摘要：风力发电具有清洁、无污染、可再生能源等环保特点，在我国有着广阔的发展前景。风力发电技术尤其是控制技术的应用尤为重要。风力发电机组系统非常复杂，存在多种干扰。在这种不确定、复杂的系统中，往往没有直接建立模型的方法，只能建立多个动态控制部件。而这正是现代控制技术应用的关键，通过不断发展现代信息控制技术来加强应用，可以解决风力发电机控制中各种干扰因素，最终完善整个项目。
关键词：风力发电；自动化；信息管理；设计
随着社会的迅速发展，电力需求逐渐增加。风能技术是我国主要的发电方式之一，在风力发电的自动化管理中起着重要的作用。风能是一种清洁、无污染的可再生能源，近年来得到了广泛的应用。目前，我国的风能研究也在自动化和电子方面取得了进展。
一、风能项目概述和发展的重要性
风电项目是利用空气动力原理，通过风力发电机将自然风转化为机械能，然后再将其转化为人类可使用的电力，以继续满足人们的正常生活和使用条件。多年来，风能技术一直在该国发展，项目的整体价格管理几乎处于相对先进的阶段。整个建设过程的管理主要是通过协调建设项目、控制建设过程和管理建设项目来实现的。但在目前阶段的 公司的管理风格对我国工程项目管理的质量和速度的差距仍存在质量问题和挑战的项目管理,以及需要加强管理施工项目建设项目的收费项目,进一步加强经济和社会效益。风能的发展是非常重要的。通过发展风能，最好利用某些自然可再生能源，节约不可再生能源，它将环境污染降到最低，保护我们国家的生态平衡。现在，随着风力发电项目的逐步实施，一些传统的燃煤电厂逐渐被淘汰，这有力地维护了中国经济的可持续发展。近年来,国内一些省或自治区的城市,通过合理使用风力发电项目,改变了整个能源结构,在保护水资源,减少大气污染,相信在不久的将来,使用清洁能源将会越来越广泛,在保护环境方面也会发挥越来越重要的作用。
二、风力发电机对自动化的要求
1.风力发电机的自动化控制。在风力发电系统中，发电机的自动控制功能是不可替代的，是整个发电过程中作用于机械能向电能转化的核心自动控制驱动力。早期风力发电的同时还需要依靠自动发电机系统,但输出功率稳定性不高,风速的控制往往是容易失速或停滞,难以确保自动控制输出的电荷转移,自然是难以完全满足社会生产和人们的日常生活需要,因此,在现代科学技术发展的今天最新的发电机自动控制系统具有更先进的技术支持，恒频变速发电机自动控制系统直接实现了风力发电机系统在由电力电子变换器和多级同步电机组成的变桨距控制系统中得到优化。
2. 电力存储自动化控制。储能自动化对风力发电至关重要。虽然风能可以在电力系统中发挥作用，但不能储存。同时，风能具有一定的不稳定性，不能有效保证风力发电的稳定性，影响电力系统的正常供电。因此，风力发电系统的运行，特别是相对偏远的风电机组，需要通过自动控制来保证电池具有更大的储能能力和更稳定的性能。
3. 电力输送自动化控制。风力发电场的选择往往非常有限，而且往往位于远离城镇的偏远地区。因此，如何将风电场产生的电能转移到高质量地区，成为一个至关重要的技术因素。
三、对风力发电机自动控制技术评价的分析
风力发电系统是风力发电的关键设备，包括发电机、电缆线路、控制器和能源储存设施。风力发电系统结构见图1所示。
图1 风力发电系统结构图
容量在100kw以上的小型风力发电机和容量在1MW以上的大型风力发电机是由计算机或可编程逻辑控制器(PLC)组成的控制系统，具有控制和显示功能。 该系统允许根据预先确定的风速自动控制风力发电机，异步发电机通过一个灵活的启动器连接到电网。通过各种工具、设备和操作参数,包括风流向和风速度、发电机机组转速、液压系统、偏航系统、机组各设备温度、电流、电压、齿轮箱、变桨系统、主控系统等,当风速达到最大运行时,机组执行自动停机。
简要分析了风力机自动控制的特点。
1.风车运行状态自动控制。风能作为一种自然可再生能源，受到季节和地理环境的强烈影响，风速和风向不确定。因此，有必要自动监测风电机组的运行状态，以便合理地监测风电机组的启动和关闭，并使风电机组安全稳定运行。风电机组应能检测自动控制系统的运行状况发现和记录风电机组运行信息，从而最大程度保证机组安全稳定运行发电,以便及时发现现有的问题,并采取适当措施预防风电机组事故的发生。
2.在风车组中自动控制限速和刹车。根据风力发电机组的实际情况，限速和制动可以保证风力发电机组的正常输出。当风力发电机的速度超过预定标准值的上限时，自动控制系统将风力发电机从系统正常停机，从电网中切出，保证机组安全停机。
3.自动解缆控制。自动解缆控制系统是一种机制，用于调节风力发电机叶片的旋转平面与空气方向的位置。当风力发电机叶片的旋转平面垂直于气流方向时，风力发电机从移动的空气中获得最大的动能，并从风力发电机中获得最大的输出功率。由于风速和风向的不确定性，风力发电机经常需要偏离风向。如果风力发电机继续向同一方向旋转，电缆就会可能出现扭绞变形，从而导致电缆的交错、悬挂甚至断裂。因此，当发电机组整体角度达到规定的角度时，自动控制系统控制偏航电机向相反的方向旋转，达到规定角度后恢复正常运行，使电缆恢复正常。
