探讨新能源发电技术研究

探讨新能源发电技术研究

郝洪雨

内蒙古霍煤鸿骏铝电有限责任公司电力分公司  内蒙古通辽市霍林郭勒市  029200

 摘要：能源结构发展至今，我国目前的能源结构依旧是以传统能源为消费主体。同时对于传统能源的消耗量也在日益地增加，由于传统能源大多属于不可再生能源，因此调整能源结构，利用新的技术优化能源消耗结构，让新能源代替传统能源，以此来更好地满足当今市场的需求。由此可见，新能源发电风力发电技术研究具有重要的现实意义。

        关键词：新能源；风力发电；控制技术；应用

    引言 

伴随着我国经济的飞速发展，对各类能源的需求愈来愈大，能源利用效率较低、能源供求不足等问题也越发突出。如何协调好经济发展与能源供给、生态环境保护之间的矛盾，成了当今社会的一个热点和难点问题。化石能源的不可再生性，以及对环境的污染，使得太阳能、水能、风能等新能源逐渐成为替代性的能源，更加受到人们的关注。新能源具有储量达、污染小、可再生性等特征，是一种借助新技术开发的非常规能源。我国的风力资源丰富，排名位居世界前列，10m高度层的风能资源总储量为32.26亿千瓦，其中实际可开发利用的风能资源储量为2.53亿千瓦。在这样的背景下，合力、有效地开发风能，探讨新能源风力发电技术具有重要意义[1]。

        1 、风力发电的基本模型

        风的动能是风力发电机组的能源来源，由于风速的大小易变、不可控制，所以风力发电机组在不同时刻受到的扰动是不一样的。为了较好地预测风速变化对风能的影响，进而确保电力系统的相对稳定，就要进行风力发电系统动态仿真分析。风力发电系统动态仿真分析，主要通过数学模型的方式进行反映：（1）基本风模型，以风电场中的平均风速为标准，取常数作为仿真计算数。基本风模型以基本风速不变化为前提，以基本风决定风力发电机输送的额定功率大小。（2）阵风模型，以风速的突然变化为标准，利用阵风的余弦特性来考核较大风速对电网电压波动的影响，阵风可以在风速变化的情况下反映其突变特性。（3）渐变风模型，该模型利用渐变风的线性特征，来描述风速的渐变特性。（4）随机噪声风模型，通过计算实际经过风力机上的风速、通过风力机风轮旋转面的气流所蕴含的动能，进而得到风力机实际能够获得的有用功率输出[2]。

 2 、新能源风力发电的相关技术及应用
        电网是阻碍我国新能源风电发展的重要因素，一些地区风能资源丰富但消纳能力小，例如西北、东北等地区，而一些地区风能资源贫乏却用电负荷较大，例如东部经济发达地区。新能源发电风力发电涉及多方面的技术内容，主要体现在：
        2.1 电子变换器控制技术
        电子变换器的特征之一是使用光，可电子变换器以促进整体风力发电系统，其尤其适合大型的风力发电系统。应用电子变化器控制技术，可以保证风能转换的效率，提高风能转换后的传输效率；同时，该技术安全可靠，能有效完善无功功率因素。PWM 整流器运用下，电子变化器控制技术能对有功功率传输量最大化产生积极效果，能控制系统最大功率，有效解除有功功率以及无功功率障碍，实现风力发电系统运行效率的提升。此外，电子变化器控制技术应用中，使用永磁发电机能够保障风力发电系统的稳定运行，提升整体发电效率。
        2.2 现代控制技术

变结构控制技术、鲁棒控制技术、专家系统、人工神经网络等是现代控制技术的代表类型，现代控制技术对于新能源风力发电来说也非常重要，通过现代控制技术的应用可以较好地保障风力发电技术质量水平。变结构控制技术，通过系统内部的反馈控制器发生的不连续非线性切变，依系统反馈结构切变逻辑的差异，变结构系统呈现出不同的形式和特征。鲁棒控制技术，通过坐标变换法和机理分析法建立三相并网逆变器的dq坐标系下的数学模型，以及功率外环与电流内环的双闭环控制模型，设置出自适应约束优化求解器的参数值。专家系统是一种智能推理程序，主要根据现有条件模拟人类对各种现象的推理和分析。专家系统主要应用于风电机组的故障诊断，结合模糊控制，建立风电机组机舱故障诊断专家系统模型，诊断并找出故障及其原因。人工神经网络具有高度的适应性和自组织性，对不确定性系统具有很强的适应性，通过人工神经网络，可以预测风速周期、风速序列变化和风力发电功率，可以减少功率的波动[3]。
        2.3 无功补偿和谐波消除技术
        无功功率补偿技术，其应用主要是感性元件影响下发电系统当中无功功率呈现消耗的状态，电压在通过感性元件过程中，高压高的时候通过感性元件电流会对元件造成破坏，所以要通过无功功率补偿技术应用抑制谐波。风机发电过程中，存在的谐波会造成电能质量低的问题，所以这就需要注重对谐波进行消除，使用变流感器和电力设备，把相位和谐波抵消掉；或者是通过调整电容器组，改变无功功率，这样就能减少谐波的影响，或者是通过三角形连接方式，减少谐波进入量。新能源发电风力发电技术的实际运用过程中，将无功补偿以及谐波消除技术加以科学化运用，有助于提升风力发电技术的应用质量，是保障风力发电系统稳健运行的关键技术内容[4]。

