摘要：风力发电利用风能这种可再生清洁能源，大幅提升了我国发电能力，同时还减少了发电造成的严重污染。针对目前风力发电发展现状，改进风力发电技术，优化风电发电功率，可以有效促进我国风力发电应用的进步和发展。本文将主要对风力发电技术进行分析，探讨了风力发电技术功率控制策略。
关键词：风力发电；功率；控制
前言
我国的社会经济在飞速的发展，人们的用电量以及带来的用电负荷在逐渐的增加，电能开发逐渐得到了关注，风力发电是电力在发展过程中的重要部分，对促进电能源行业的良好发展有着积极的意义。近几年，风力发电技术也实现了极为迅速的发展，同时，风力发电具备节能环保的优势，使其成为了未来发电行业务必要高度重视的技术。
1风力发电原理
风力发电的主要原理是利用风力产生的动能带动风车叶片旋转，然后再利用增速机将风车旋转的速度提升上来，最终由风车通过电磁效应将动能转化为电能。根据目前的风电技术，只需要利用每秒三公尺（速度）的微风便可以实现发电。把风能转化为电能是当前风能利用中较为基本的一种方式，一般的风能发电机主要包括风轮、发电机、塔架、尾翼调向器、储能装置等构件。风中蕴含的能量巨大，据相关研究得知，当风速在10m/s时（大约为5级风），其吹到物体表面的作用力约为10kg，当风速在20m/s时（大约为9级风），其吹到物体表面形成的作用力大约为50kg，如果风速是在50m/s以上的飓风、台风，其吹到物体表面产生的作用力至少在200kg以上。所以说，风中蕴含的能量比我们当前所能控制和利用的能量要大上很多，若我们能够合理开发并利用风能，其将给我们的发展和生活带来诸多便利。
2风力发电技术现状
在第二次工业革命完成之后，北欧地区出现首个现代风力发电机，而直到上世纪80年代，风力发电机组的电气控制才能够实现。近几年，全球风力发电迈入飞速进步推广时期，在褪去技术上的稚嫩，突破使用上的桎梏后，欧美各国不断颁布可持续能源奖励机制，促使目前风力发电行业生机勃勃，其前景不可估量。美国和加拿大是西半球的发达国家，雄厚的资金实力和新鲜的奖励刺激使其成为风能利用最佳的地方。美国各州有6成以上开始利用风能资源，其风力发电的总装机容量可以供应160万个中等家庭的日常用电。
西班牙在本土安装的风电机组，配置中速齿轮箱和永磁同步发电机及全功率变流器，可以使机组低功率运行，提高利用率；配置多变量控制系统配合独立叶片变桨控制，能够降低机组荷载，延长服务寿命。美国制造巨擘GE推出的机型使用最新的功率变流器结构，在控制上研发出“动态无功控制（Wind-VAR）”，能向电网提供无功并稳定电压。欧洲发展和应用全功率变流并网技术，提高风能利用范围，改善电能质量。
站在控制和运行这两个角度看风电技术的进展，能把风力发电系统分成变速恒频和恒速恒频。恒速恒频风力机在风电发展起始阶段多为使用，其定桨距角的控制策略造成的低利用率已成为最大短板，不能匹配目前的风电产业进程。由此，更加先进的变速恒频系统（VSCF，Variable Speed Constant Frequency）诞生。另外，变速恒频系统能采用脉宽调制技术（Pulse Width Modulation，PWM），此时不仅能够增强开关的使用寿命，而且可以提高风能的使用效率。
风力的随机和不可控和电网严格要求的安全运行在本质上是矛盾的。由此，在目前和未来的设计规划中，应该通过分析风电电源特性、预测评估风电对电网的影响，全面提升既有电网的风电接纳能力，促使此矛盾在安全运行的界线内实现最佳调解。
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3风力发电功率控制策略
3.1风力发电机变桨距控制
