摘要：随着科学技术的不断发展，我国越来越注重清洁能源的开发和使用，其中，风力发电就是目前我国正在使用的清洁能源之一，并且一 直在不断的改进与完善。风力发电技术改进过程中，调频技术的应用优势逐渐凸显，为风力发展提供了技术支持。本文从技术角度对风力发 电系统中风电机组的控制方式进行了讨论，同时还对风力发电的未来发展趋势做出了预测。
关键词：风力发电；系统控制；调频技术；储能
引言：近年来，我国在风力发电方面的发展已经超越了许多发展中国家，并且已经逐渐开始在我国清洁能源产业方面崭露头角，为我国清洁 能源产业增添了一份力量，所以，我国也一直重视清洁能源的使用。风力发电作为一种重要的清洁能源生产方式，已经开始在我国大范围的 应用，目前最重要的工作就是提高风力发电的发电量，据研究显示，调频技术能够有效的提高风力发电设备的电容量，还能够提升风力发电 设备自身的调频能力。据最新的调查数据显示，截止到2014年，全世界现有的风力发电设备一共为世界提供了大约300GW的电能，为世界分 担了大约5%的供电需求，我国风力发电设备的装机容量正在逐渐的上升，发电量也在不断的增加，未来会发展的更好。由此可见，风力发电 技术已经成为了一种十分受欢迎的现代发电技术，在世界范围内都是具有一定的竞争优势的，所以，增强风力发电技术是十分必要的。
一、风力发电调频技术
1.风力发电机组运行特点
现阶段，风力发电机组主要采用变速型机组，具体又包括：双馈型风机与直驱型风机。在电子变流器的带动下，双馈型风机的转子转动速度 将发生动态波动，波动范围通常为同步速的正负30%区间，直驱型风机则将发生更严重的波动。所以，变速风机同电力系统频率解耦，当系 统频率频繁波动下，不能发挥惯性支持作用。而且多数风机都选择最大风能捕获控制，在功率极值点处运转，这样在调频过程中，就不能供 应备用容量。然而，变速风机能够被灵活地调节与控制，具体方法为：优化改变控制目标与策略，这样当系统频率发生波动时，机组能够立 即反应，达到惯性反应、动态调频的目的。现阶段，风力发电机组实际上是凭借转子惯性、转子超速等达到对有功功率的调控目标。
二、风力发电机组类型
1.转子惯性控制
当前工作中应用到的风力发电机主要具有两种类型：①定速型；②变速型，前者在过去的发展中采用较多，容量较小，不能满足工作中的要 求，因此在后续的发展阶段逐渐被淘汰。而变速型的风力发电机成为应用中的主要设备，并且分为两种类型，一种是广泛使用的双馈型风机 ，另外一种则是直驱型风机，两者之间的区别在于后者的波动范围要高于前者，因此在控制上具有一定的缺陷，不能满足灵活性的特点，为 此在实际的工作中，应该寻求更大的突破。转子惯性控制与风力发电机自身所具有的惯性能力以及运行时的状态具有直接的联系，因此从这 两方面入手能够更加灵活的对转子惯性进行控制。
2.转子超速控制
超速控制的关键在于当转子出现超速运转时，如何将其得到有效的控制，这是工作中的重点问题，在实际的应用中，风机的运行速率往往会 保留一部分作为备用，这一部分备用的有功功率是用来作为一次频率调节的，因此对超速控制主要在于一次频率在调节时的响应速度，速度 越快，对风机的影响就弱，但是不足之处在于有一部分盲区是不能进行有效的控制的，这一过程中会对风机的运转速度控制在一定的范围之 内，如果超出这一范围，那么就需要采用桨距角保证恒功率的正常运行，由此看来，转子超速的适用范围也是具有局限性的，仅仅在额定风 速的范围之内才能得以正常的运行，但是转子超速并不会受到时间的限制，而是在多数时间内都可以得到应用，这也在一定程度上降低了对 风力发电所带来的经济损失。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
3.变桨控制
