摘要：近年来，我国的经济发展速度加快，人们在生产生活中需要越来越多的能源和资源，但是能源和资源是有限的，所以科学界陆续研发新型能源。而风能是可再生性能源，它在我们国家的运用较为普遍，其开发的难度较小。另外，风能给环境带来的污染是很小的，不需要投入太多的成本即可产生较大的能量，具有较好的应用前景。本文对风力发电及其技术发展进行研究。
关键词：风力发电；技术发展；研究
一、我国风力发电技术发展的现状
随着我国对风力发电技术的研究力度不断加大，风力发电技术在我国已经得到了一定的发展，其发展现状主要表现在风力发电的产能上，以及风力发电技术的发展现状。
1、我国风力发电的产能现状
我国地大物博，风场资源丰富，利用风能可发电量超过10亿千瓦，这些风力资源地区主要分布在地广人稀的地区，例如西北地区、华北、东北以及东南沿海部分地区。我国20世纪实现了对小型发电机的自主研发和批量生产，缓解和满足了农牧民和岛屿地区人们的用电需求。东部沿海地区风能资源丰富，目前许多重大的风力发电设备主要就建于东部沿海地区，很多风力发电设备建于重大的跨海大桥周边，其他主要分布于多风能的丘陵地区。当然，我国风电事业也不是一帆风顺的，前些年由于风电行业的无序发展导致一系列的问题，例如风机事故、弃风限电现象以及产能过剩等问题。之后国家要求各地区相关部门在审核风电项目时，要提交申请给国家能源局，有效地遏制了地方政府无限制风能资源开发，也解决了风能过剩的问题。近两年，部分经营不好实力较弱的风电企业退出市场，我国风电行业走向成熟化，并实现稳定发展的业态。
2、目前的风力发电技术方面发展现状
我国目前的风力发电技术主要还是来源于西方先进国家，所以，我国的许多风力发电设备仍处于从国外购入阶段，缺少自主生产重要核心部件的能力。此外，我国风力发电技术单机容量日益增大；风力发电优势很多，虽然前期投入成本较高，但运营成本较低，市场化前景广阔。使沿海地区的可再生能源利用不断提高，降低了对于化石能源的依赖，减少了污染性气体的排放量。
二、风力发电及其控制技术的研究
1、风力发电和电力电子变换器的控制技术
①电力电子变换器的控制技术。从整个风力发电系统中可以发现，存在着电力电子变换器，并且电力电子变换器的特征表现在多方面：使用面较为广泛，可以有效地用于大型风力发电系统中；风能转换过程中能量的转换率较高，完成转换后具备很高的传输效率；还可以完善无功功率因素；其使用的安全性和可靠性很高。电力电子变换器的运行功率高且功率范围也很大；该设备无需花费很多成本。通过运用pwm整流器于风电系统中，能够最好地控制系统的最大功率。而运用整流器的时候，通过矢量的控制方法可以解除有功功率和无功功率之间的障碍，保证无功功率符合运行的相关要求。另外，pwm整流器还可以使有功功率的输出量最大化，设置好直流环节并调整风电系统中无功和有功功率。②风力发电的控制技术。风力发电需要借助风力进行，这是因为风力与地面距离相差加大，这样一来，能量转化工作在空中就能完成。发电机和相关设备都需要努力提升工作效率，并且减轻物体的体重。永磁发电机的优势在于运行效率高且损耗较小，所以被普遍运用于风力发电系统中。发电机制造还可以通过模块化方式开展，这样能减少所需花费的成本，对风力发电系统的发电机进行管控的过程中，一般都会采用矢量的控制方法，这类方法有效地解除了交轴电流与直轴电流之间的矛盾，也就使系统功率的因数控制简单化。
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2、风轮的控制技术
