刘强
国家电投集团云南国际电力投资有限公司，云南昆明 650200
摘要：随着我国工业体系的快速发展与完善，能源消耗与环境保护工作之间的矛盾愈发突出，传统化石能源所产生的大量污染，让人们对风能、太阳能等绿色能源更为青睐。现如今，在政府部门的有力推动下，风力发电已经逐步走入人们的日常生产生活之中，风机规模与总装机量连年攀升，因此，风力发电电气控制技术相关话题，也同样成为行业工作者的关注重点。本文将会以我国当前风力发电在电气控制层面所存在问题为切入点，结合实际应用，对其电气控制技术的应用实施初步分析与探讨，希望借此可对相关从业人员起到一定借鉴价值。
关键词：风力发电，电气控制技术，电气控制手段
引言：随着我国社会经济体系愈发庞大，能源消耗也在连年增长，如果不能采用更为合理的手段，解决能源供应层面所存在的桎梏与缺陷，可持续发展战略将很难达成。现如今，我国政府为解决传统化石能源所存在的污染问题，以政策引导为核心，全面推进新型可再生能源的研究与开发，其中，风力发电以其广泛的适用性与技术成熟性，具备极高的市场应用价值。当前，风力发电电气控制技术已经逐步走向平稳发展阶段，行业工作者对电气控制技术的应用也在不断强化，电气控制技术已经成为影响风力发电产业实际市场潜力的关键要素。
一、风能的开发与利用
上世纪末期，我国为解决能源供应问题，大规模推进化石能源的开发与利用，但是，这种以牺牲能源为前提的经济发展模式，已经逐步成为困扰经济进一步完善与优化的首要问题。化石能源不可再生，且其应用过程会带来极为严重的环境污染，虽然其能源供应相对稳定，但是，不可再生就意味着化石能源早晚会消耗殆尽，使用过程所产生的环境污染问题，更是会进一步限制我国社会经济的发展潜力，无论是生态环境保护工作还是我国所推行的社会经济可持续发展战略，都迫切需要一种更为清洁且长期稳定的能源供应渠道。在此环境下，我国政府开始积极开发并利用风能等可再生清洁能源，并在大量实践应用中取得卓越成就。与传统化石能源相比，风力发电可大幅度降低电力生产成本，且发电过程不产生任何污染物，生态环境保护效能极佳。随着科学技术的快速进步与完善，风力发电系统也逐步呈现高可靠性、智能化与轻盈化，同时，风力发电单机投资很小，投资选择更为灵活，且风机占地面积很小，施工作业所消耗的时间很短，其建设过程同步具备经济效益与社会效益。现如今，在政府政策引导支持下，我国各类能源企业开始不断加大风力发电建设力度，而行业科研人员也在大量实践应用中不断优化相关技术控制与发展模式，风力发电系统设备愈发先进，其总体经济效益与生态效益更为明显。
二 、当前我国风力发电在发展层面所显现的问题
2.1、风力发电系统的相关设备仍需进一步升级与完善
现如今，我国风力发电系统已经逐步成长为完整的生产与建设体系，单台风机的发电量也在不断提高，风力发电可靠性与可控性得到进一步的优化。但是，在我国能源企业发展风力发电系统过程中，其对于风机核心设备极为关注，相关设备应用与对应的技术保障手段也很成熟，但是，无论是能源企业还是业界科研工作者，对于风力发电系统的辅助设备却不够关注，进而导致系统内核心设备的实际功能得不到有效发挥，不仅严重影响发电质量，同时也加大风力发电电气控制工作难度。此外，风力发电系统所属的非线性模型有着很高的复杂度，如果没有对所有设备进行全面考量，相关技术体系又不成熟，那么电气控制系统的工作范围与环境都会受到限制，系统发展受到干扰，而传统电气控制技术又无法满足风力发电技术体系的发展进度。
2.2、风力发电自身很容易受到外界因素影响
风力发电依靠自然风力，其建设过程通常会选择在空旷地带或位置较高区域，这样可以有效提高风力发电的实际效果。但是，风力发电运行机组容易受到气压、温度以及雷雨等天气要素的影响，而自然天气天气往往又带有很强的不稳定因素，而这一过程很容易对运行机组内部构件带来破坏。此外，人为因素也会影响到风力发电工作的总体质量。