        2.4 风轮控制技术
        风轮控制技术，根据风轮运行中功率和条件改变的一致性，以功率信号反馈管控风轮功率信号，分析功率关系并绘制最大功率曲线图，比对分析与系统实际输出功率的差值，调整风轮桨距，实现提升风轮运行功率最大化水平的目的。风轮控制技术应用于风力发电技术中，成本花费较多，应重视成本控制问题；叶尖速比（叶尖速比）的控制很关键，注意要将风机运行系统进行积极改善，控制好风力作用因素影响下风轮当中叶尖端转动的有线速度。
        2.5 风力发电储存技术
        风力发电储存技术包括很多，例如新型电池储能技术、水利蓄能技术、压缩空气蓄能技术、飞轮蓄能技术等等。风力发电储存技术的应用，能有效缓解风力不稳定性以及负荷峰谷比问题，对于减少能量转换过程中的损耗、削峰填谷作用明显。其中，电池储能技术主要应用于单独运行的中小型风力发电机的电能储存，压缩空气蓄能技术是主要应用于干旱地区的风力发电储能技术，飞轮蓄能技术适用于大容量的发电机。
3、国风力发电的发展趋势

 3.1风电技术发展趋势
        针对我国风电技术中存在的问题，风电技术的未来发展趋势主要集中在双馈异步发电技术，直驱式、全功率变流技术，低电压穿越技术，全功率变流技术，提升大型机组关键部件性能，加大大容量直驱风电机组的研发。在机组运行将引入智能控制技术，如研究改进的神经网络最佳功率跟踪控制策略，整机设计中融入智能控制技术。通过风电技术的研发及创新应用，确保我国风电系统和电网的稳定、安全运行[5]。
        3.2强资料的管理
        在对风力发电工程进行管理时相关工作人还需要做好资料的管理，强化项目资料管理的重视程度。在风力发电工程进行的过程中，对于所产生的信息和数据要进行归档，保证资料收集工作和工程项目建设是同步的，防止质量管理工作和实际情况出现脱节。另外在实际工作中，相关工作人员还需要引进先进的信息技术对风力发电工程进行远程监控，并且还可以利用先进的BIM技术构建现场管理的模型，再配合先进的GIS系统获取有关风力发电工程的地理信息和施工的概况信息，这样一来不仅可以提高风力发电工程管理的水平，还可以在这一软件中进行信息的共享以及流通，方便工作人员对风力发电工程进行管理[6]。
        3.3加快海上风电发展速度
        海上风速大且稳定，海上风电场年平均利用小时可达3000h以上，年发电量可比陆上高出50%，但是我国海上风电的发展相对落后，主要原因有以下四个方面：一是我国企业不具备发展海上风电的核心技术；二是我国的海上风电的运维成本比较高，需要投入大量的资金建设海上风电项目；三是海上风电的并网送出机制并不完善；四是海上风电在运行管理中需要涉及海洋管理部门、渔业部门等多个领域，协调管理机制不完善。但是由于海上风电具有风能资源丰富、利用小时数高，不占用土地、消纳方便等优点，还需要发展海上风电技术[7]。
4、结语
       综上所述，在当前的时代背景下，大力发展新能源风力发电技术刻不容缓。技术创新是发展新能源风力发电的关键，我们应建立以发电企业为主体、市场为导向的技术创新体系，一方面自力更生重视风力发电新技术的研发和推广，强化风电创新能力建设，构建风电公共技术服务平台；另一方面适当引进国外先进的风力发电技术，优化风力发电机的控制系统和风力发电设备的制造水平。科技发展也会越来越好，新能源风力发电的前景也会越来越顺利，所以，需要对能源风力发电的技术的不断创新，保证风力发电的可持续发展。
 参考文献：
        [1]邱欢.关于新能源发电风力发电技术的探讨[J].科技风，2020（25）：135-136.
        [2]付增业.关于新能源发电风力发电技术的探讨[J].科学技术创新，2019（36）：145-146.
        [3]孔令兵，申蕾，郭凤群.风力发电应用技术研究[J].建筑电气，2019，38（5）：26-29.
        [4]郭哲坤.风力发电及其控制技术研究[J].中国设备工程，2019（13）：139-140.
        [5]刘洪立.关于新能源发电技术在电力系统中的应用[J].资源节 约与环保，2019（6）：134.
        [6]邹敦宇.浅谈大型陆上风力发电技术[J].中国新技术新产品，2019（14）：11-12.
        [7]冯宁.风力发电技术探讨[J].湖北农机化，2019（13）：43.