在风力发电中风力发电机组在安装结构上根据风轮叶片和轮毂可以分为定桨距风力发电机和变桨距风力发电机两种。定桨距风力发电机是将叶片固定安装在轮毂上，在工作过程中，桨叶是不会发生角度变化的。变桨距风力发电机在实际工作中必须解决风速变化时桨叶自动调节功率和风力发电机的制动功能。具体表现在：①变桨距风力发电机在叶片和轮毂之间采用非刚性联结方式，这样叶片就可以在工作中通过节距的调整，根据风速调整叶片和轮毂之间的角度。在实际工作中，无论风速怎么变化，叶片与轮毂始终保持在最佳的角度，在风力发电中可以提高输出功率；②在风力过大超出风力发电机的切出风速时，就会自动停止工作，桨叶可以在风力机停止工作时保护风力机不会受到损害。
3.2风力发电机偏航控制
在风力发电机组控制系统中风力机偏航控制是非常重要的组成部分。偏航控制系统在工作中与风力发电机组相互协调，可以保持风轮一直处在迎风状态，这样可以很大程度上提高风力发电机组的发电效率，同时也可以保障风力发电机组的运行安全。风力发电机偏航系统分为主动迎风偏航系统和被动迎风偏航系统。风力发电机偏航控制系统在工作中主要是在风力发生改变时，可以更好地调整风力发电机，让风力发电机始终处在风向的正前方，这样可以最大限度地捕获风能，对风力发电机的功率输出有很大提升。
3.3风力发电机控制
在风力发电技术功率控制中，可以通过风力发电机来控制功率输出。风力发电机大多采用双馈异步风力发电机。双馈异步发电机的最大好处就是可以根据风速变化进行适当调整，这样可以保证风力发电机的运行始终是最佳状态，对风能利用率的提高有很大帮助。同时，在双馈异步风力发电机运行过程中，通过控制馈入的电流参数，在保持定子输出的电压和频率不变的基础上，调节电网的功率因数，保障风力发电机的系统稳定。
4风力发电技术的应用发展
4.1改进风力发电技术
风力发电技术直接决定了风力发电的稳定性、安全性、效率性和经济性，是风力发电实际应用中最为关键的内容。针对我国风力发电存在的问题，提高发电机组调峰能力是改善风力发电技术的有效途径。当发电机组调峰能力满足风电需求后，风力发电能够更加稳定地接入到电网系统中，并能够高效地传输到各个地区。为此，国家相关部门应当对此加以重视，并积极进行相关研究，尽可能从技术上提升发电机组的调峰能力。除此之外，制定并完善相应的发电机组调峰控制制度，以更加科学、合理的方式控制发电机组调峰能力，能够进一步降低发电机组调峰的不稳定性。除了发电机组的调峰能力之外，提升风力发电的发电效率，能够更加有效地把风能转换成电能，对风力发电的普遍应用有着积极意义。
4.2优化风电接纳能力
如何把风力发电有效接入到电力系统，并使其在电力系统中稳定、高效传输和利用，是风力发电实际应用必须解决的问题。由于电网负荷的峰谷特性，导致其对风电的稳定接入要求非常高。尤其是在电网负荷峰谷差值非常大的情况下，风电难以有效满足实际电网负荷需求，从而影响电网的正常运转。对此，国家部门有必要加强对电网负荷峰谷差值的管理，采取峰谷电价、宣传等方式，鼓励用户错峰用电，从而起到降低电网负荷峰谷差值的目的。另外，国家部门也可以加强电网供电能力，并相应地增加一些可见短用电负荷生产设施，从而在电网负荷低谷期用电生产，在电网负荷高峰期停止生产以保证电网稳定。
5结束语
综上所述，风力发电是人类进步的标志，其具有良好的经济效益和环境效益，所以我国应致力于风电技术的研究与开发应用，立足于当下的风电发展现状，采取最有效的发展方案和措施，有效促进我国风力发电应用的进步和发展。
参考文献
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[3]吕金鹏.风力发电的发展状况与发展趋势[J].决策探索（中），2018（01）：80-81.
论文作者:宗宏
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第19期
论文发表时间:2018/11/12
标签：风力发电论文; 电网论文; 风能论文; 风力发电机论文; 风电论文; 功率论文; 技术论文; 《建筑学研究前沿》2018年第19期论文;