桨距角是在变桨距控制的过程中得以体现的，这一控制的最大优点在于能够在最大功率的控制范围内得以运行，并且还能为自身保留一定的 容量，桨距角的大小受到风力情况的限制，如果桨距角越大，那么可备用的有功功率也就越多，进而在实际中所捕获的风能也会呈现出下降 的趋势，根据桨距角大小的不通，可以有效的控制风能的捕获量，因此桨距角是一项重要的参考依据，加强其在实际应用中的调节能力，可 以有效的实现对风力功率的有效控制，但是应该注意的是，不要过于频繁的对桨距角进行调节，这样反而会造成适得其反的效果，因为这对 于风力机组会产生一定的负面影响，造成机械的磨损严重，进而设备的使用寿命也会受到影响。
4.组合控制
从上面的分析能够看到，无论是惯性响应控制还是变桨控制在调频方面都有某种局限性，需要达到相关条件。为了达到预期的调频要求，当 前最佳的方法是整合多种调频技术，通过优势互补、相互依存的方式来达到最优调频目标。相关研究对惯性控制、超速控制以及变桨等做了 对比分析，两大控制都能有效积极供应备用容量，支持风电机组的运行，当频率波动时，能够快速发出反应，两种控制并肩作战，会超过变 桨独自工作带来的成效。然而，这种组合工作、并肩作战的方式也存在一定的弊端。
对于不同调频技术的组合运行，已经形成了大量的研究。例如：一些研究主张根据风速高、中、低区间的划分，对惯性控制、超速控制与变 桨实施优化组合，最终供应相对稳定、安全的备用容量，达到预期的调频效果。也有研究则是建立在模糊控制协调理论之上，凭借调节桨距 角、发电机转矩等达到调频的目的，具体操作过程为：风速下降时，选择孔变桨距，风速变大则控制给定功率，当风力相当时，则双方配合 进行控制，这一方法不仅简化了计算步骤，也能有效应对不断变化的风速。对于中风速的情况，相关研究则倾向于把风机转子的旋转动能同 变桨备用功率二者配合起来，以此来有效运用转子，发挥其旋转动能，能够有效延长有功备用时间，经实验对比发现，这种组合运行方式能 够增加更多的发电量。
三、储能参与风电调频
在风力发电系统中，储备能源的主要系统就是储能系统，储能系统在根本上具有一定的保障性，能够有效的保障能源的持续性供给，同时储 能系统还具有一定的控制能力，能够迅速的抓准程序中所存在的问题，并对其进行解决，以此来提高发电设备的稳定性，储能系统是风力系 统中最关键的一个部分。
储能系统在风电机组以及在风电场中都能得到更加充分的应用，但是如果应用不当，也会造成一定的损失，例如成本较高，导致经济效益的 不稳定，或是在容量储备方面达不到要求等，这些问题都会在一定程度上影响到风力发电的发展，因此在当前的工作中，研究人员对这一系 统进行了进一步的研究，发现将储能系统与上述的转子控制进行有效的结合，可以有效的控制不利因素的产生。例如在转子转速的控制过程 中，具有灵活性的特点，因此在应用的过程中第一时间会对系统的频率变化进行相应，进而提高储能的经济效益，对于成本的控制也具有重 要的影响。
结语：随着风力发电技术的不断发展，我国清洁能源产业方面的发展趋势越来越广阔，尤其是在调频技术被应用到风力发电系统之中以后， 在很大程度上解决了原有的风力发电系统中风机运行状况不稳定的问题，所以，这也在一定程度上实现了风电技术的改革，但是，在此基础 上，仍然要对调频技术进行不断的优化改进，从而提升整个风力发电系统的运行效率。
参考文献：
[1]付秀娟.风力发电过程中的调频技术探讨[J].中国电业（技术版），2016（6）：00031-00031.
[2]焦占一.浅谈风力发电过程中的调频技术[J].工程技术：全文版，2016（12）：00168-00168.
[3]唐西胜，苗福丰，齐智平，等.风力发电的调频技术研究综述[J].中国电机工程学报，2014，34（25）：4304-4314.
论文作者:邓仕光
论文发表刊物:《电力设备》2018年第10期
论文发表时间:2018/7/30
标签：风力发电论文; 转子论文; 风机论文; 技术论文; 惯性论文; 风力论文; 系统论文; 《电力设备》2018年第10期论文;