风力发电机组建设过程需要良好的土建作业配合，此外，其电气控制工作也需要工作人员具备良好的专业能力与严谨的工作态度，如果工作人员自身素养不足，控制操作过程存在违规或疏漏，那么对风力发电机组工作过程而言，将会带来巨大的安全隐患，机械故障将会时有发生，风力发电机组的整体发电效率也会受到严重影响。
三、风力发电电气控制技术的应用
3.1、变桨距发电技术
风力发电过程对自然风力有着一定的基础要求，此外，如果发电机组的输出功率不足，风能利用率低下，那么也会严重影响整体发电质量，因此，风力发电过程需要严格控制发电机组的风速功率，而现阶段所使用的变桨距发电技术，可以对发电机组的整体发电功率进行有效控制。变桨距发电技术可以根据自然风力的大小，改变桨叶的变桨角度，桨叶的变桨角度将会改变发电机组的受力强度，这样可以将其运转速度控制在合理范围，既不会因风速过大而破坏机组稳定性，也不会因风速过小而影响发电效率，风能利用率得到全面提升。近些年，随着我国科学技术的快速发展，变桨距发电技术所对应的桨叶制造材料更为坚固轻便，桨叶重量得到有效控制，因自然风所产生的冲击荷载也大幅度降低，风力发电机组的整体运行可靠性明显提高，偏转角度控制工作更为灵便。轻便的桨叶也同样地带来结构稳定性问题，桨叶角度变化过程也容易出现失稳现象，相关企业需不断投入大量精力对其进行维护，变相增加资源消耗，但是，随着智能化控制技术的不断发展，这一问题也终将得到彻底解决。
3.2、定桨距失速发电技术
定桨距失速发电技术结合传统发电技术与新型发电理念，可保障发电机组在运行过程中拥有良好的运行轨迹，全面提高机组运行的稳定性。风力发电机组在发电过程需要并网工作，如果机组运行稳定性不足，那么将会对电力网络能源输送工作带来极大影响。定桨距失速发电技术借助桨叶本身复杂的构造，利用先进的控制技术手段，调节桨叶受力大小，进而实现发电机组实际发电功率的控制。定桨距失速发电技术也有着一定的缺陷，技术方案所对应的叶片重量大、体积大，发电机组运行过程需要消耗大量的无用功，这对于实际发电功率的提升十分不利，实际的运行效率很低，因此，定桨距失速发电技术有着很大的应用限制，通常只在自然风速较小区域使用。
3.3、主动失速发电技术
主动失速发电技术又称混合失速发电，其融合定桨距与变桨距发电技术原理，可以根据自然风速变化、风向变化对发电机组的桨距角度进行调整，其风能利用率很高，能量转化效率也有着良好的基础保障。但是，主动失速发电技术也同样存在失速问题，实际应用过程对控制工作要求很高，这就导致机组输出功率受到很大影响，因此，针对主动失速发电技术所存在的实际应用难题，行业科研人员需不断加强技术改进，提高技术应用的可行性与可靠性。
3.4、变速风力发电技术
变速风力发电技术是一种新型的风力发电实施方案，其核心要素在于变速恒频，也就是其机组转速方面不会对输出功率带来负面影响，机组的输出电压与相位同样不受转子转速的影响。与传统恒速发电机组相比，变速恒频风力发电机组可以在低风速场景下维持最佳的叶尖速度比，最大限度获取风能资源，在高风速场景下，依靠风轮转速变化的实际数据，调整桨距角度，避免因转速过快而影响到发电机组安全性，并保证实际的输出功率处于合理区间。变速恒频风力发电机组系统依靠发电机组转速与风速等前提条件，快速完成叶片桨距角的调节，如果输出功率没有达到额定功率，控制系统将会对发电机转差率进行调整。此外，变速风力发电技术在风能利用系数、制动性能以及起动性能层面也有着良好的应用优势。
四、结束语
综上所述，风力发电控制技术可有效提高风力发电机组对风能的利用效率，提高发电过程机组稳定性与输出功率的稳定性，行业科研人员需不断强化相关技术体系的优化与创新，不断促进我国风力发电电气控制技术的完善与发展。
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