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摘要：在我国能源体系当中，对于可再生能源的重视程度越来越高，相比较于核能以及火力发电来讲，风力发电属于一种低成本并且廉价又无污染的发电技术，在社会清洁能源结构当中所占比重越来越大。但风力发电的实际电能转化效率还不到60%，可以说转化利用率极为有限。本文主要针对风力发电及其控制问题进行分析和讨论。
关键词：风力发电;控制;
一、风力发电原理分析
在风力发电过程当中，主要的发电原理是通过自然界存在的风，对风力发电机組的叶片进行驱动，然后旋转，在旋转的过程当中，发动机的转速会逐渐增加，然后通过发电机进行发电。在发展过程中，在风力发电机上会安装有传感器，该传感器能够对自然界中方向进行检测，然后通过风力发电机组内部存在的偏航系统，对风力发电机的叶片进行控制，使其能够随着风向改变而不断运动，对自然界中的风进行最大程度的捕获，提高风力发电机组的发电效率。而经由风力发电所产生的电能在进行使用之前，还需要通过蓄电池来对这些风力发电所得电脑进行储存，然后将其转化为化学能，通过化学能再进行放电，将其变为220伏交流电，然后才能够被国家电网并入并进行使用。
二、风力发电的现状分析
在电力行业中，采用替代能源的技术之一就是风力发电，对于能源结构的改善以及资源的节约具有十分重要的意义，风能作为一种清洁能源，对于环境的保护以及气候的改善具有积极的促进作用。在我国已经制定了相应的政策对风力发电行业进行支持，比如分摊电费、财税优惠等。要加强对风能的利用，使其成为发电过程中的补充能源，促进风力发电的规模效应的发挥，首先应加强具体的硬件设施建设，即加强风力发电厂的建设以及发展。当前，中国市场上具有百家风力发电厂，其规模不一，位置主要是分布沿海地区，主要是由于这些地区的风力资源比较丰富，风能分布比较密集，因此有助于风力发电行业的有效开展。当前我国对风力发电的支持程度十分高，对风力发电的投入也十分巨大，加强了各种设备的投入，以保证风力发电的硬件需求。很多数据都表明我国的风力发电行业已经进入了规模化发展的阶段。但是在风力发电过程中仍然存在一些问题。
三、风力发电控制的必要性分析
由于自然风速度快慢及方向大小存在着明显差异性，客观上要求相关技术人员重视风力发电控制技术，例如：控制机组切入及切出电网、限制输出功率、检测风轮运行期间中各种故障予以保护等。近几年来我国风力发电控制技术日趋成熟，即由定桨距恒速运行技术向变桨距变速运行技术转变，基本达到预期的生产目标。从风力发电机组角度来看，以调节机组功率为核心技术之一，其调节方法可划分为变桨距调节、定桨距失速调节及主动失速度调节。目前我国风力发电机组基本实现变桨距变速运行，结合风速风向的变化情况基本实现脱网、并网及调向控制各个发电机组，充分发挥变距系统作用，控制机组转速及功率。
四、风力发电及其控制技术分析
1、风轮控制技术
为了提高风力发电系统的转化率，最大限度降低风能获取期间中各种能量消耗。从风轮角度来看，其控制方面技术包含爬山搜索控制、功率信号反馈控制及叶尖速比控制。其中，爬山搜索控制适用于控制风机功率点，其图像与抛物线较为相似，以最大功率点为最高处，一旦确定当前工作点位置后则适当增加风轮机转动速度，改变系统输出直流功率，而系统输出直流功率上升后最高点位于抛物线左侧，便于技术人员尽快找出最大功率点，确定风轮最终转速。功率信号反馈控制适用于控制风轮功率信号，特别是风轮运行期间其功率随着条件变化而改变，是功率信号反馈控制方法的核心原理。
同时，功率信号反馈控制主要通过分析功率关系绘制最大功率曲线等方法进行后续操作，特别是具体实践期间对比分析系统具体输出功率及最大功率计算出二者最大差值，便于调整风轮桨距，大大提高风轮运行效率，进一步有效控制总体成本投入。通常情况下，风力作用下风轮风叶尖端转动速度被称为叶尖速，而叶尖速比指叶尖速与此时间段风速的比值。与其他控制方法相比，叶尖速比控制方法主要通过控制叶尖速比值优化风机系统，综合考虑风速差异性计算出最为适宜的叶尖速比。此外，受短时间内无法调节控制自然风速度及风力大小的影响，客观上要求相关技术人员调整风轮转矩控制风轮最外边缘的速度。
2、变速恒频发电系统
