风力发电机组控制及运行维护技术探究

王梦亚

摘要：目前，随着国家经济的飞速发展，社会在不断的进步，以风力发电机组为例，在对其风力发电机组控制进行分析介绍的基础上，对风力发电机组的运行维护进行深入分析，为风力发电的发展打下了良好的基础。

   关键词：风力发电；机组控制；运行维护

   伴随着经济的发展，人们对用电的要求越来越高，电力行业也随之得到了迅速的发展。风力发电是一种可再生、洁净的可再生新能源，将其应用于供电行业和国民经济的可持续发展中，是一项十分必要的工作。必须对此加以重视，对风电机组进行科学的控制，才能让风力发电机组的效率最大化，促进风能和电能的可靠转换。

   1 风力发电机组的分级

   对风力发电机组进行分类，是根据其各自的特性和使用结果来进行的。根据其在区域上的区别，可将其划分为陆地风力发电和海洋风力发电。在这两大类中，近海风力发电是近年来比较受欢迎、发展比较迅速的一种机组类别，也是当前的发展方向。根据发电机本身的能力，可将风里发电机组划分为大、中两类，而在海洋发电领域，大型机组的作用更明显，因此，它也是当前研制机组的重要目标。根据风电机组的种类，可将风力发电机组划分为直驱风力发电机组和双馈风力发电机组，前者无传动减速箱，后者一般采用同步发电机，后者配备了带传动的减速箱，电机一般采用感应发电机。根据风机的变桨距特点，可调叶片风机可调间距风机与固定叶片风机，前者本身的结构更为复杂，控制模式更为复杂，但在实际应用时，可提高风能的利用率，同时可对风能的出力进行全方位的最优，是风电控制技术的一个重要发展趋势。

 2风力发电机组的控制

   2.1定桨距失速风力发电 

该方法最早出现在80年代中期，后来被广泛应用于电力系统的并网与控制，其核心内容有：柔性并网、自动解缆、气动制动等。安装过程中，桨叶节距角已确定，机组转速主要由电网频率来控制，而输出功率则由桨叶自身基本性能控制。然而，由于其独特的结构，当遇到强风时，其后缘流动会发生扰动，从而降低了其气动性能，抑制了其对能源的利用，从而导致了失速。由于失速是一种非常复杂的空气动力学现象，在风速变化不大的情况下，很难得到精确的失速影响，所以在 MW量级以上的大型机组中很少采用。

   2.2变桨距风力发电

    从气动特性上讲，当风力比较大时，可以通过调节桨叶间距和调节桨叶的角度，来调节发电机的转矩，从而保证了发电机的稳定运行。在此基础上，通过对变桨距这一调节方式的应用，能使输出功率的变化曲线保持平滑，阵风情况下，基础、塔筒和叶片冲击比之前提到的失速调节小，能减少材料实际利用率，并减轻机组的整体重量。 

    2.3主动失速/混合失速发电 

本该技术是上述两项技术的合理组合，在低风速情况下，采用可变螺距控制，使其在较小的风力条件下实现空气动力效能的提升，并使其沿与变螺距调整反向变化。这种调整方法可以改变桨叶的迎角，加深对失速的影响，从而保证动力的平稳输出。

   2.4H∞鲁棒控制 

     通过对各个性能指数对应的无限模进行最优设计，以获取拥有鲁邦性能的控制器，H∞鲁棒控制能够对多变量的问题实现良好的处理，并利用其严谨精确的数学模型来克服模型初始阶段所产生的相关错误。当风力发电机组受到风能驱动时， H∞鲁棒控制是风力发电机组的一种关键技术，可以保证风力发电机组在风力发电机组中的最大功率输出。在风场、风场等非平稳条件下，可以通过H∞鲁棒控制的相关原理来控制变速恒频风力发电系统，促使系统快速追踪风能，确保可以提高风能的利用率，对风能的捕获率也更高。 

    2.5模糊控制 

    基于模糊控制是一种先进的智能方式，它不受非线性因素的影响，具有很好的鲁棒性。通过对风力发电机组进行模糊控制，可以极大地改善风能的使用效率，实现风力发电机组的最大出力，实现风力发电机组的速度调节和频率调节。随着仿人工智能技术、和神经网络技术的有机融合，使得风力发电机组的控制技术得到了快速发展。例如，在变桨距并网风力发电机组中运用模糊控制技术，可以对控制系统的动力学性能进行综合优化，并可对叶片速比、风轮桨距角、风机速度进行高效调控，还将促使系统的质量和运行效率更高。 

3风力发电机组运行维护

    3.1日常维护

   设备的运维分为远程操作和就地维护两个方面。其中，远程操作是指通过远程控制来实现维护及故障的排查和处理。通过，远程控制对电网的电压进行调节，又可以对其进行温控。此外，通过远程控制，还可以对自动的有关操作参数进行自动提取，并将其输出的电力和风力等信息进行采集和远远程传输，从而为控制人员提供一个可信的参考，从而实现高水平的远程维护。实际运行证明，正确运用远程维护技术，可以正确地进行设备故障诊断，减少停机次数，提高设备的使用效率。尽管远程维修效果明显，但是仍然有大量的维护工作以及对事故的检查和处置都要到工地去完成。所谓的周期维护，就是对设备连接件上设置的螺钉和传动部分的扭矩进行检测，一旦出现问题，要及时维护和处理，确保设备的平稳运转。所谓例行维护，就是要对机器各部分进行常规的检修，其中包括安全平台，升降装置，液压装置等，同时也还涉及到基本的清理工作。

   3.2故障处理 

    风力发电机长期工作，体积大，重量大，维护检修困难。如果一些小的问题没有被及时地检测出来，就会逐渐累积成为更加重大的事故，从而对整个机组的正常运转产生重大的影响。因此，对机组进行故障检修非常重要，主要包括：①进行设备的状态检修，在例行检修的基础上，精确地判定单元和装置的工作状况，并能对现实中的问题进行及时地查找和处理；②预防检修，按照设备的实际操作规程和有关的规范要求，对设备各部分进行常规的维修，包括更换、紧固、调整等。预防检修以零件为主；③事故维修，当机组中的大型部件与电气系统产生故障时，机组可能停止运行，需对重要部件进行修复与更换。 

    3.3完善考核制度

在风力发电机组的运行中，必须要对其进行适时的维护，所以，相关工作人员必须明确自己的职责，同时，相关部门也要建立相应的评价制度，从而提高维护管理工作的质量。通过建立一套行之有效的奖罚制度和责任到人的措施，使工作人员在工作中更为严格，并且有较强的主动性，定期对风电机组进行维护，并将其进行登记，以便有关部门的工作人员对其进行定期的巡视，从而保证维修工作不出现疏漏，使管理者在开展风电场的管理中提高自己的管理水平，并使维护质量得到明显的改善。

结束语

  由于传统电力企业对不可再生资源的大量消耗，造成了巨大的能源消耗和对环境的污染，对人们长期发展产生了重大的影响。风力发电机组作为一种新型的、可再生的、洁净的可再生资源，采用多种先进的技术对其进行有效的控制，可以有效地提升其捕获效率和利用率，所以，要使其在实际应用中得到最大程度的利用，就需要借助现代化的科学方法，对其控制方法进行创新研究。

  参考文献：

   [1] 湛福江. 关于风电场风电机组中风力发电机的运行维护分析[J]. 电子测试, 2021.

   [2] 王海洋. 风力发电机组故障处理与运维措施[J]. 电力系统装备, 2021(10):2.

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