电气自动化技术在风电场中的应用.pdf

中国科技期刊数据库 工业 A 收稿日期：2023 年 12 月 22 日 作者简介：朱尤兵（1990），男，汉族，云南曲靖人，大学本科，助理工程师，研究方向为新能源（风力、光伏）发电。-95-电气自动化技术在风电场中的应用 朱尤兵 云南龙源新能源有限公司，云南 昆明 650000 摘要：摘要：本文通过对电气自动化技术在风电场中的应用进行深入研究与分析，旨在全面了解该技术对提高风电场效益、降低运维成本以及增强可靠性方面的影响。通过探讨风电场中电气自动化技术应用的重要性，提出了智能化风机控制系统、实时监测与风电运行数据采集、远程控制与调度以及优化能量存储与分配等相关电气自动化技术在风电场生产中的应用效果。在风电场中应用各类电气自动化技术，结合生产实际需求选择对应的技术方案，可以进一步提高风电场的效益、降低运维成本以及增强系统可靠性。关键词：关键词：电气自动化技术；风力发电；风电场；控制系统；应用策略 中图分类号：中图分类号：TM7 0 引言 随着全球对清洁能源的不断需求和环保意识的增强，风电作为一种可再生能源形式，其在能源结构中的占比逐渐增加，由于风能的不稳定性和间歇性，风电场的高效运行一直是一个备受关注的挑战。传统的风电场管理面临着多方面的问题，包括风机运行效率的提升、设备运维的高效性以及对复杂气象条件的适应性等。如何充分发挥电气自动化技术的潜力，以实现风电场的智能化、高效化和可持续化运营成为当前科研和产业界的热点。电气自动化技术的引入旨在通过智能控制、实时监测和数据分析等手段，优化风电场的运行状态，鉴于风电场的不断扩大和清洁能源发展的迅猛推进，电气自动化技术的研究与应用成为迫切需要解决的问题。本文旨在深入探讨电气自动化技术在风电场中的应用，通过对现有技术的综述和未来发展趋势的探讨，为风电场的智能化管理和高效运行提供科学、可行的解决方案，推动清洁能源产业的进一步发展。1 风电场中电气自动化技术应用的重要性 其一，电气自动化技术能够通过智能控制系统，根据实时的风速、风向等环境条件，实现对风机的精确控制，可以使风机在不同工况下都能够保持最佳工作状态，从而提高发电效率，更有效地转化风能为电能。其二，通过实现远程监控、预测性维护和故障诊断，电气自动化技术有助于提前发现潜在问题，并减少风电场的运维成本，及时的维护预测和故障诊断可以降低停机时间，提高设备的可利用率，从而降低整体的运营成本。其三，智能化的电力系统监控和自动化控制使得风电场更具可靠性，系统能够对突发情况作出迅速响应，降低事故的发生概率，确保风电场的稳定运行，并且电气自动化技术使风电场能够实现智能化运营管理。通过大数据分析、人工智能等技术，系统可以更好地优化运行策略，提高电能的生产效益，同时能够预测未来的运行状况，为决策提供更准确的数据支持。其四，风电场往往面临复杂多变的自然环境，如变化的风速、气温等，电气自动化技术的应用可以使系统更加灵活地应对这些变化，实时调整参数和控制策略，确保风电场在不同的气象条件下都能够高效运行。其五，电气自动化技术的应用使得风电场更加智能、高效、可靠，不仅可以全面提高风电场的经济效益，同时也有利于推动清洁能源的可持续发展，为全球应对能源挑战和气候变化做出贡献。综合而言，电气自动化技术在风电场中的应用对于提高效益、降低成本、增强可靠性，以及推动可持续发展具有不可忽视的重要性。2 电气自动化技术在风电场中的应用策略 2.1 智能化风机控制系统 电气自动化技术在风电场中的应用策略之一是通过智能化风机控制系统实现对风机的高效精准控制，在此基础上提高风电场整体性能和发电效率的关键措施，智能化风机控制系统通过采用先进的控制算法和实时数据处理技术，能够实现对风机运行状态的实时中国科技期刊数据库 工业 A-96-监测、智能调整和优化控制，在面对不同风速和风向条件时，系统能够迅速作出响应，使风机在最佳工作点运行，从而最大程度地转化风能为电能，该系统的核心在于先进的预测性控制算法，通过对气象条件、风机状态以及电网负荷等多维数据的综合分析，实现对未来一段时间内风机运行状况的准确预测，基于这些预测结果，系统可以提前调整风机的参数，优化叶片角度、转速等关键参数，使其适应即将到来的气象条件，避免能量浪费和设备磨损，通过该智能化的控制手段有效提高了风机的发电效率，使其能够在复杂多变的环境中保持高度稳定的运行状态。此外，智能化风机控制系统还具备实时数据处理和通信能力。通过各类传感器采集的实时数据，系统能够全面了解风机的运行状态，监测关键参数如温度、振动等，以及环境条件的变化，相关数据通过高效的通信网络传输到中央控制中心，为运维人员提供实时、全面的信息。基于这些数据，运维人员可以快速响应设备状态变化，及时采取措施预防潜在故障，最小化停机时间，提高设备可靠性和可用性。综合而言，智能化风机控制系统作为电气自动化技术在风电场中的重要应用策略，不仅实现了对风机运行状态的智能监测和预测，更通过精准的控制手段提高了发电效率，降低了运维成本，为风电场的可持续发展和清洁能源的推广做出了积极贡献。2.2 实时监测与风电运行数据采集 电气自动化技术在风电场中的应用策略之一是通过实时监测与风电运行数据采集系统，全面把握风电场的运行状况，实现对关键参数的及时监测与精确数据采集。