摘要：随着风力发电调频技术的不断进步，研究其相关内容凸显出重要意义。本文分析了风力发电调频技术。在探讨调频技术的经济效益的基础上，研究了风力发电调频技术发展前景。
关键词：风力发电；调频技术；研究
一、风力发电调频技术
1.1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
1.2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，转予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。
1.3变桨控制
上文中提到的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，在无形之中反而又增加了运行的成本，不能满足风力发电的经济效益。
二、储能参与风电调频
在风力发电中，储能系统的组要作用是储备足够的能源，起到“后勤保障”的作用，储能系统具有较为灵活的控制能力，并且在短时间内就能够响应程序所提出的内容，并且更重要的是在性能方面更加稳定，风力系统在参与频率调节的过程中，储能系统是重要的组成部分。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。又如在变桨控制的过程中，在一定的时间内。储能系统可以持续的应用在系统频率的调节过程中，并且不会受到外界的干扰，在这种情况下，也可以将储能的运行成本得到有效的降低。
三、调频技术的经济效益分析
1.节能效果显著
矿山风机选型设计时，用户、设计院及制厂均留有较大的裕度。用户实际需要的风量，经常在设计流量的80%以下。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆假如实际需要的流量为额定流量的80%，采用变频调速时消耗的能量只有不调速时的51%，节能49%，比用矿}f_I风机挡板调节可节能37%左右。
2.功率因数高
目前诵用弯频器普遍采用PWM（脉宽调制）控制，功率因数均在0.9以上。近几年推出的直接转矩控制的变频器，功率因数为0.95一0.970过去为提高功率因数采用同步电动机驱动的方案，现在可以用简单的笼型异步电动机加变频器的方案代替，价格并不比同步电动机及其励磁装置高，还可以收到节能、减少维护费及减少维修时间的效果。
3.使用功能完善
生产工艺流程对矿山风机调节提出的任何要求，变频器都可以实现。除可以实现常规的开、闭环控制外，对重要矿山风机的停电自动保护和矿山风机特有的喘振保护，变频器本身都可以轻易地实现。
4.保护功能齐全
对电网、变频器本身及电动机的各种故障和异常，都有完善的保护。自动诊断系统可自动报警并给出故障的原因，从而确保机组的安全运行。
5.可靠性高
可靠性高不单指笼型异步电动机结构简单、坚固及易维护；变频保护功能齐全，可避免损坏。更重要的是体现在变频技术的进步，确保调速系统的可靠运行上。高速实时检测电网、变频器和电动机的运行状态，对负载或电源干扰引起的状态变化做出迅速反应，使调速系统始终保持正常运行，并自动寻优。
四、风力发电调频技术的发展前景
1.中压变流器拓扑功率不断增大。根据近年的不断研究，为了使风力资源的成本降低和转换风力资源的效率，风力的涡轮发电机的发电功率得到了飞快的增长。器件的额定功率不断的得到提高，而且开关和导通也逐渐的改善，所以多电平变流器所具有的优点会不断的被人类所挖掘出来。风力发电的系统优劣是由开关损耗的导通损耗和比率所决定的，即使在工作中多电平变流器的导通受到较高的损害，但是它的开关频率却是十分的低，所以说它的开关损耗也会随之变得十分低。
2.风力电场的具有的储能技术。风力电场可以很好的使风力发电在技术和经济上具有很强的吸引力，储能系统对维持电压频率具有很重要的作用，它不仅可以在15min之内为海量储能，还可以在很短的时间之内吸收和注入一定的能量。在整个风力发电的系统中包含了许多种的储能系统。关系到风力发电技术的蓄电池的储能系统，液态蓄电池是最好的蓄电系统，因为它可以很好的提供单位储能和送点成本的最佳状态，和之前的蓄电系统进行比较，液态蓄电池系统的优势主要是很好的使澳和锌两种化学材料之间发生的化学反应结合起来，这样的蓄电池可以很好的使能量密度高于铅酸的蓄电池系统。
3.海上的风力发电。风力涡轮的发电技术将不断的朝着离岸的趋势发展，因为海上的风能资源是十分丰富的，在海水较浅的地方可以安装风力的涡轮发电机进行发电，最重要的是，在离岸安装涡轮发电机，发电所产生的能量非常巨大，可以多出在陆上的涡轮发电机能量的一倍左右。用传统的空气流通的热量可以很好的使输电系统得到调节，进而解决电阀和风电场的相连，在高压直流把输电连接到电网和电场组织的时候，电同时被运送到了负载中心。
结语
综上所述，在风力发电的过程中为了进一步加强电力系统的稳定性运行，应该适当的对风力发电进行改良，从转子惯性以及超速控制等方面入手。进一步发展调频技术的相关应用，为实现现代化的风力发电提供重要的参考依据。
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论文作者:魏立宁
论文发表刊物:《电力设备》2018年第36期
论文发表时间:2019/6/11
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