摘要：风电技术涉及专业较广，包括计算机学、空气动力学、材料学等。国内风能资源较为丰富，带动了风电行业的发展，风能利用对国家环境结构的调整具有极大影响，可有效调整能源结构，降低进口能源的依赖，对国家经济效益具有重大作用。本文主要对风力发电电气控制技术及应用进行了分析研究。
关键词：风力发电；电气控制；技术应用
引言
就现实情况来看，风力发电与其他发电模式相比存在较强的不稳定性，很容易受外界各类因素的影响，例如风速、风向、大气压强、温度等等，所以在电气控制技术应用的过程中，应当以此入手，进一步克服外界因素对风力发电过程的干扰。另外，为提高风能发电的效率，必须对各类风能发电设备对风力的利用效率进行系统的分析，提高其能量的转化率。例如我国在综合考虑风力发电叶片荷载、稳定性及其风能利用率的基础之上，将风力发电机的叶片长度范围设定在60至100m范围之内，转化效率极高。此外，由于风力发电设备运转的环境大多都较为恶劣，所以在设备检修与维护上如果单纯的依赖人力完成相关操作显然是不现实的，为此，应该合理融入远程遥感控制技术等，以此全面提高风力发电过程电气控制的实际成效。
1风力发电现状分析
众所周知，风能是新时期大力推进的新型清洁能源，其优点有目共睹，但也具有不可避免的局限性。它的优点主要是没有污染，永远不会衰竭；但其局限性也较大，比如风力发电的稳定性比其他发电方式弱，且风能不能储存，只能实地采取。因此，在我国风力发电的发展过程中也遇到了不少问题，主要问题是对电能、电网质量的影响较大，因为风的速度和方向变化随机。这种随机性会引起负荷和电能发生一系列变化。如果电网的规模较小，其稳定性多多少少也会受到影响；但如果电网规模较大，就会影响到电能质量。不仅如此，我国目前各大风力发电所的使用设备也有着不容忽视的局限性，它们的特性一般较为复杂，所以无法对其进行有效的风力发电控制。更重要的是，我国目前有两种风电系统的模型，分别是线性模型和非线性模型。线性模型一般与传统的控制方法相结合，它要想实现最大量风能捕获，就要调节发电机的相关属性，这种方法是较为简单的。但与非线性模型相比，线性模型在工作范围、环境等多方面都有很大的不同。如果采用传统的控制方法，就无法满足风力发电过程中的各项需求，也就会阻碍我国风力发电的发展。
2风电系统发展的难点问题
现阶段，国家风电技术进步较快，多项研究的目的在于推广风电出力、电力电子装置等方面的应用。“十三五”期间，风电技术逐渐朝着大型精细化方向发展，未来考虑单台机组容量、叶轮捕风能力、转换效率等方面的优化。保证风机叶轮的转换效率可逐渐达到0.5，可大幅提高风机转换效率。大量作业实践表明，尽管国家风电事业发展势头猛烈，但是其技术方面仍存在待解决的问题。
首先，风电场选址规划方面有待完善。国内风能主要是西北、东南沿海地区较为丰富，具有密度高、发电效率高的优势，但并非所有地区均可采用风能发电。尤其是风速低的位置，如何提高该区域风能利用率是主要问题，需要加强相关技术、规划的完善。其次，风能丰富地区，风速、风向经常发生明显变化，相关风机机组的性能要求相对更为苛刻。目前国内大型风电场想设备一般以进口设备为主，具有成本高、维修难度大、专业人才缺失的特点。限制了国内风电行业的进步速度。再者，单机容量有待提高。现阶段，国家风电行业进步主要参考标准是单机容量的大小，容量增加，相关配套设备、配套技术等便需要跟上步伐。结构力学、流体力学、电机设计、加工制造等均需要引起重视，运行成本和维护成本均不容忽视。此外，大型机组装机作业中，需要考虑道路、隧道等交通渠道的限制，提高重型车辆通行的安全性。最后，并网技术有待更新。现阶段，国内国家风力发电技术代表是河西电力网络的串补技术，但仍需要考虑同步谐振、多种控制输送中问题等方面的考虑，技术瓶颈问题较为严重。
