摘要：随着社会的不断发展，世界能源结构也在逐步变化，即由“矿物能源系统”转变为“以可再生能源为基础的可持续能源系统”。可再生能源是在自然界可以循环再生的资源，如太阳能、风能、生物质能、地热能、海洋能等都是其中的典型代表，其是与人类共存的能源，可谓取之不尽、用之不竭。风能是可再生资源中应用较为广泛的一种，目前其主要应用于发电。实际上风能的使用历史比较悠久，一开始人们主要将其用于抽水，磨面等，随着社会的不断进步和发展，其主要被用于发电。研究发现，风力发电发展前景广阔，其发电成本与常规电力基本接近，因此其逐渐受到世界各国的重视，对于其研究也逐渐深入。基于此，本文对风力发电控制技术进行分析研究。
关键词：风力发电；控制技术；研究
风能是一种清洁无污染、储量极为丰富的可再生能源，它和常规能源不同，是一种取之不尽、用之不竭的能源。中国是耗能大国，而石油、煤炭已不能满足日益增长的能源需求。在众多的可再生能源中，目前发展最快的当数风力发电。风力发电作为一种新的、安全可靠的洁净能源，优越性为越来越多的人所认识。
1我国风力发电的现状
从技术发展上来说，我国风电企业经过“引进技术—消化吸收—自主创新”的三步策略也日益发展壮大。随着国内5WM容量等级风电产品的相继下线，以及国内兆瓦级机组在风电市场的普及，标志我国已具备兆瓦级风机的自主研发能力。同时，我国风电装备制造业的产业集中度进一步提高，国产机组的国内市场份额逐年提高。目前我国风电机组整机制造业和关键零部件配套企业已能基本满足国内风电发展需求，但是像变流器、主轴轴承等一些技术要求较高的部件仍需大量进口。因此，我国风电装备制造业必须增强技术上的自主创新，加强风电核心技术攻关，尤其是加强风电关键设备和技术的攻关。
2风力发电面临问题
2.1风电的不稳定性及间断性
由于风能是自然资源，自身便具有不稳定和不连续的特点，时刻变化的风力大小，会造成产能时而不足，时而过剩的缺点。随着风电在整个电网系统中所占的比例上升，不稳定和不连续的缺点将会被放大，导致电网在运行过程中出现突发故障的几率大大提高，对电网的运行、规划、管理方面都提出了更高的要求。
2.2风力发电成本问题
就目前的技术成本来看，风力发电要高于火力发电。由于风能资源丰富的区域多位于偏远地区，需要较长的电网线路及配套设施建设。而且，相比传统的火力发电，风力发电受到天气因素的制约，长期发电不足或者过剩均会提高相应的风电成本。
2.3风力发电厂的选址问题
风力发电厂的建设过程中，前期风能资源调查、评估均是工程量巨大的工作，不仅要针对风能密度进行评估，还要。考虑当地的风能灾害问题、电力运输条件、自然环境保护等诸多综合性因素。
3风力发电控制技术分析
3.1定桨距失速风力发电技术
定桨距风力发电机迈入风力发电市场是在20世纪80年代中期，其研制成功解决了发电机组的并网问题，运行安全可靠。定桨距风力发电机主要是软并网技术、空气动力刹车技术、偏行与自动解缆技术三种技术的结合。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆定桨距风力发电机组的特点是桨叶与轮毂固定连接，在风速发生变化时，桨叶的迎风角度不发生变化结合桨叶翼型本身的失速特性，在风速高于额定值时，气流的功角就会达到失速状态，可使桨叶的表面产生紊流，使发动机的效率降低来达到限制功率的目的，风力发动机的这一特性控制发电系统安全可靠，但是为了达到限制功率的目的，导致叶片重，结构复杂，机组的整体效率较低，所以说当风速达到某一限度时必须要停止使用。发电机转速是由电网频率限制，输出功率由桨叶本身性能限制，当风速比额定转速高时，桨叶能够通过失速调节功能将功率控制在额定值范围之内，其起到重大作用的是叶片独特的翼型结构，在遇到强风时，流过叶片背风面的气流产生紊流，降低叶片气动效率，影响能量捕获，产生失速。失速是一个较为复杂的过程，在风速不稳定时，很难得出失速的效果，因此很少用来控制MW级以上的大型风力发电机。