4.通信的自动化控制。通信自动化的控制可以有效地保证风力发电机运行状态实时监控,发电机机组故障信息准确的反馈,风速、风向和其他数据信息,有效地帮助现场检修人员理解风电机组故障信息,精确的诊断和处理故障。由此可见，通过风力发电机自动控制系统自动控制通信，可以确保发电机更安全、更可靠地运行，以便获得更大的经济效益。
四、风力发电信息自动化管理系统的设计与应用
风能是可再生能源发电最先进的技术，在我们政府的大力支持下，发展得越来越快。近年来，世界风能的份额有所增加，风能装机容量居世界首位。发改委能源研究所预计，到2050年，中国的风力发电装机容量将达到10亿千瓦时，占全国电力供应的17%。风力发电的快速发展也促使风能信息管理系统突破，以满足如此重要的管理需求。
1.风力发电信息系统的设计。信息系统的设计单位的风力涡轮机是基于一个计算机系统的生产控制自动化管理平台组成的自动控制系统、风力发电场的设备维护费、智能和货运系统分析和评价系统的数据。该系统允许现场监测操作设备，利用现代通信设备实时收集和传输数据，实现设备参数调整、事故报警等性能。风力发电信息系统可以准确地监测发电系统的运行状态，快速检测故障，并首先响应，提高故障处理的效率。员工工作情况与发电机机组信息以数据形式高效的反映在文本、图形中，为风力发电企业的发展决策提供有价值的理论支持,也为投资提供准确的市场信息和相关政策支持,对风力发电企业的稳定发展有着十分重要的作用。
2.风力发电机集中控制功能。风力机信息系统数据采集与控制传输平台采用OPC技术和iec61400-25标准实现风机信息采集，RTU实现升压站、风电预测系统等数据采集。同时可实现风机运行监控(AGC、AVC)和集中控制中心命令传输。风力发电机信息系统在互联网的基础上创建数据库，形成可配置的风电场监测系统平台，具有故障诊断、电网调度、趋势图、报表分析、数据文件下载分析、外部数据发布、互联网发布等功能。风电场可以接收并严格执行各级调度机构下达的调度命令，对各风电场的风电机组、交换机、主变压器等设备进行远程控制调度。同时，及时准确地上报辖区内风电场的生产信息及相关数据:根据辖区内风电场不同设备调节的范围，上报一次和二次设备的停电计划;及时报告风场事故或异常情况，并配合各级调度机构处理事故或异常情况。此外,所收集的发电机机组的参数范围内也有可能减少设备维修的时间，尽可能减轻确保正常运转的风力发电机组、风力发电机机组维修，延长风电机组运行时间。
3.风力发电信息自动化管理系统的应用。(1)自适应控制信息技术在风力发电系统中的应用。自适应控制信息化就是根据环境的变化自动调整自身的控制参数，因此应高度关注整体参数的变化过程。在风力发电控制系统中，自适应控制应实时检测过程参数的变化并对控制器进行调整，以实现最优控制。然而，自适应控制系统的模型简单，同时也需要设计高性能的风力发电系统跟踪系统，如变桨距自适应控制系统。电流信号可以同时实现自适应控制和参数跟踪。应用于现代风力发电技术,在无速度传感器矢量控制技术的基础上,建立模型来跟踪风速,权衡下最大风能捕获和机械疲劳造成的损失最小两个控制目标,通过自适应调整控制,在正确的补偿或减少风速设置的过程中,对风能合理利用最大化。(2)最优控制智能技术在风力发电控制系统中的应用。风力发电控制系统具有大量的随机变量、不确定因素或干扰因素，主要涉及风能的捕获和利用。利用最优控制智能技术，可以最大限度地分解和线性化干扰因子。由于其数学模型已被多次验证，因此设计最优控制对变量或干扰因素进行线性分解，从而有效地捕获和利用风能。另一方面，在发电机控制方面，也可以采用最优控制技术。例如,在发动机运行过程中,最优功率调节器用于寻找最优解参数，以保持最佳叶尖速比的发电机的转子速度和获得最大风能捕获。
总之，风能以其可再生、无污染的优势得到了积极的推广和应用，已成为我国第三大重要能源。目前,风电场在电网发电比例比重越来越大,大型风力发电机组容量越来越大，为保证电网电能质量和电力系统安全运行,传统的管理方式和技术的影响显然是无法满足发展的需要，风力发电自动化管理信息系统已经成为未来发展的主流趋势。自动化管理系统和数据库,各种操作数据进行集中存储和分析,并能实现数据的比较,缺陷分析、预警、自动生成报告,可以有效地保证风电场是可靠的,经济的、高效的安全运行,提高风力发电的效率管理,供电可靠性,更好的社会效益和经济效益。
参考文献：
［1］刘孟夏.风力发电同时率与控制风电出力的研究.2018.
［2］张卫华，马德琦.浅谈风力发电信息自动化管理系统的设计与应用.2017.
［3］罗来利，王宗宪.我国新能源战略的重大技术挑战及化解对策.2017.
论文作者:李燕杰
论文发表刊物:《电力设备》2019年第8期
论文发表时间:2019/9/18
标签：风力发电论文; 风能论文; 机组论文; 风力发电机论文; 发电机论文; 系统论文; 风电论文; 《电力设备》2019年第8期论文;