摘要：随着科学技术的不断进步，风力发电技术越发成熟起来，风力发电是一种环保、无污染的新能源发电技术，通过取之不尽、用之不竭的风力能源进行发电，来应对当前社会日益增长的用电需求。近年来，风力发电技术获得了极大的发展，装机容量也在逐年增加。与此同时，对于风力发电控制技术的要求也越来越严格。风力发电技术作为兼顾综合性与复杂性的技术手段，涉及机械学、自动控制学和材料学以及力学与空气动力学等诸多学科知识内容。同时，对风能进行科学合理的开发，不当能够有效推动我国电力行业的快速发展，同时还能有效地应对当前社会不断加剧的资源紧张局势，对社会经济可持续发展有着非常重要的现实意义。下文结合实践，以风力发电为基础，对其当前面临的问题展开具体分析，并针对性的提出风力发电控制技术，下文能为相关工作人员提供一定的参考作用。
关键词：风力发电；控制技术；发展前景
在经济社会的长期的发展进程中，对于不可再生能源的过度消耗，造成严重的环境污染问题，对生态环境造成很大破坏。随着可持续发展理念的提出，如何在达到经济增长目标的同时，加强新型能源的开发与利用成为当前各国研究的热点问题。风力发电作为一种重要的清洁能源，其开发和利用，不但可以有效缓解当前日益严峻的资源短缺问题，还不会对环境造成污染，因此成为清洁能源的代表，也越来越被世界很多国家所重视。而风力发电的开发与利用离不开风力发电技术的强大支撑。近年来，伴随科学技术的不断发展，风力发电技术也在不断创新与发展，现已成为新型清洁能源的中流砥柱。但是相较于西方一些发达国家，国内的风力发电技术还存在很大不足，由于风力发电技术在国内起步相对较晚，相关的技术水平还极大提升。尤其是风力发电总体性设计与调速调频等技术方面还存在很大的不足。因此，必须要对风力发电控制技术加强研究，通过灵活运用风力发电控制技术，来有效提升风力发电效率，为人们提供充足的电力能源，推动经济社会的持续健康发展。下文结合实践，对风力发电及其控制技术进行探讨，以供参考。
1 风力发电及其控制技术的发展进展
1.1风力发电现状
从技术角度来看，我国大多数风力发电实行三步走战略，即自主创新、消化吸收及引进技术。目前我国5WM容量等级的风电设备渐渐退出市场且兆瓦级别风力机组取而代之，说明我国基本具备自主研发兆瓦级风机的技术能力。除此之外，风电设备制造产业进入蓬勃发展阶段，例如：国产机组占据着越来越高的国内市场份额，换而言之风电行业中国产风电装备大致满足风电生产使用的需求，特别是风电机组整机及关键性零部件等，但是少部分技术要求严格的零部件依赖进口，例如：变流器及主轴轴承等。由此可见，重视风电装备制造技术创新不断增强自主研发能力占据着极其重要的地位及作用。
1.2风力发电控制的必要性
由于自然风速度快慢及方向大小存在着明显差异性，客观上要求相关技术人员重视风力发电控制技术，例如：控制机组切入及切出电网、限制输出功率、检测风轮运行期间中各种故障予以保护等。近几年来我国风力发电控制技术日趋成熟，即由定桨距恒速运行技术向变桨距变速运行技术转变，基本达到预期的生产目标。从风力发电机组角度来看，以调节机组功率为核心技术之一，其调节方法可划分为变桨距调节、定桨距失速调节及主动失速度调节。目前我国风力发电机组基本实现变桨距变速运行，结合风速风向的变化情况基本实现脱网、并网及调向控制各个发电机组，充分发挥变距系统作用，控制机组转速及功率。
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2 风力发电及其控制技术的应用要点
2.1风轮控制技术
为了提高风力发电系统的转化率，最大限度降低风能获取期间中各种能量消耗。从风轮角度来看，其控制方面技术包含爬山搜索控制、功率信号反馈控制及叶尖速比控制。其中，爬山搜索控制适用于控制风机功率点，其图像与抛物线较为相似，以最大功率点为最高处，一旦确定当前工作点位置后则适当增加风轮机转动速度，改变系统输出直流功率，而系统输出直流功率上升后最高点位于抛物线左侧，便于技术人员尽快找出最大功率点，确定风轮最终转速。功率信号反馈控制适用于控制风轮功率信号，特别是风轮运行期间其功率随着条件变化而改变，是功率信号反馈控制方法的核心原理。
同时，功率信号反馈控制主要通过分析功率关系绘制最大功率曲线等方法进行后续操作，特别是具体实践期間对比分析系统具体输出功率及最大功率计算出二者最大差值，便于调整风轮桨距，大大提高风轮运行效率，进一步有效控制总体成本投入。通常情况下，风力作用下风轮风叶尖端转动速度被称为叶尖速，而叶尖速比指叶尖速与此时间段风速的比值。与其他控制方法相比，叶尖速比控制方法主要通过控制叶尖速比值优化风机系统，综合考虑风速差异性计算出最为适宜的叶尖速比。此外，受短时间内无法调节控制自然风速度及风力大小的影响，客观上要求相关技术人员调整风轮转矩控制风轮最外边缘的速度。
2.2风力发电机及其电力电子变换器控制技术
由于风力是风力发电能量的主要来源且距离地面位置越高风力越强劲，客观上要求相关技术人员尽可能于高空进行能量转化作业，不断提高发电机及其相关设备的作业效率，控制所有设备的总体重量。例如：以永磁发电机为例具有运行效率高及损耗小等鲜明特点，被广泛应用于风力发电系统。目前我国大多数地区实行模块化风力发电生产，能明显控制总体生产成本支出。除此之外，控制风力发电系统中发电机时往往选择矢量控制法，基本实现解除交轴电流及直轴电流耦合的目标，大大减轻系统功率因数的控制难度，进一步提高风力发电的作业效率。
3 结语
通过本文探究，认识到电力行业作为国家支柱型产业之一，其发展情况与城市居民日常生产生活间存在着密切联系，对推动国民经济发展占据着极其重要的地位及作用。同时，即便近几年来我国持续扩大风力发电的资金投入及技术投入，取得令人满意的技术成果，但是仍存在着较多问题亟待解决。因此，地方政府及相关部门秉持具体问题具体分析的工作原则，通过岗位培训及知识宣教等方法帮助技术人员全面掌握风力发电的工作原理及设备类型，灵活运用各种控制技术手段，大大提高风力发电效率，进一步促进风力发电控制技术水平进步。
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论文作者:陆勇
论文发表刊物:《电力设备》2019年第13期
论文发表时间:2019/11/12
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