简单来说，该系统的控制方式就是风力机采取变速运行的模式，发电机的转速随风速变化而变化，但可以通过电力电子变换装置得到恒频电能。恒速恒频发电系统的所采用的风力发电机只能固定在某一转速上，但是风能具有一定的随机性，其能效会受周围环境的影响而变化，所以风力机必定会偏离最佳速度，这就必然会在一定程度上降低发电效率，而变速恒频发电系统就能够在风速变化的条件下，来适当调节转速，从而让其一直保持着在理想的转速下运行，确保发电效率。
3、自适应与滑模变结构
该项技术运用到发电过程中，可以捕捉系统快速变化的各项数据，将系统处于实时监测之下，实现对各运行参数的良好把控。该技术的工作原理如下：系统运行过程当中，若发现明显的波动，此技术控制的监测装置就能精确捕捉到这一点，然后系统对该突变点进行分析，根据分析结果对发电装置的相关速度参数进行适当调整，保证发电过程的顺利进行。在以往的系统当中，若想控制运行速度，需要先建立起相应的虚拟模型，由于数据变化的无规律性，模型的建立是非常困难的。错误的模型会误导工作人员，这对速度的控制是非常不利的。该技术的最大特点，就是对各种切换开关的灵活控制。当系统运行不再需要这一档速度时，该结构接收到系统传来的相关变档信息，然后做出反应，自动将该档位的开关闭合，打开系统需要的相应档位开关。系统运行中，人员无需对发电装置重启，即可实现对装置换挡的控制。该技术的特点主要体现在这几点：设计简单，并不需要过于复杂的结构;可随时进行相应的切换工作，具有较强的灵活性;系统参数变化时，不会影响到该结构的正常控制，具有很强的稳定性。该技术能够将自然干扰与装置隔离开来，最大程度保证发电过程正常进行，没有外界环境的影响，系统将会处于非常稳定的状态。
结束语
随着环境保护理念不断加深，人们越发重视对新能源的开采和利用，对风力发电技术也有了与以往不同的全面理解。风力发电技术是经济发展的重要环节之一，也是未来电力企业发展的方向性产业之一，因此提升相关技术水平，完善管理结构，平衡资源分布，将有效实现风电技术的合理发展。
参考文献
[1]孟志辉，刘美.关于现代风力发电中的变速发电技术的探讨[J].科技展望，2014，16：115.
[2]喻挺.风力发电及其控制技术新进展探究[J].智能城市，2018，4（18）：166-167.
[3]高敏.基于新能源发电风力发电技术的探讨[J].科技创新与应用，2018，30：137-138.
[4]石海滨.关于风力发电机及风力发电控制技术分析[J].民营科技，2017（09）：70.
辽宁龙源风力发电有限公司，辽宁沈阳 110000
关键词：风力发电;控制;
一、风力发电原理分析
在风力发电过程当中，主要的发电原理是通过自然界存在的风，对风力发电机組的叶片进行驱动，然后旋转，在旋转的过程当中，发动机的转速会逐渐增加，然后通过发电机进行发电。在发展过程中，在风力发电机上会安装有传感器，该传感器能够对自然界中方向进行检测，然后通过风力发电机组内部存在的偏航系统，对风力发电机的叶片进行控制，使其能够随着风向改变而不断运动，对自然界中的风进行最大程度的捕获，提高风力发电机组的发电效率。而经由风力发电所产生的电能在进行使用之前，还需要通过蓄电池来对这些风力发电所得电脑进行储存，然后将其转化为化学能，通过化学能再进行放电，将其变为220伏交流电，然后才能够被国家电网并入并进行使用。
二、风力发电的现状分析
在电力行业中，采用替代能源的技术之一就是风力发电，对于能源结构的改善以及资源的节约具有十分重要的意义，风能作为一种清洁能源，对于环境的保护以及气候的改善具有积极的促进作用。在我国已经制定了相应的政策对风力发电行业进行支持，比如分摊电费、财税优惠等。要加强对风能的利用，使其成为发电过程中的补充能源，促进风力发电的规模效应的发挥，首先应加强具体的硬件设施建设，即加强风力发电厂的建设以及发展。当前，中国市场上具有百家风力发电厂，其规模不一，位置主要是分布沿海地区，主要是由于这些地区的风力资源比较丰富，风能分布比较密集，因此有助于风力发电行业的有效开展。当前我国对风力发电的支持程度十分高，对风力发电的投入也十分巨大，加强了各种设备的投入，以保证风力发电的硬件需求。很多数据都表明我国的风力发电行业已经进入了规模化发展的阶段。但是在风力发电过程中仍然存在一些问题。
三、风力发电控制的必要性分析
