代俊
大唐云南发电有限公司新能源分公司
摘要：面对经济的持续发展，能源匮乏问题逐步显现，为化解能源危机，各国均将研究方向转向至新型能源的开发与利用方面。风能属于清洁型与可再生型能源，风能的有效利用可减少不可再生能源的消耗，可为经济建设与发展提供充足的能源支持。风力发电电气控制技术是风能产生的重要保障，为加强对此技术的了解，文章将从当前风力发电面临的问题分析入手，分析了变桨距发电技术、定桨距失速发电技术、主动失速发电技术、变速风力发电技术、低电压穿越技术五种电气控制技术的具体应用。
关键词：风力发电；电气控制；技术应用
风力发电是指利用有效技术手段实现自然界风能向电能的转化。我国风力发电的发展速度极为快速，但温度、气压、运行环境等因素均会影响风力发电的稳定性，为此，需要通过电气控制技术的科学应用对此问题进行化解。电气控制技术可通过多处电气元件的整合与利用实现对风力发电设备的有效控制，可为发电过程的安全性与可靠性提升提供保障，因而在风力发电领域电气控制技术应用广泛。
1.当前风力发电电气控制技术应用中面临的问题分析
1.1风力发电系统建设不够完善
构建风力发电系统时，侧重于关键性设备，并不关注与之匹配的辅助性设备，限制了这些设备功能作用的发挥，不仅会制约发电成效，还会影响电气控制技术应用。因电气控制技术的非线性模型过于复杂，加之未熟练掌握技术应用方法，因而电气控制中未能取得理想成效。目前传统的电气控制技术虽能构建线性模型，然而由于其工作范围并不宽泛，工作环境限制性高，因而风力发电需求得不到满足。
1.2外界因素对风力发电效果存在制约
通常风力发电厂会建设于高地处，在裸露性的运行环境下，风雨雷电、气压温度等均会对风力发电的效果产生影响。若是遭遇极端天气，必将会影响风力发电设备运行的稳定性，或是导致设备受损。此外，风力发电电气控制技术的应用对工作人员的技术能力及责任意识要求较高。若是工作人员技术不专业、工作意识不强，操作不规范，将会引发设备故障，从而会影响风力发电效果。
2.风力发电电气控制技术的具体应用分析
2.1变桨距发电技术的应用
风力发电机组的功率高低是影响风能利用率的关键，这是制约风力发电效果的重要因素。因而，在风力发电过程中应加强针对风力发电机组风速功率的控制。变桨距发电技术便是一种可有效控制风速功率的技术手段，其可通过调整风力发电机组的桨叶角度而实现对其风速功率的有效控制，从而实现风能利用率的有效提升。得益于科技的持续性发展，目前可利用更加轻便的材料制作变桨距的扇叶，因而明显降低了扇叶的总重，不仅可减小冲击荷载，对安全风险事故隐患的消除也有一定作用，还可降低对风力发电机组风速功率的控制难度。然而在技术应用中，存在变桨距运行稳定性不高的问题，所消耗的人力及物力资源更高，这是此技术未来研究的重点。利用变浆距发电技术得到的风力性能曲线见图1所示：
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图1 变桨距风力机性能曲线
2.2定桨距失速发电技术的应用
这是一种基于传统发电技术并融合了新型发电技术的电气控制方法，可避免风力发电系统偏离原有运行轨道，也可增强系统的稳定性。通常发电过程中，发电机组需要并网运行，因而对发电机组运行的稳定性方面要求更为严荷。此技术可对叶片的复杂性构造加以利用，从而实现对发电机组功率的有效控制。然而由于叶片具有高自重、大体积的特征，因而发电时会产生一定的无用功，这会降低发电机组的整体运行效率，这是限制定桨距失速发电技术广泛应用的弊端所在，正因如此，在风力等级较高的环境下此技术并不适用，未来还需通过研究的进一步深入，对此技术的应用范围进一步拓展。
2.3主动失速发电技术的应用
此技术实现了定桨距与变桨距两种失速风力发电技术的整合应用，可以风速及风向的变化情况为依据调节桨距角，从而达到控制风能捕捉量的目的，可实现对风速的合理控制。不仅可产生更高的能量转化，也可保障风力发电设备的高效运行，可为风力发电厂带来更高的经济收益。然而此技术应用时失速问题较为常见，因而会出现功率输出率高低不一的情况，这是制约电气控制效果的关键所在。为此，未来应针对此缺陷进行优化与完善。
2.4变速风力发电技术的应用
这是一种可影响或控制风力发电机原有恒速的电气控制方法，可以风速差异作为风力发电机运行控制的依据，从而使之维持固定的发电频率。通常风速变化过程中，风力发电机也会随之产生变化，为此，需要通过风轮转速指标的合理调节而使风力发电机保持高效的运行与平稳的功率输出，从而达到风能能量有效维持的目的。此技术具有良好的应用优势，未来风力发电将会以此技术作为主流发展方向，且风力发电中也将逐步以恒速发电技术作为应用核心。
2.5低电压穿越技术的应用
风电场并网点与电压轮廓线间的位置关系，决定着风电机组是持续并网运行还是应该切出，若是风电机组并网点电压降低至额定电压的20%时，其应以625ms的速度并网运行，因而其具备低电压穿越能力。若是能在电压下降2s内恢复至定员定电压的90%，可仍具备持续并网运行能力。若是电网发生故障，未及时进行风电机组的切除，应于故障解决后以每秒10%的功率变化进行功率恢复。低电压穿越技术的应用，可利用变流器判断低电压穿越的状态，可测算电压实际值并同步计时，且可对电网屏蔽性故障进行解决，还可实现转速的闭环调节，从而保持转速同步。低电压穿越时应以变流器设备的信号及主控系统计时情况作为穿越失败判定的依据，应根据标准进行失败触发时长的主控判断。穿越失败情况下，将会引发故障从而中断发电机运行。低电压穿越成功后，会以跌落前10%的功率为基础逐步恢复功率，可根据转速合理进行恢复速度的调节。此时要将屏蔽电网有关故障放开，以便电压恢复后可快速恢复控制。
结语：风能向电能转化的过程中，应用风力发电电气控制技术的目的是有效提升转化效率，可保障风力发电设备及系统的稳定性，有利于对风力发电设备控制水平的提升，保障风能的有效转化。基于此，风力发电中应合理利用各种不同的电气控制技术，并持续性进行技术优化与完善，从而保障风力发电行业的长效性发展。
参考文献：
[1]丁江流.风力发电电气控制技术及应用实践探析[J].科技创业月刊,2016,29(22):142-143.
[2]李光宇.风力发电电气控制技术发展探讨[J].城市建设理论研究（电子版）,2016(15):1622.
代俊(1993)，男，助理工程师，工学学士学位，主要从事风力发电机组运行与检修维护管理工作