风力发电技术的应用现状与展望摘要:改革开放以来,我国经济得到了快速的发展,而随着近年来能源消耗量的不断增加以及社会各界对环保问题重视程度的提高,如何提高太阳能､风能等新型环保型能源的利用率,减少煤炭､石油等化石能源的使用,成为当前的热门话题｡介绍了我国风力发电的实际发展情况,分析了风力发电控制技术､电力电子变换器控制技术､谐波消除技术､风轮控制技术等技术｡风电资源在应用的过程中体现出了广泛的优势,对其进行研究已经成为全世界共同的发展研究方向｡关键词:风力发电系统；风力发电；技术控制；随着风电比例的不断上升，出于电网稳定运行考虑，我国对风电机组的并网性能也不断提出新的要求，包括低电压穿越、高电压穿越、惯量响应和一次调频等。
目前，低电压穿越已成为我国风电设备入网的强制性要求，对高电压穿越、惯量响应和一次调频能力的要求正在深入论证中，但还没有提出明确的技术指标及测试方法。
各个国家都根据自身电力系统的情况，提出有针对性的风电设备入网标准，部分国家的入网标准中对风电的高、低电压穿越和一次调频性能要求已经非常明确，开展更为广泛的技术交流，极大地提高了我国风电机组产业在电网接入技术领域的话语权。
1新时期新能源风力发电技术的应用价值1.1经济性价值明显人们对风能的使用可追溯至古时候,随着近年来人们对风能重视程度的提高,风能利用技术得到了快速的发展并在发电领域得到了较好的应用｡目前在我国一些风能密度较大的地区,风力发电的成本已经接近于传统火力发电的成本,因而其经济性得到了显著的提高,并且随着风力发电能力的提高,其建设与运行成本还将进一步的降低｡1.2建设周期短,独立性好相较于其他发电技术的应用,风力发电系统建设周期短,可在较短的时间内实现区域供电｡随着风力发电技术的快速发展,风力发电系统的组建已经逐渐趋于标准化,一般风力发电站的建设可在较短时间内建设完成并投入使用｡此外,在我国一些偏远山区,风力发电技术的应用可有效满足当地分散性的电力需求｡1.3环保性好风能是一种可再生的清洁能源,通过加大风能利用技术的研发力度来提高风能的利用率,可以减少化石能源的使用量,进而改善传统能源使用造成的环境污染问题｡2风力发电及其控制技术分析2.1风力发电控制技术风力发电主要借助的是风力,主要是由于风力以及地面距离相差相对来说比较大,可以在空中来完成整个风力发电的能量转换工作,使电机以及相关的设备都能够顺利运转,提升工作效率｡在风力发电的过程中,使用永磁发电机时就有一定的优势,具体表现在运行效率更高,损耗问题更小,因此将其广泛应用在风力发电系统中,使之发挥作用｡另外,发电机的制造还可以通过模块优化的方式来进行,这样就能够更好地控制在风力发电系统运行过程中所需要消耗的成本,在控制风力发电系统时可以采取矢量控制的方式,这种方法顺利地解决了交直轴电流之间存在的矛盾,也让整个系统功率控制效果更加简单和良好｡2.2电力电子变换器控制技术电力电子变换器在风力发电系统中的应用实际上是十分广泛的,在大型风力发电系统中,由于能量的转换率本身比较高,在完成转换工作之后的传输效率同样比较高,同时又可以完善无功功率等方面的因素,让整体的使用性能更加良好｡电力电子变换器在运行的过程中,由于自身的运行功率比较高,覆盖的功率范围比较大,也不需要消耗很多的成本｡此外,使用PWM整流器用于风电发力系统中时,可以使系统的最大功率得到控制,而使用整流器时则可以让有功功率以及无功功率之间的阻碍被突破,让无功功率更加符合相关方面的实际运行要求｡2.3谐波消除技术在风力发电系统的运行过程中,谐波的存在会导致整体的电能质量水平并不高,对于电的电压以及频率造成的影响也不容忽视,还会导致风力发电系统中无功功率以及有功功率之间的平衡性不协调｡