摘要：文章在分析我国目前风力发电现状的基础上，对风力发电的运行体系与控制现状以及相应的控制方式进行介绍，并对风力发电运行系统操控进行研究，以供参考。
关键词：风力发电；运行体系；操控
1引言
在我国目前不断进行的能源结构调整中，风力资源的重要性和地位不断提升，使得风力发电成为我国继火电和水电之后的第三大新能源发电形式。而且由于目前火力发电过程中对环境污染问题的不断加剧，以及目前人们对于环境保护问题重视程度的不断提高，使得推进风能等清洁型能源的开发和利用成为未来能源开发和利用的主要方向。但是在我国目前的风力发电技术的发展中，也暴露出许多运行系统与控制方面的问题，对风力发电的并网运行质量和安全造成一定的干扰，也阻碍了风力发电的发展，所以需要加大对风力发电运行体系操控的研究，提高我国风力发电的质量、效率和安全。
2风力发电现状
我国对风力发电的开发和研究较早，在上世纪50年代就开始了对风能利用的研究，并在80年代将风力发电机组投入到商业化的开发中来，尤其经历了本世纪我国风力发电技术的快速发展过程，我国的风力发电市场已经趋于稳定，且处于快速发展的过程中，我国风力发电的装机总容量、单机容量以及每年新增容量都居世界前列，促使我国的风力风电技术已经达到了前所未有的高度。但是在目前风力发电以及与电网整体运行相互配合和协调的过程中，也暴露出风力发电技术的诸多问题和缺点，主要表现在与电网运行不够协调的问题，分析上述问题原因主要有以下几点：一是由于风力发电技术的发展、风电场的建设以及电网的建设之间存在步伐不统一的原因。二是由于在进行风电厂和电网建设以及风力发电技术的发展过程中，对能源方面的规划较为重视，但是对风力发电技术的调峰功能和容量的重视程度不足。所以以上原因就阻碍了风力发电技术在电网中作用的正常发挥，也成为制约我国风力发电技术发展的主要原因。
3风力发电的运行系统与控制
3.1风力发电运行系统与控制现状
由于风电场需要建设在风能资源较为丰富的地区，且在我国风能资源较为丰富的地区主要集中在西北部地区，而且由于风轮机需要建设在室外，所以容易受到外界环境的影响，因此导致在风力发电机组运行过程中，对风轮机的定桨距或者变桨距进行调节、对所用电气设备和发电机等设备类型的选择以及风力发电的并网运行等过程的控制具有较大的难度。而且由于风能具有不稳定性和较小的产生密度，而且风电场中的风机运行场地中属于无人监控的管理模式，这就对风力发电的运行系统与控制提出了较高的要求，且需要从以下几个方面进行控制。
3.2安全、紧急操作系统的控制
此系统在风电机组中是在电机设备风轮机上进行安装和设置的，主要起到对发电机的安全性能进行调控，并确保发电机组安全运行的重要作用。确保此系统功能正常发挥的主要不稳就是由继电保护装置组成的安全保护设备，这些安全设备将风电机组中需要保护的硬件系统进行有效组织和连接，确保其在紧急和特殊情况下的运行安全，并能满足风力发电对其运行安全性的要求。
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3.3风轮机变桨距的调控
在风力发电机组的运行操控系统中，对风机变桨距的调控是最为复杂的控制系统之一，也是进行风轮机设备操控的重点，对系统中的多种设备以及系统整体性能和安全起到积极的操控作用。比如在此系统中的发电机采用鼠笼式发电机时，此时为了缓冲此发电机并网发电时对电网造成的转矩以及电流冲击作用，需要在对其进行操控的过程中通过软并网的方式来进行调节和实现。而如果采用的是双馈感应发电机等类型，就需要采用变频器进行调节，还要在发电机并网之前对机端电压进行合理控制。此外，在风轮机正常运行过程中还容易出现因跟踪风向而连续出现转动导致电缆缠绕的问题，为了避免上述问题的发生，此时可以预先设定一个电机机舱的转动方位，然后通过系统的自动调节功能对缠绕的电缆进行自行解开。
3.4对风电机组中设备的调控
在风力发电机组的运行过程中需要进行调控的环节主要包括以下内容：首先是进行开机和停机的调控，此时需要按照机器设备的顺序进行分布操作，首先需要调节偏航功能的装置系统，然后将叶片调整到开始启动的位置，并确保叶片桨距偏离大约60°左右的角度，最后就可以将转子机械设备装置松开就可以确保转子的正常运转。此外，系统中的偏航控制功能主要是在风轮机正常启动中对“调向”“迎风”“对风”等现象进行调节，且在出现偏航灵敏度出现问题、偏航产生较大的回转力、以及偏航误差升高且无法及时调整时发挥其调控作用进行调节。在对偏航装置进行调节之后就可以对风轮机的运行效率进行全面提高。
4风力发电的运行体系操控分析
4.1风轮机偏航方式的选择
在风力发电系统中，想要提高系统的运行效率，首先需要提高风轮机运行过程中对风能的捕捉能力，而提高其捕捉能力时，就需要对其偏航方式进行调控。这主要是由于在风轮机的正常运行中，为了实现对风能的捕捉，需要转子与风之间存在一定的偏航角，且需要将此偏航角控制在合理的范围之内，避免由于过大而导致风轮机的损耗增加以及风能利用效率下降的问题。通常采用的偏航方式有以下集中：一是下风向时，转子可以采用自由偏转的偏航方式；二是在电机的动力驱动下促使转子主动发生偏航；三是在风轮机运行中使用尾翼或尾轮气动操作转子进行偏航。
4.2风轮机转子偏航的操控方式
在操控风轮机转子偏航的过程中，不仅需要尽量减小转子在设备运转中的偏离风向的角度，降低设备的功率损耗，而且需要在转子偏航控制系统失控时，生产的需求将变为减小机械设备的损耗，这就需要对风轮机运行的次序、变桨距等进行调节来实现。
5结语
在我国目前加大了对风能的开发和利用力度的形势下，我国目前的风力发电技术和运行操控体系中还存在诸多问题需要进行一步的发展和完善，主要是要提高风力发电的并网性能，降低其对电网系统运行的不利影响，从风力发电运行体系操控技术方面出发，积极解决风力发电对整个电网运行的影响，促进我国风力发电技术的发展。
参考文献：
[1] 王东.变速恒频风力发电系统运行与控制研究[J].工业,2016(12):00158-00159
[2] 刁帅.双馈式风力发电机运行原理及发电控制技术研究[J].中国高新技术企业,2016(20):139-140
论文作者:赵静波
论文发表刊物:《电力设备》2018年第13期
论文发表时间:2018/8/20
标签：风力发电论文; 风轮论文; 转子论文; 系统论文; 风能论文; 偏航论文; 电网论文; 《电力设备》2018年第13期论文;