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3风力发电电气控制技术及其应用实践
早在多年以前，国内就已经开始了对风能利用的相关研究，但其具体应用仍然是采取示范的形式进行，并未形成规模。在1990年以后，我国才开始了风力发电厂的规模化建设，在此之后我国风力发电技术研究进入了高速发展时期，现今已然衍生了较多的风力发电电气控制技术，并且已经得到了广泛实践应用，其主流控制技术如下所示。
3.1定桨距失速风力发电技术应用实践
为处理好风力发电机组在运转过程中必须并同的现实问题，上个世纪后期，我国相关人员已经在传统风力发电技术的基础之上，研究出了定桨距失速风力发电技术，有效提高了风力发电过程的稳定性。该技术在实际应用的过程中，需要实现对其风力发电机组的功率进行限定，其叶片的构造相对比较复杂，且有一定的重量。该技术的在风力发电过程中的应用，虽然有效解决了发电过程的稳定性问题，但是由于其本身结构的限制，在发电的过程中需要消耗大量的无用功，机组的运作效率大多不高，所以该技术现今大多应用于级数较低的小风环境之中。而就该技术的发展来看，必须处理好功率限制问题，以此提高拓宽其应用范围。
3.2变桨距失速风力发电技术应用实践
该技术在风力发电过程的应用能够有效解决原本风力发电机组输出功率不高的现实问题，能够通过改变原本叶片倾角的方式，提高风能的利用效率。另外，该技术的应用可以以更换材料的方式进一步降低原本扇叶的重量，这不仅可以降低其所做无用功的比例，还可以降低对应的冲击荷载。但是，由于该技术减轻了设备的质量，所以其在变桨距运转的过程中，很有可能出现失稳问题，在其后期维护过程中也需要花费大量的人力物力资源，但伴随着国内电气控制技术水平的不断提升，该问题必然会逐渐得到缓解。
3.3主动失速风力发电技术应用实践
主动失速发电技术也可以称之为混合失速风力发电技术，该技术实现了上文所述定、变桨失速风力发电技术的有机整合，能够根据风速以及风向的变化合理调整桨距角，有着极高的能量转化效率。但是，该技术在应用的过程中极有可能出现较为严重的失速问题，会在一定程度上制约功率的输出，显然是不利于其发电过程电气控制的。对此，必须切实加强对该技术的改进工作，以此全面发挥该控制技术的现实价值。
3.4变速风力发电技术应用实践
该技术基于变速运动原理，能够打破电机原有恒定速度运转对风能转化效率的影响，进而其发动机组能够根据风力的变化及时调整其运转速率，可以有效提高发电过程的稳定性。该技术的应用，能够使发电机组运转速率实现动态化的转变。比如在风数等级较高时，能够根据有效实现对风轮转速相应指标的高效控制，这就可以避免由于功率过大所导致的过电压问题，可以进一步保障其电机组运转的稳定性。而在风速等级较低的情况下，其能够根据风力特征，通过调整浆角等方式，尽可能的实现对风力的捕捉，进而保障其实际需求。该技术的应用打破了传统单一模式电气控制的束缚，提高了风力发电过程中电气控制的实际成效。由此，不难得出，变速风力发电必然是未来风力发电的重要发展方向，我国相关人员也需要注意这一点，以此保障该类技术的应用效果。
结束语
综上所述，我国风力发电电气控制技术主要包括有变桨距发电技术、定桨距失速发电技术、主动失速发电技术以及变速风力发电技术，这些技术的应用过程有其优势，也有其缺点，相信在科学技术的持续发展下，这些技术都能够得到有效完善。
参考文献:
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［3］徐凯.双馈风力发电系统硬件在环测试平台设计与实现［D］.上海：上海交通大学，2015.
论文作者:罗浩
论文发表刊物:《电力设备》2017年第32期
论文发表时间:2018/4/11
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