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摘要：随着我国经济在不断的发展，社会在不断的进步，风能是目前开发与利用较为广泛的一种重要可再生能源，通过对风能的有效利用，能够将风能转变为机械能，进而转化成电能实现电力输送，不仅有利于缓解不可再生能源的消耗，还能促使供电效率的大大提升，提高经济效益和社会效益。风力发电机组在风电系统中是一个关键性的组成部分，其运行的安全可靠关乎整个发电系统的稳定运行。本文通过简述风能的开发利用以及风力发电机组的具体分类，深入分析风机发电机组的控制技术。
关键词：风能；风力发电机组；控制技术
引言
随着人类社会的不断进步与发展，能源过度消耗和环境污染等问题也变得越来越严重。作为常规能源的天然气、石油、煤炭属于不可再生能源，储备有限，使用过程中还会有严重的大气污染。因此，可再生能源的开发利用越来越受到世界各国的重视。随着国家新能源发展战略的实施，我国风电产业已经迈入跨越式发展阶段。风电有着可再生、能量大、无污染等特点，同时我国风能储备量大，分布广泛，有着非常大的开发潜力，所以发展风电能源已经成为一种必然趋势。做好风力发电及其控制技术的研究，具有十分重要的意义，本文就此展开了相关分析和研究。
1风力发电技术优势
到目前为止，石油、天然气和煤炭等化石能源是世界经济的能源支柱，然而化石资源的有限和对环境的危害性，已经日益地威胁着人类社会的安全和发展。风能、太阳能、波浪能、潮汐能等都是可再生的清洁能源。风能利用的主要形式是风力发电，风力发电在各类能源发电中具有以下优势:(1)风能是清洁能源，无污染，取之不尽。风力发电是利用风动力发电，有利于可持续发展，不会消耗水力、煤、石油等资源。相比火电、核电而言，风力发电是较洁净、无污染的发电方式。(2)节省土地面积。风电场选址只要风力充足，适合风力机发电即可。可以建在沙漠或者海上，减少了对耕地面积的占用。(4)控制维护简单。随着计算机远程控制技术发展，风力发电技术的自动化程度逐渐提高。风力发电技术应用比较灵活，可以并网，也可单独运行。风力发电可与其他能源发电进行互补，尤其在偏远地区，在电网输送不便的情况下，可以解决生活用电。(5)经济性好、建设周期短。根据相关经验，可以在一年内建设成一个十万千瓦级的风电场。相比已有的火力发电厂、核电站，风力发电系统造价低廉。不会对环境构成威胁。
2风力发电机组的控制技术分析
2.1滑模变结构控制
由于风力发电机组属于一个非线性系统，在运行过程中具有复杂多变的特性，同时还会在运行当中遇到负载、风向以及风力等的变化，影响自身运行，所以，难以通过数学模型的准确来建立控制该机组。而滑模变结构控制属于开关型控制，具有不连续控制的特点，在将系统进行预先设定之后，当相应条件满足了设定条件，系统只能在相应的特定空间当中进行滑模运动，设计上相对较为简单，并且相应的速度很快，对系统参数发生的变化也不会过于敏感，还具有较强的鲁棒性，可操作性非常强，等等优点都将保障系统能够在参数处于不确定的状态当中可以稳定运行，并能够对风力系统在相应的最大功率限制上实现满足，能够有效控地制风力发电机组。
2.2人工神经网络控制
神经网络理论主要是以生物以及人类相应的学习功能、判断功能以及适用功能等为基础进行研究的理论，该理论的自组织性和自适应性都比较强，能够对变化严重的不确定风力进行良好的适应和准确捕捉，能有效推进风力发电机组向高智能化方向发展，人工神经网络控制是智能控制技术中的一种重要技术。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆风速特定、预测地点以及预测周期都直接影响风速预测的准确性，基于此，可以通过神经网络法对风速进行合理预测，也就是通过时间序列模型实现风速输入变量的确定，在对风速变量进行采集之后，可以通过回归神经网络和反向传播神经网络实现有效预测。针对非线性系统，非常适合使用人工神经网络，并且在利用过程中不需要进行数学模型的精确建立，只需要利用其强大的控制能力和自适应力，即可转化电能质量，该系统能够在风向与风速具有较大不稳定性和不确定性的环境当中实现高效、稳定的运行。