3.2变桨距风力发电技术
从空气动力学角度考虑，当风速过高时，可以通过调整桨叶节距、改变气流对叶片攻角，改变风力发电机组获得的空气动力转矩，以保持稳定的输出功率。采用变桨距调节方式，风机输出功率曲线平滑，在阵风时，塔筒、叶片、基础受到的冲击较失速调节型风力发电机要小，可减少材料使用率，降低整机重量。它能自动调节叶片桨距角度，适应不同风况下功率的调节，特别是使得在接近额定风速附近的功率曲线充实，增加风力发电机的年发电量。但其也有一定的缺点，即其需要一套复杂的变桨距机构，变桨距机构的设计要求对阵风的响应速度足够快，以减小由于风的波动引起的功率脉动。同时，变桨距执行机构及液压驱动系统较复杂，运行可靠性难以有效保证，其成本也较高。
3.3主动失速/混合失速发电技术
主动失速/混合失速发电技术是上述两种技术的组合低风速时采用变桨距调节可提高气动效率，使桨距角向减小的方向转过一个角度，增大相应的攻角，加深叶片的失速效应，从而限制风能的捕获这种方式变桨距调节不需要很灵敏的调节速度，执行机构的功率相对较小风力发电机组在超过额定风速（一般为14-16m/s）以后，由于机械强度和发电机、电力电子容量等物理性能的限制，必须降低风力机的能量捕获，使功率输出保持在额定值附近，同时减少叶片承受负荷和整个风力机收到的冲击，从而有效避免风力机受到损害这种调节将引起叶片攻角的变化，从而导致更深层次的失速，使功率输出更加平滑
3.4变速风力发电技术
风力发电机组分恒速恒频风力发电和变速恒频风力发电。变速风力发电技术是改变了风力机的恒速运动规律，可以根据风速的变化调整运行，保持恒频发电，当风速小时争取获得更大的风能，风速过大时调整储存转化能量，比恒速风力发电机组的实用范围更广泛。变速风力发电技术可以根据风速的变化保证恒定的最佳叶尖速比，低风速时尽量获取多的风能，以保证平稳输出；高风速时及时调整风轮转速储存能量，避免功率过大当风速变大风能变强时风轮可以吸收储存部分的风能，提高了传动系统的柔性，减轻了主轴承受的应力及扭知通过电力电子装置的作用，变速风力的风能转化为可以输入电网的电能，使风力机组安全平稳的运行，能量传输机构系统也平稳运行。不同地区的风速大小变化不同，恒速风力发电技术只能适用于部分风速符合要求的地区，而变速风力发电技术可以适应不同的风速区，扩宽了风力发电的适用范围，推动了我国风力发电市场的发展。
结束语：
风力发电在我国有着广阔的发展前景，作为我国重点发展的清洁能源，风能利用必将为我国的环保事业、能源结构的调整作出巨大贡献。风力发电行业的崛起势在必行，在这个过程中，风力发电设备研制和电网建设将制约行业的发展，要想使风电发电行业保持高速、稳定、长期的发展，必须解决这两个方面的问题。目前尽管有着各种各样的困难，随着科技的进步、政策资金以及投资方信心的增强，风电在开发、运行、管理方面都将取得进步和提高。风力发电必将有美好的前景。
参考文献：
[1]风力发电机组的控制技术探析[J].谭俊.中国设备工程.2018（13）
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[3]风力发电系统机械变频控制技术[J].赵阳阳，杨秀敏，王森.微电机.2017（09）
论文作者:赵旭东
论文发表刊物:《电力设备》2018年第28期
论文发表时间:2019/3/21
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