風(fēng)能源是一種新型能源,將其利用到發(fā)電過程中,能夠達到節(jié)約不可再生資源的目的,是資源節(jié)約與環(huán)境保護的主要體現(xiàn),但需要注意的是,受氣溫、氣壓以及環(huán)境等各方面因素的影響,風(fēng)力發(fā)電的可靠性相對較差,對此,將電氣控制技術(shù)應(yīng)用其中能夠達到解決這一問題的目的,對發(fā)電可靠性的提高十分有利。
1 電氣控制技術(shù)概述
就目前的情況看,這一技術(shù)已經(jīng)被應(yīng)用到了包括電廠等各領(lǐng)域當中。以風(fēng)力發(fā)電為例,相對于火力以及水力發(fā)電等,風(fēng)力發(fā)電受自然環(huán)境影響嚴重,一旦氣壓以及空氣溫度等發(fā)生了變化,其發(fā)電過程也會受到影響,因此可以說,其發(fā)電過程具有不穩(wěn)定性。為了提高風(fēng)力發(fā)電效率,我國已經(jīng)對發(fā)電機組的葉片直徑進行了改良,一定程度上使得發(fā)電效率得到了提高,但鑒于風(fēng)力發(fā)電所面臨的自然環(huán)境的惡劣性,想要使發(fā)電過程能夠更加順利的實現(xiàn),還必須加強對整個運行過程控制,這樣才能達到更好的控制效果。電氣控制技術(shù)的出現(xiàn)為控制過程的實現(xiàn)提供了途徑,將其應(yīng)用到風(fēng)力發(fā)電過程中,已經(jīng)成為了該領(lǐng)域發(fā)展的必然環(huán)節(jié)。
2 風(fēng)力發(fā)電過程中存在的問題
風(fēng)力發(fā)電對于能源節(jié)約以及環(huán)境保護的重要性不言而喻,但受自然環(huán)境等多種因素的影響,其在行過程中仍存在一定的問題,主要體現(xiàn)在以下方面:
2.1 電網(wǎng)質(zhì)量得不到保證
風(fēng)力發(fā)電具有一定的不穩(wěn)定性,這是導(dǎo)致電網(wǎng)質(zhì)量得不到保證的主要原因。顯而易見,風(fēng)力發(fā)電主要是通過對風(fēng)資源的利用而實現(xiàn)發(fā)電的過程,風(fēng)資源本身具有很大的不穩(wěn)定性,其速度以及方向均不固定,因此,若無法對其進行合理的控制,在上述兩方面因素發(fā)生變化時,電力負荷以及電能均會產(chǎn)生一定的變化,如變化過大,超過了電網(wǎng)所能夠承受的范圍,電網(wǎng)質(zhì)量便會受到影響。
2.2 風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)構(gòu)成情況復(fù)雜
受技術(shù)水平等因素的影響,目前我國風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的構(gòu)成情況以及動態(tài)特性都十分復(fù)雜。作為兩種主要系統(tǒng)模型,線性模型與非線性模型在風(fēng)力發(fā)電過程中均有所應(yīng)用,但由于兩者在功能的發(fā)揮以及對于環(huán)境的要求方面有所不同,因此采用傳統(tǒng)的技術(shù)手段,統(tǒng)一對其進行技術(shù)控制,必定無法充分滿足兩種模式下風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的運行需求,由此可見,將新的控制技術(shù)應(yīng)用到系統(tǒng)中已經(jīng)開始變得尤為必要。
3 風(fēng)力發(fā)電電氣控制技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展策略
風(fēng)力發(fā)電電氣控制技術(shù)主要包括變速風(fēng)力發(fā)電技術(shù)、變槳距風(fēng)力發(fā)電技術(shù)、主動失速風(fēng)發(fā)電技術(shù)以及定槳距失速發(fā)電技術(shù)四種,四種技術(shù)分別憑借不同的原理而實現(xiàn),主要體現(xiàn)在以下方面:
3.1 變速風(fēng)力發(fā)電技術(shù)
通常情況下,風(fēng)力發(fā)電機在運行過程中其速度均保持平衡與穩(wěn)定,針對這一特點,一旦自然界中的風(fēng)速發(fā)生了變化,其運行情況以及發(fā)電頻率便會受到影響。變速風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用能夠使上述問題得到有效解決。在這一技術(shù)的基礎(chǔ)上,發(fā)電機的轉(zhuǎn)速能夠根據(jù)風(fēng)速的代銷做出調(diào)整,在風(fēng)速較大時,為了避免功率過大而引起電網(wǎng)的損壞,發(fā)電機能夠根據(jù)風(fēng)速情況自行實現(xiàn)轉(zhuǎn)速調(diào)整,進而使功率得以平衡。我國國土面積較大,采用這一技術(shù)能夠有效的適應(yīng)不同地區(qū)的不同風(fēng)速情況,因此,將其應(yīng)用到風(fēng)力發(fā)電過程中很有必要。
3.2 變槳距風(fēng)力發(fā)電技術(shù)
變槳距風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的原理在于通過對槳葉角度的調(diào)整,實現(xiàn)對較大的功率的調(diào)整,相對于其他電氣控制技術(shù)而言,這一技術(shù)的應(yīng)用所使用的材料整體重量較輕,因此即使發(fā)生外力影響,其所受到的危害也相對較小,對于風(fēng)力發(fā)電持續(xù)性的保證能夠起到一定效果。但該技術(shù)同樣具有缺陷,主要體現(xiàn)在對成本要求高這一方面。從長遠的角度看,在未來,隨著對該技術(shù)科研力度的加大,其成本必定能夠得到有效的減少,同時其應(yīng)用范圍也必定能夠得到擴大。
3.3 定槳距失速發(fā)電技術(shù)
定槳距失速發(fā)電技術(shù)是在傳統(tǒng)風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來,通過對葉片結(jié)構(gòu)的改良,實現(xiàn)對功率的控制的一種技術(shù)。在將其應(yīng)用到實際風(fēng)力發(fā)電過程中后發(fā)現(xiàn),該技術(shù)能夠達到有效控制功率的目的,但基于其本身葉片重量的影響,該技術(shù)下風(fēng)力發(fā)電的整體效率卻無法得到保證。變槳距風(fēng)力發(fā)電技術(shù)是對定槳距風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的改良,解決了其中存在的槳葉重量過大的問題。
3.4 主動失速發(fā)電技術(shù)
為解決定槳距失速發(fā)電技術(shù)中存在的風(fēng)力發(fā)電效率不高的問題,并解決變槳距失速發(fā)電技術(shù)中存在的對成本要求過高的問題,主動失速發(fā)電技術(shù)出現(xiàn)。在綜合考慮上述兩種技術(shù)的優(yōu)勢的基礎(chǔ)上,主動失速發(fā)電技術(shù)對兩者的優(yōu)勢進行了繼承,并對其缺陷進行了優(yōu)化與改良,最終使得兩種技術(shù)下存在的缺陷得到了解決??偟膩碚f,該技術(shù)的原理在于根據(jù)槳距角在不同情況下的變化去控制風(fēng)能的捕獲量以及速度,理論上看,具有較高的應(yīng)用價值,但從實踐的角度看,其很容易造成更加嚴重的失速,最終使得功率脫離控制,而對整個電網(wǎng)的運行造成不良影響。解決上述技術(shù)存在的缺陷是未來風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域必須研究的主要內(nèi)容。