新能源风力发电中的控制技术分析

新能源风力发电中的控制技术分析

摘要：风力发电是一种可再生能源，不会消耗自然资源，具有持续性和可持续发展的特点。通过大规模利用风能发电，可以减少对有限资源的消耗，推动可持续能源的发展，为未来的能源供应提供可靠的选择。风力发电产业的发展可以促进经济增长和就业机会的创造。风力发电项目的建设和运营需要大量的投资和人力资源，可以带动相关产业链的发展，促进经济的多元化和可持续发展。

关键词：新能源；风力发电；发展

1 风力发电的特点

风力发电是一种将风的动能转化为电能的能量转换方式。这种发电方式获得的电能具有清洁环保的优点。在新时期的发展背景下，人们消耗的电力资源总量越来越大。为了满足人们对电力资源的需求，减少电力供应对自然环境的污染，合理应用风力发电技术是极其必要的。风力涡轮机主要利用风的影响驱动风扇叶片产生机械旋转，在叶片加速设备的推动下，叶片处于恒定旋转的状态，此时会产生一部分的机械能量，能量可以向发电机提供电流，促使发电机的正常运行。一个简单的风力发电设备仅需要风扇叶片以及一个发电机装置即可构成。因此，简化的风力涡轮机仅由风扇叶片和发电机构成。通过风能驱动螺旋叶片的旋转并将空气动力能转化为机械能，风扇叶片与发电机的旋转齿轮相互连接，风扇叶片在不断转动的过程中，为发电机旋转装置的运行提供驱动力，并将风扇叶片旋转带动产生的机械能力转化为电力能源。当今社会对于环保问题的关注有效促进了风能技术的发展，但也导致了风能系统复杂性的增加。传统的风力发电系统主要包含变速器、液压系统、控制系统等。例如，变速箱中的齿轮组合可以加速发电机的运行，逐渐增加发电机的功率，最大限度地提高生产稳定性。偏航系统主要是结合实际运行情况调整风轮的扫掠面，保障风轮扫掠面与风向始终处于垂直状态，达到对风力资源的最有效利用。各系统有效协同充分发挥作用，通过加强机组控制，确保风机的稳定性。为了使风电系统始终维持在稳定的电压，需改变电力系统中风扇和风力涡轮叶片的倾斜，在根部的中心旋转以有效地满足风力系统

的不同操作条件。风力涡轮机静止时，叶片被抛弃，阻尼增加，有助于风扇停止。当装置停止时，液压系统和制动系统可以一起工作。现代风力电气系统以控制系

统为基础，与频率下，达到系统自动并网与脱网的目标，同时还能有效监控整体

系统，若系统发生异常，能够发出警报信息提供控制人员，及时处理风电系统故障，或直接进行停机处理。

2 新能源风力发电现状

2.1 机械问题

同时，随着风电行业的发展，技术建设也变得越来越重要。中国机械零部件

发展迅速，但主要零部件发展不完善，风电产业链不完善，机械设计缺乏专业化，在运输、维修、咨询和监测等多个领域缺乏系统管理，这阻碍着风电行业的发展。由于基础技术的不完善，以及引进风能技术的时间较短，在风能装置中，特别是

在电网运输方面，与安全有关的一些问题仍然存在。

2.2 使用寿命问题

目前的新能源系统还在开发中，最大的问题就是寿命太短，因为目前的技术

还处于初级阶段，所以从目前的设备来看，这些设备的安装技术并不完善，这就

导致系统出现故障的概率大大提高。因此，为了保证新能源系统的稳定和高效运转，电力部门必须加强对新能源技术的研究，尤其是对储能技术的研究和应用，

为新能源系统的持续稳定运行提供充分和必要的支持。

3 新能源风力发电中的控制技术

3.1 无功电压自动控制技术

应用无功电压自动控制技术，联合应用无功电压自动控制子系统、附属监控

系统等，可以提升风力发电系统的自动化水平。应该技术时，监控系统可以集成

应用，也可以作为独立单元运行。在具体运行中，需要动态监测、全面采集无功

电压数据，然后利用通信线路将数据传输反馈到综合监控系统。一般情况下，风

力发电系统可以利用远程控制或者现场控制的方式对无功电压进行控制。前者可

以自动追踪无功电压的控制目标，后者需要利用预定的并网点电压目标曲线实现

控制。应用无功电压自动控制技术，可以人工控制子系统的运行状态，人工开启

或者闭锁风电场中的相关设备，并对设备投退进行自动化控制。联合应用人工干

预与自动化系统，可以确保风电场设备的可靠运行，可以充分发挥风电机组无功

调节能力，把无功电压控制在合理范围内。一旦风电机组难以对无功功率进行调节，需要启动动态无功补偿设备进行无功补偿，从而保障无功流动的合理性。

3.2 风电功率预测技术

风电功率预测技术是通过分析和预测风速、风向等气象数据，来预测未来一

段时间内风力发电机组的发电功率。这对于电力系统的运行和调度非常重要，可

以帮助电力公司和运营商做出合理的决策，提高电力系统的稳定性和经济性。（1）基于统计方法的预测：这种方法通过分析历史气象数据和风电机组的发电

数据，建立统计模型来预测未来的风电功率。常见的统计方法包括回归分析、时

间序列分析和灰色系统理论等。（2）基于物理模型的预测：这种方法基于风力

发电机组的物理特性和风场的物理模型，通过数学建模和仿真来预测风电功率。

常见的物理模型包括功率曲线模型、风速-功率曲线模型和风场流动模型等。（3）基于人工智能的预测：近年来，人工智能技术在风电功率预测中得到了广泛应用。包括神经网络、支持向量机、遗传算法等在内的机器学习和优化算法被用于构建

预测模型，通过训练模型来预测风电功率。（4）集合预测方法：集合预测方法

通过结合多个预测模型的结果，来提高预测的准确性和可靠性。常见的集合预测

方法包括平均法、加权法和模型组合法等。

3.3 功率控制技术

（1）固定螺距失速控制技术。若想应用这项技术，需要工作人员提前连接

轮毂与旋转风扇叶片，确保其固定并满足刚性要求。该技术在结构上比较简单，

在实际应用中比较稳定。但该技术也存在明显缺点：在应用过程中，风扇角度不

能根据实际情况进行调整。固定螺距失速控制技术的理论基础是基于空气动力学，涡轮可根据实际风力大学进行调节。但是，在实际应用中，使用该技术对风能发

电机进行调控，难以有效地捕获风能，对电能生产造成不良影响。（2）螺旋桨

控制技术。这项技术的作用在于结合实际风力情况，对螺旋桨距角进行调整，以

达到调节涡轮功率的目的。该技术适用于各种条件，可根据不同工况对桨距角进