①利用功率信号的反馈。利用功率信号的反馈进一步管控好风轮的功率信号，当风轮运行时，它们的功率与实际条件的改变是一致的，然后再对功率的关系作出分析，之后绘制出最大功率的曲线图，完成以上工作后接着做后面的工作。在实际操作时，还应该对比最大功率与系统中的实际输出功率，获取它们的差值大小，之后再进行风轮桨矩的调整工作，这样才有助于风轮的运行功率最大化。这种方式使成本无须花费过多，但是风机在正常运行时要获得最大功率曲线较为困难。②管控好叶尖速比。受到风力作用的影响，风轮中风叶尖端转动时具有线速度，并且将其称为叶尖速。其中叶尖速比表示为叶尖速与这个时间之内的风速形成的比值。对叶尖速比进行控制的主要方法是控制叶尖速比值，从而进一步改善风机的运行系统。因为风速不相一致，所以很难有效地确定出最合适的叶尖速比，应该适当地改变和调节叶尖速，并调节好风轮转矩，这样才能更好地调整风轮外边缘的速度，使叶尖速比得到优化处理。
3、现代化的控制技术
风力发电中现代化的控制技术可以分为以下几种类型：鲁棒控制技术、变结构控制技术、智能控制技术以及自适应控制技术，风力发电系统中，以变结构控制技术为主，该技术运用广泛是因为具有很快的反应力、设计较为简单、实现难度不大；处理一些多变量问题时，鲁棒控制技术可以发挥出很好的作用，具有较强稳定性的鲁棒控制技术还能有效地处理好参数不准、建模出现误差或者物质系统受影响的问题；而智能控制技术最突出的方法是模糊控制，它无须过度依赖数学模型，只需凭借专家经验就能克服一些非线性因素带来的影响。目前，一台准确的风力发电机数学模型的建成概率较小，所以对风力发电机组进行控制的过程中，可以多使用模糊控制方法。
4、风力发电中无功功率补偿技术与谐波消除技术
①无功功率补偿的技术。在感性元件的影响下，发电系统中一些无功功率呈现出消耗的状态，电压经过感性元件的时候，因为只是无功功率的消耗使得感性元件两边无电压变化，但是当电压较高时，经过感性元件的电流较大会给元件带来间接破坏。这时候，就要结合实际情况采取无功功率补偿技术，并且压抑住谐波作用。虽然无功功率补偿的应用很广，但还是存在一些不足。②谐波消除的技术。风机发电的时候，由于存在谐波就是整个电能的质量不高，也给电的电压及频率造成不良影响，使无功功率与有功功率间缺乏平衡，所以一定要把存在的谐波消除掉。具体开展过程中，因为谐波会影响风能的发电，首先，它会造成发电机的铁损和铜损，在发电机内产生超同步谐振的现象；电力设备在运行时，谐波会造成设备出现热故障，影响系统的正常运行等。而消除谐波可以从以下几个方面入手：第一，使用电力变流器和一些电力设备让相应的相位与谐波进行抵消；第二，适当调整电容器组，进而改变无功功率，从而减少谐波对无功功率的影响；第三，运用三角形的连接方式，这样能减少谐波的进入量。
结束语
当下，风力发电产业发展前景很良好，但还是存在一些问题需要我们去解决和思考。很多风力发电企业还需要引进其他国家的先进技术，不光是风力发电机的控制系统，还有风力发电设备的制造，都需要借助其他力量才能完成。另外，在研制一些关键的零部件上，我们国家尚不具备先进的风力发电技术，并且规范程度也较低，所以这需要风力发电企业在重视自主研发技术、学习先进技术的基础上不断创新，从而形成自主知识产权，不断地促进我国风力发电技术的发展和进步。
参考文献
[1]赵阳阳,杨秀敏,王森.风力发电系统机械变频控制技术[J].微电机,2017(9):59-62.
[2]李丹,邱颖宁,冯延晖.风力发电系统警报信号故障诊断[J].太阳能学报,2017(11):3138-3143.
[3]程志平,张晗念,徐亚利.风力发电调频策略研究现状分析[J].微电机,2017(10):69-75.
论文作者:谢洪全
论文发表刊物:《基层建设》2019年第22期
论文发表时间:2019/11/11
标签：风力发电论文; 功率论文; 技术论文; 谐波论文; 变换器论文; 风轮论文; 风能论文; 《基层建设》2019年第22期论文;