生成，为风力发电系统控制水平的提升提供了有力地支撑，能够直接作用于对风的随意性与不可控性的综合，使得风能的转换效率不断提升，电能的品质也因此而改善，实现了整体电功率的最大化。
三、电力电子技术在风力发电应用中的展望
风电机组通过永磁多极同步发电机发出频率变化的交流电，经整流器整流变为直流电，然后由逆变器变换为频率恒定的交流电，进而进入电网。由于这样并网时不会出现电流冲击，系统就平稳的多，还可以比较方便的调节发电机发出的无功功率，相对于固定速度风电机组，变速恒频风电机组不需要静止无功补偿器，从而将风能利用最大化，也使得风电机组所输出电能质量得到提高。电力电子技术的应用与发展直接影响风电技术的应用与发展。电力电子技术的应用极大改善了风电机组的运行特性，也降低了风力发电的运营成本，使风力发电更广泛的应用，在能源开发中发挥更大的作用。
总之，风能是世界上主要的新能源。风力发电具有非常突出的应用前景。随着电力电子技术的发展，风电系统中的许多环节将得到更好的发展。未来，风力发电效率将不断提高，电能转化质量将不断提高，风电发电成本也将相应降低。风电将在促进经济建设、改善环境、美化生活等方面发挥积极作用。
参考文献
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[2]王晓斌.浅析新形势下电力电子技术在风力发电中的应用.2017.
[3]谢光启.浅谈电力电子技术在可再生能源发电系统中的应用.2017.
论文作者:王建洲1,王永清2,周志茹3,黄刚4,鲍国庆5
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第27期
论文发表时间:2019/1/3
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