2.3模糊控制
在多种智能控制方法当中，模糊控制属于典型的智能控制法，该方法以模糊推理和语言规则为基础，是一种高级控制策略，非线性因素不会对其产生直接影响，鲁棒性较强。对风力发电机组进行模糊控制，有利于促使风能利用率的大大提高，并跟踪最大功率，还具有变速恒频的特点。模糊控制理论由于自身优越的特点突出，并在发展当中有效结合了仿人智能技术、人工智能技术以及神经元网络技术，全面推动了风力发电机组控制技术的飞速发展。比如将模糊控制技术应用到变桨距并网型风力发电机组当中，能够有效对控制系统相应的动态特性实现全面改善，同时还对调节叶尖速比、风轮桨距角以及风力机转速实现有效控制，促使风力发电机组实现恒定频率和恒功率输出，相比PID控制器，模糊控制对抖振实现了有效控制，不仅减少抖振，还将促使系统的质量和运行效率更高。
3风力发电机组控制技术发展
风力发电机组安全高效的运行离不开控制技术的支撑，主要受到以下几个方面因素影响：第一，随着大气压、温度、湿度等因素的变化，自然风速的方向和大小也相应地发生变化，同时受到风电场地地形等因素影响，自然风速存在有不可控性和随机性的特点，因此风电机组所获取的风能同样存在有不可控性和随机性；第二，为了最大限度地提高风能利用率，风电机组叶片直径可到100m，在运行过程中存在有非常大的转动惯量；第三，在风力发电机组并网、输入功率优化、运行过程中故障检测和保护等方面，利用自动控制技术，能够起到非常好的应用效果；第四，很多有着丰富风力资源的地区地形环境相对较为恶劣，尤其在边远地区以及海岛等区域，人们更希望风力发电机组可受到远程监控，实现无人值班运行，对风力发电机组控制系统可靠性有着十分严格的要求。当前已有很多学者在风力发电控制技术和控制系统等方面展开了大量的研究分析，这些研究能够很大程度上促进风力发电机组的优化运行。随着计算机技术以及自动化技术在风电领域的应用，并网运行风力发电控制技术迅猛发展。在控制形式方面，由单一定桨距失速控制向变桨距方向发展，智能化水平越来越高。定桨距型风力机，轮毂与桨叶固定连接，固定桨距角，风速发生变化时，桨叶迎风角固定。失速型风力机浆主要是在风速超过额定风速情况下，利用桨叶本身失速特性，将气流功角提升至失速条件，桨叶表面会有涡流出现，进而限定发电机功率输出。失速调节型有着简单可靠的特点，当风速发生变化时，只需要通过桨叶被动失速调节控制系统，即可实现调节目的，控制系统得到简化。
结语
由于以往电力企业对不可再生能源过多的利用，造成了重要的能源消耗和环境污染，影响人类的长期发展，因此，通过风力发电机组实现对风能这一可再生清洁能源的有效开发和利用，对保持社会的可持续发展具有重要意义。风力发电机组是实现风能转化成电能的重要系统，利用各种现代技术实现对风力发电机机组的高效控制，有助于提升风能的捕捉率和利用率，所以，为了进一步加大利用风能，需要积极利用现代科学技术，进一步创新风力发电机组控制技术。
参考文献:
[1]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.
[2]郭海涛.风力发电机及风力发电控制技术分析[J].民营科技,2016，(4):6.
论文作者:于永波
论文发表刊物:《电力设备》2018年第21期
论文发表时间:2018/12/12
标签：风能论文; 风速论文; 风力发电机组论文; 技术论文; 风力发电论文; 风力论文; 神经网络论文; 《电力设备》2018年第21期论文;