因此需要结合实际情况去消除其中存在的谐波问题,要更加重视谐波对于风能发电产生的重要影响,这会使整个系统设备出现热故障问题,导致运行受到了阻碍｡而消除谐波的过程中,可以采取的技术方法是使用电力变流器和其他的电力设备来让谐波以及相位抵消,也可以通过调整电容器组来改变无功功率,从而使谐波对无功功率的影响得到控制｡针对风电场的谐波问题进行消除和治理的过程中,主要是可以采取有源滤波器方式以及无源滤波的方式｡其中有源滤波借是一种新型的,能够用于动态抑制谐波以及补偿无功的电力电子装置,有源滤波器在工作的过程中拥有良好的动态性能,其时间不足1ms,同时能够实现三项补偿谐波电流,谐波次数甚至可以高达50次｡而无源滤波则主要是由滤波电容器和电抗器组合形成一种专业的LC滤波装置,包括调谐滤波器､高通滤波器等｡将这个电路并联在风电场的电网中,就能够形成一个基本的无源滤波回路,在这种回路中,通过调整电抗器的电感量以及电容器的电容量参数,就可以通过谐振频率来滤除谐波的频率,让谐波电流大部分通过滤波回路,同时又不会影响电网中的其他的设备｡2.4风轮控制技术首先是可以使用功率信号的反馈功能,让这种功能对风轮功率信号进行管控,如果风轮处于运行的状态,相应的功率以及实际条件的变化情况会保持一致,之后再去对功率的关系进行分析,绘制出最大功率的曲线图,在此之后再进行后续的操作时,需要对综合分析最大功率以及系统的输出功率,获取具体的差值之后,再对分轮进行桨距的调整,让风轮的运行功率得到最大化｡2.5现代化控制技术风力发电系统中使用的现代化控制技术,包括智能控制技术､自适应控制技术以及鲁棒控制技术等,其中使用变结构控制技术时体现出更为良好的反应能力,在设计的过程中会更加简单,同时实现的难度并不大,如果是要解决一些多变量的问题,那么就可以使用鲁棒控制技术来体现出作用｡而使用智能化控制技术时,就是能够达到模糊控制的目标｡当前在风力发电系统的建设过程中,准确的风力发电机数学模型的建成概率相对来说比较小,因此在对风力发电机组进行控制的过程中,完全可以使用模糊控制方法,使其体现出相应的作用｡3未来风力发电技术的发展方向3.1大容量风电系统随着社会对风力发电技术关注度的提高,近年来投入使用的风力发电系统规模越来越大,结构也越来越复杂｡但是,现阶段我国在大容量风力发电系统的开发和应用方面还存在较多的不足,目前仍有许多技术难题未能有效攻克｡同时,现代风力发电机组单机装机容量的不断加大,也导致风力发电系统结构设计以及控制系统的设计变得更加困难｡未来,随着各种新材料的出现以及加工工艺的创新,大容量､高可靠性和高性能等要求都可以在风力发电系统中实现｡3.2并网技术与最大风能捕获技术并网型风力发电系统主要包括风力发电并网技术与发电机转速控制技术两个层次的内容｡通过全功率电力变换器进行系统控制,能够有效的保证风力发电系统的可靠性要求,并网开关可实现并网控制功能｡在实际应用中,通常采用调节变桨距和发电机组功率转速的方式来尽可能的捕获风能,风力发电机组输出功率的调节需要综合考虑风力发电系统的经济性与可靠性,因此未来风力发电系统并网技术与风能捕获技术的创新优化也是未来风力发电技术的重要发展方向｡3.3变桨距调节技术和变速运行技术的优化通过变桨距调节能够保证系统始终保持在最优设置下运行,因而可以实现较高的可靠性｡当实际风速低于额定风速时,能够有效提高风能的利用率;当实际风速大于额定风速时,通过系统调节,保证输出功率的恒定｡同时,变速运行能够在保证最大风能捕捉量的前提下显著提高系统运行的稳定性｡因此,变桨距调节技术与变速运行技术未来还需要进一步的优化,以实现更好的效果｡4结束语在风电发展方面，我国将继续落实陆上大型基地建设、陆上分散式并网开发和海上风电基地建设,并结合我国制造业转型升级的国家战略，积极推动整机设备和零部件出口。
