摘要：在国家的大力推动和宣传下，低碳环保理念进一步深入人心，人们对于各种新型清洁能源的应用已经越来越广泛。风力发电技术作为低碳经济的重要组成部分，在未来的发展中必将有其新的意义和内涵。风力发电技术不断发展，对风力发电技术及其功率控制策略开展研究，有着十分重要的现实意义。本文就风力发电技术与功率控制策略进行深入探讨，以期为行业发展提供可借鉴的参考。
关键词：风力发电；技术；功率控制
近年来，随着风力发电技术的不断发展，新能源企业对风力发电技术的研究力度和应用投入也在不断加强。但是，风力发电尚存在机组特性与风资源、风功率预测的匹配有待于进一步提升,另外也需要解决如何在边远山区开发风资源并解决运输困难等方面问题，对风力发电技术的推广和发展产生了一定的阻碍作用。因此，对风力发电技术与功率控制的相关问题进行分析研究具有极为重要的现实意义。
1.风力发电技术及其相关运行特性概述
风力发电技术是新时期下开发成本较低，且具有环保、安全和可再生等特点的新型能源技术，是一种将风能转换成电能的技术，其中风力发电机组起着决定性的作用。我国是一个风能资源蕴藏量大国，因此，集中力量开发风能资源已成为我国新能源开发的重要环节。随着时代的发展，我国风力发电技术也呈现出应有的发展态势，例如风电机组单机容量向大容量方向发展、风电场向海上风电方向发展、风力发电机组运行方式向变桨及变频恒频方向发展、风力发电机向无齿轮箱直驱式方向发展等。从其发展态势来看，当前风力发电技术主要经历了小容量到大容量、陆上风电到海上风电、定桨距到变桨及变速恒频，以及有齿轮箱到无齿轮箱等四个发展阶段。
2. 风力发电机组运行方式发展
2.1风力发电机组运行方式向变桨、变频恒频方向发展
与风力发电机组的恒速运行方式相比，变速运行方式允许根据风速的变化情况对风力机的转速进行实时调节，以此确保风力发电机始终保持最佳的运转状态，进而实现风能捕获量最大化，可见风力发电机组采取变速运行方式体现出生产成本低、风能捕获量大、风速适应性好、机械应力低、生产效率高等优点。除此以外，变桨距比定桨距更有优势，即变桨距对稳定机组输出功率、增强机组起动性能、控制机组结构受力荷载至关重要。与此同时，若切出风速比风速高，那么经桨叶顺桨亦能对风机起到保护作用，进而延长风机的使用寿命。然而上述发展举措尚待完善，因为变桨装置的增加势必增加故障的概率，同时导致控制程序复 杂化。
2.2风力发电机向无齿轮箱直驱式方向发展
与有齿轮箱相比，无齿轮箱直驱式永磁风力发电机要求发电机轴与叶轮轴直接连接，如此直接省去增速齿轮箱的方式，对实时改变转子的转速及输出交流电的频率起着重要作用，同时也体现出风力发电系统高效率及高可靠性的特点。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆无齿轮箱直驱式风力发电机作为国际一流风力发电机，其主要原理是借助低速多极永磁发电机及全功率变频器来实现风电到电网的过程，通过实验证实，直驱式风力发电机的应用能够实现系统的高效率及高可靠性，因此具有较大的应用前景，同时，永磁电机也表现出能量密度大、运行效率及可靠性高、造价越来越低的特点，所以此类发电机一定会长期占据国际市场主要份额。
3.风力发电技术的功率控制分析
3.1风力发电机组功率的控制
风力发电机组对实现风力发电起着决定性的作用，因此严格控制风力发电机组的功率非常必要。风力发电机组功率的控制包括风力发电机变桨距及风力发电机偏航的控制，而常用的控制方法包括基于风速的输出功率控制法及基于风向标与输出功率的偏航控制法。基于风速的输出功率控制法是指当风速的波动值介于额定风速与切入风速间时，通过控制变速的方式来获取最佳功率曲线及最大功率，同时当风速波动值介于切出风速与额定风速之间时，通过控制变桨距的方式来调整桨叶桨距角，直至额定功率始终保持恒定状态。基于风速的输出功率控制法要求，根据实时风速选用最佳的控制手段，如此实现输出功率及风能利用效率最大化，及提高风力发电机运行的可靠性、稳定性。除此以外，上述定义同时也体现出风速的输出功率控制主要是指对变桨的控制。
3.2通过控制风速实现功率控制
在调整风速的基础上实现对风力机输出功率的控制，在切入风速与额定风速之间的风速发生变化的情况下，通过控制变速来对最佳功率曲线进行追踪，以实现最大功率的获取。在切出风速与额定风速之间的风速发生变化的情况下，通过控制变桨距来对桨叶桨距的角度变化进行调节，以确保额定功率恒定。实行风速控制策略，能够按照风速的实际大小，选取相应的控制方式，不但能够提高风力机的最大输出功率，同时，还能够促使发电机组风能利用效率的有效提高，为风力机的稳定、可靠运行提供了重要保障。
3.3通过风向标与输出功率控制
在调整风向标和输出功率的基础上对风力机偏航的控制，在风向变化绝对值低于15°的情况下，通过调整风向标来实现偏航控制。在风向变化绝对值为15°或是超过15°时，通过调整功率来实现偏航控制。由于输出功率通常会受到风向、风速变化的影响，导致功率偏航控制的方式往往只在风向变化的条件下进行，而将风速变化当成干扰信号不作考虑。为进一步缩短风力机对风时间，促使其对风精度及相关的风能利用效率提高，一般应根据实际需要，考虑采用何种工况进行控制，具体包括逆时针旋转控制、顺时针旋转控制以及原位停止控制等。
结论 综上所述，通过分析风力发电技术与功率控制策略的相关知识点，可以看出基于风速控制以及风向标和功率控制下的控制方法，能够更为有效地利用风能，实现规模化、低成本、安全可靠的高度利用率，值得广泛应用。
参考文献
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论文作者:万隆翔
论文发表刊物:《电力设备》2018年第27期
论文发表时间:2019/3/13
标签：风速论文; 齿轮箱论文; 功率论文; 风力发电论文; 技术论文; 风能论文; 输出功率论文; 《电力设备》2018年第27期论文;