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万金生:新能源时代电力电子技术在风力发电中的应用探索
摘要:近些年来,随着科技的进步与环保观念的普及,新能源越来越被更多的视野所聚焦,在风力发电行业也备受青睐。发电风力成为新能源电力的发展至关重要的技术性难题。攻克这一难题,将电力电子技术与新能源风电行业相互融合,将两者的研发要点和改进空间进行分析,成为一大新课题。
关键词:新能源、风力发电、电力电子技术
前言
新能源是21世纪最具环保、最广为人知的能源形式,也是未来发展的一大趋势,在很多行业都将发展新能源定位为战略目标。随着近些年,人们对于环保意识的加强,电力行业开始瞄准新能源领域,打造更加清洁更加潮流的新能源风力发电技术,相关企业随即开展这一技术的研发与生产。目前我国在新能源风力领域已经取得较为显著的成就,但面对更加广泛的市场以及不断进步的科技,电力电子技术成为新的“弄潮儿”。作为新能源风力的核心技术之一,电力电子技术对电力系统进行完善,推动风力电力系统技术的不断发展。极大程度上实现对于电力系统的稳定运行和高效化管理。因此,风力发电对于生产和生活都是十分必要,分析其在风力电力技术领域的应用也是有意义的。
一、新能源时代电力电子元件设备
1.1绝缘晶体管
IGBT系统模块是在新能源时代的风力发电设备结构中较为基础的发电部件。设备由双极、三极管部件和BJT组成元件与设备绝缘效应晶体管共同组成。在设备的内部结构中,它们属于复合型。对于全场控电压驱动方式的半导体元件来说,绝缘晶体管设备内部的合成元件由于受到高压的输入,往往会受到较大的阻力,但其具有引导和减压等相关优点。同时,就IGBT系列而言,电压源交换电流设备是该系统模块的辅助设备。它可以实现控制和停止电流,将流动状态和运行方式进行改变。同时,在设备结构中,采用电流的脉冲进行调节和控制,以此实现电源的被动反转。另外,为了有效实现定位电源的整体性,便由电流的直流端口进行直接输电。在日常的运行中,风力发电设备的内部其变速恒频系统结构取决于运行频率,整体变化趋势能有效传输发电,使得电网完成能量的灌输。
1.2交直流变频设备
交直流变频设备主要见于风力发电的变速恒频系统中。该系统可以通过频率
的变化将电网能量进行传导。交-直-交变频器的改造解决了交-交变频器原有的诸多问题。首先对于谐波来说,交-交变频器会由于风力产生一系列的频率更换,此时就会出现谐波问题,这是对电能影响较为严重的地方。随着技术的改进,交-直-交变频能够实现有效控制,实现双向导体内电流的转动。
1.3矩阵模式变换器
在风力发电技术和设备中,矩阵模式变换设备是一种新型的交流功率变换设备,因为其设备可以有效地实现交流电流相位数据、相位位置、幅值和工频数据参数的连续变化,这为风力发电设备实现功率转换和储能提供了良好的国际应用前景。在实际使用过程中,可以直接淘汰矩阵转换设备。除了在电流操作中提供直流电流储能链路外,它还可以在设备中提供各种电流数据。相关参数的调整和控制可以更好地影响风力发电设备和系统的日常运行,从而实现通道控制功率的变速平衡,通过控制风速和获取最大风向数据来提高整体发电效率。
二、新能源时代电力电子实际应用
2.1在21世纪初,失速模式在发电机设备和电力系统中是最为主要的控制方式。在中国的风力发电技术发展过程中失速模式或主动失速模式占据重要地位。但是这种控制方式并没有形成相对稳定安全的功率输出。因此,随着电力实际的应用和与之相随的不断加强和改进,这种电力模式逐渐退出技术应用。目前,随着电力电子技术的不断完善和发展,其衍生出许多新的技术,会逐步催生了更多的发电产品及相关系统设备。电力电子技术对风力机设备系统的主要运行方式和原理进行了优化,并且电流的速度在不同程度上有所控制。电力电子技术所采用风力发电设备系统的平衡通道,可以对电流恒频间隔进行调节。
2.2在利用风力发电系统进行电力制造的过程中,技术人员需要克服和改善的最大问题是风速和风向的不稳定性,需要大范围增加风能的应用时间。但在实际运行过程中,不可能长期保证风力发电处于足够的风量下,这就要积极提高其技术和整体水平,最终保证风力发电的稳定性和安全性。现阶段国内广泛应用的风力储能系统及相关技术主要以电池为主要储能方式,其设备具有安全工艺简单、风力储能效率高的优点和特点。因此,目前风电行业也选择了超导圈作为储能的主要方式之一。但是,从现有的相关技术来看,我国的超导线圈储能尚处于发展阶段,还未普及。
2.3风力发电输出的实际应用
在风电机组和整个机组运行期间,要确保高效运行和获得风电,就必须依赖于由风所产生的天然能源。很多与风电有关的装置都位于相当遥远的地方。那么,电力装置设备的调整和管理控制就尤为重要。从目前国内风电机组的实际运行状况来看,存在相关问题及一定的缺陷。在现有的研究结果下:目前国内主要风电技术还不完善。而在目前的情况下,国内的风电技术正在逐步向高电压运行的方向发展。它也称作 HVDC技术的DC输出技术,它是一种利用了非同步控制的技术。这种技术将网络进行链接,从而形成一个比较完善的网络化设备。相对于经济投资而言,DC输出技术具有更高的效率。电压电流的 DC传输方式,在技术上采用了许多高级的功率电子器件。依赖于 IGBT系统的三极管和 GTO可关闭的开关电路,对能关闭的装置部件发挥了重要的影响。除了这些以外,PWM等相位随着电力技术的广泛运用,风电的传输方式也出现了新的变化。目前该技术生产成本较少,生产品质较好,预测该技术将会得到大规模地开发与推广,会对未来电力电子设备的发展产生重要影响。
结束语
随着时代的的发展以及环保理念的增加,越来越多的技术将利用到风电发展中。电力电子技术能够实现风速和风力的管控,提供可创性的技术策略,将风力技术转化为生产动力,将风力能源充分利用,提高生产水平,降低排放量,造福子孙后代,更好的推动资源节约型、环境友好型社会的发展,更好为人与自然的和谐相互做出贡献。
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