由于自然风速度快慢及方向大小存在着明显差异性，客观上要求相关技术人员重视风力发电控制技术，例如：控制机组切入及切出电网、限制输出功率、检测风轮运行期间中各种故障予以保护等。近几年来我国风力发电控制技术日趋成熟，即由定桨距恒速运行技术向变桨距变速运行技术转变，基本达到预期的生产目标。从风力发电机组角度来看，以调节机组功率为核心技术之一，其调节方法可划分为变桨距调节、定桨距失速调节及主动失速度调节。目前我国风力发电机组基本实现变桨距变速运行，结合风速风向的变化情况基本实现脱网、并网及调向控制各个发电机组，充分发挥变距系统作用，控制机组转速及功率。
四、风力发电及其控制技术分析
1、风轮控制技术
为了提高风力发电系统的转化率，最大限度降低风能获取期间中各种能量消耗。从风轮角度来看，其控制方面技术包含爬山搜索控制、功率信号反馈控制及叶尖速比控制。其中，爬山搜索控制适用于控制风机功率点，其图像与抛物线较为相似，以最大功率点为最高处，一旦确定当前工作点位置后则适当增加风轮机转动速度，改变系统输出直流功率，而系统输出直流功率上升后最高点位于抛物线左侧，便于技术人员尽快找出最大功率点，确定风轮最终转速。功率信号反馈控制适用于控制风轮功率信号，特别是风轮运行期间其功率随着条件变化而改变，是功率信号反馈控制方法的核心原理。
同时，功率信号反馈控制主要通过分析功率关系绘制最大功率曲线等方法进行后续操作，特别是具体实践期间对比分析系统具体输出功率及最大功率计算出二者最大差值，便于调整风轮桨距，大大提高风轮运行效率，进一步有效控制总体成本投入。通常情况下，风力作用下风轮风叶尖端转动速度被称为叶尖速，而叶尖速比指叶尖速与此时间段风速的比值。与其他控制方法相比，叶尖速比控制方法主要通过控制叶尖速比值优化风机系统，综合考虑风速差异性计算出最为适宜的叶尖速比。此外，受短时间内无法调节控制自然风速度及风力大小的影响，客观上要求相关技术人员调整风轮转矩控制风轮最外边缘的速度。
2、变速恒频发电系统
简单来说，该系统的控制方式就是风力机采取变速运行的模式，发电机的转速随风速变化而变化，但可以通过电力电子变换装置得到恒频电能。恒速恒频发电系统的所采用的风力发电机只能固定在某一转速上，但是风能具有一定的随机性，其能效会受周围环境的影响而变化，所以风力机必定会偏离最佳速度，这就必然会在一定程度上降低发电效率，而变速恒频发电系统就能够在风速变化的条件下，来适当调节转速，从而让其一直保持着在理想的转速下运行，确保发电效率。
3、自适应与滑模变结构
该项技术运用到发电过程中，可以捕捉系统快速变化的各项数据，将系统处于实时监测之下，实现对各运行参数的良好把控。该技术的工作原理如下：系统运行过程当中，若发现明显的波动，此技术控制的监测装置就能精确捕捉到这一点，然后系统对该突变点进行分析，根据分析结果对发电装置的相关速度参数进行适当调整，保证发电过程的顺利进行。在以往的系统当中，若想控制运行速度，需要先建立起相应的虚拟模型，由于数据变化的无规律性，模型的建立是非常困难的。错误的模型会误导工作人员，这对速度的控制是非常不利的。该技术的最大特点，就是对各种切换开关的灵活控制。当系统运行不再需要这一档速度时，该结构接收到系统传来的相关变档信息，然后做出反应，自动将该档位的开关闭合，打开系统需要的相应档位开关。系统运行中，人员无需对发电装置重启，即可实现对装置换挡的控制。该技术的特点主要体现在这几点：设计简单，并不需要过于复杂的结构;可随时进行相应的切换工作，具有较强的灵活性;系统参数变化时，不会影响到该结构的正常控制，具有很强的稳定性。该技术能够将自然干扰与装置隔离开来，最大程度保证发电过程正常进行，没有外界环境的影响，系统将会处于非常稳定的状态。
结束语
随着环境保护理念不断加深，人们越发重视对新能源的开采和利用，对风力发电技术也有了与以往不同的全面理解。风力发电技术是经济发展的重要环节之一，也是未来电力企业发展的方向性产业之一，因此提升相关技术水平，完善管理结构，平衡资源分布，将有效实现风电技术的合理发展。
参考文献
[1]孟志辉，刘美.关于现代风力发电中的变速发电技术的探讨[J].科技展望，2014，16：115.
[2]喻挺.风力发电及其控制技术新进展探究[J].智能城市，2018，4（18）：166-167.
[3]高敏.基于新能源发电风力发电技术的探讨[J].科技创新与应用，2018，30：137-138.
[4]石海滨.关于风力发电机及风力发电控制技术分析[J].民营科技，2017（09）：70.
辽宁龙源风力发电有限公司，辽宁沈阳 110000