具体而言，通过建立高效的数据采集体系，在风电场内布设各类传感器，实时获取风机、发电设备和电力系统的运行数据，包括风速、温度、振动、电流、电压等多个关键参数，使得风电场的运维人员能够全面了解设备状态、环境条件以及电力系统性能。一方面，实时监测与数据采集系统通过高速、高精度的传感器，能够在毫秒级别实现对风电场各个节点的状态监测，使得运维人员能够及时发现潜在问题，如设备运行异常、振动过大等，从而采取即时的干预措施，降低故障的发生概率，系统通过多维数据的采集，能够形成设备的运行趋势和历史数据，为运维人员提供全面的分析依据，帮助其制定科学的维护和运营计划。另一方面，通过对电力系统的数据采集，系统能够评估电网负荷、电流功率等情况，帮助运维人员了解电力系统的运行状况，结合风机的运行数据，系统还能够实时计算风电场的发电功率、效益等关键性能指标，为决策提供实时数据支持。这有助于优化发电系统的运行策略，提高电能产出，降低运维成本。除此之外，实时监测与数据采集系统还为风电场的智能化运维奠定了基础，通过高效的数据传输通道，系统能够将实时采集的数据传输至中央控制中心，为远程监控和操作提供支持。这样的智能化运维手段使得运维人员能够随时随地对风电场进行监测和调度，提高了响应速度，降低了运维人员的工作强度，增强了整个风电场的可靠性和稳定性。实时监测与风电运行数据采集系统作为电气自动化技术在风电场中的关键应用策略，通过高效的传感器网络和数据处理技术，实现了对风电场各个环节的全面监测和精确数据采集。2.3 远程控制与调度 通过远程控制与调度系统实现对整个风电场的实时监控和远程操作也是风电场中电气自动化应用领域的关键措施，可以全面提高风电场的运行效率和可靠性，该策略的核心在于建立先进的远程监控系统，利用先进的通信技术，将风电场内各类设备的运行数据传输到中央控制中心，使运维人员可以远程实时掌握风电场的运行状态。首先，通过在关键位置安装传感器和执行器，系统能够实时获取风机、发电设备、电力系统等各个环节的运行状态和数据，使得运维人员无需亲临现场，就能够通过远程监视界面获取实时信息，大大提高了运维的灵活性和效率。其次，远程控制系统通过高效的通信网络，为运维人员提供了对设备的远程操控能力，在监控界面上，运维人员可以实时调整风机的转速、叶片角度，优化电力系统的运行参数，甚至进行对整个风电场的集中控制，远程操控功能不仅提高了对风电场的响应速度，也降低了运维人员的工作强度，特别是在风电场分布较广的情况下，更能够减少人力和时间的浪费。最后，远程控制与调度系统还具备智能化的特点。通过采用先进的数据分析和人工智能技术，系统能够对风电场内的大量数据进行实时分析和处理，提炼出关键信息，有助于系统自动发现潜在问题，提前进行预测性维护，降低故障中国科技期刊数据库 工业 A-97-发生的性，最大程度减少停机时间。远程控制与调度系统作为电气自动化技术在风电场中的关键应用策略，实现了对风电场的全面监控和远程操控，为提高风电场的运行效率、降低运维成本、增强可靠性提供了强有力的支持。2.4 优化能量存储与分配 在风电场中，优化能量存储与分配是一个关键的电气自动化技术应用方向，可以有效解决风能的间歇性和不稳定性，提高电力系统的可靠性和稳定性。具体而言，电气自动化技术通过整合先进的能量存储系统，如电池储能、超级电容器等，以应对风力发电的波动性，相关的能量存储，以平衡供需之间的差异，提高风电场的稳定性，并且电气自动化技术借助智能化能量管理系统，通过实时监测风速、电网负荷和储能设备状态等信息，智能调度和分配储能设备的能量。这种系统能够实现最优的能量存储与分配策略，以确保在各种气象条件下都能够最大化利用风能，提高风电场的发电效率。一方面，可以利用电气自动化技术，结合天气预测和电网负荷预测等数据，实现对未来风能产出和电力需求的预测，基于这些预测结果，系统能够提前调整能量存储与分配策略，以应对未来的波动，确保风电场在不同气象条件下都能够稳定供电。另一方面，电气自动化技术在风电场中的应用还可以涉及到与其他可再生能源的协同优化，通过与太阳能、水能等多能源系统的协同工作，能够实现不同能源之间的互补与平衡，进一步提高整个电力系统的可靠性和可持续性，并且电气自动化技术还能够通过实时监测储能设备的状态，检测设备是否存在异常，从而提前发现潜在问题并进行维护，从而减少储能设备的故障率，确保其长期稳定运行。最后，结合智能化电力系统监控，电气自动化技术还能够全面监测储能设备与电网之间的能量流动情况，及时调整电力系统的运行参数，以适应不同的电力需求，提高整个风电场的适应性。在风电场中应用电气自动化技术来优化能量存储与分配，不仅提高了清洁能源的利用效率，也有助于提升风电场的经济性和可持续性。3 结语 风电场作为清洁能源领域的关键组成部分，风能的不稳定性和间歇性尾气对风电场工作效率以及可持续发展产生了负面影响。在风电场运营管理阶段，采用电气自动化技术可以对风能采集实现精准的管理，智能化风机控制系统在提高发电效率和适应复杂环境中发挥着关键作用，先进的控制算法和实时数据处理技术使得风机能够更加智能地调整自身参数，以最大化利用风能，提高发电效率。而实时监测与风电运行数据采集通过传感器网络的实时数据采集，运维人员可以远程监控风电场的运行状态，实现及时的故障诊断和预测性维护，提高了设备的可靠性和可用性，在此基础上通过远程控制与调度可以实现精确的数据采集与监督管理。此外，通过优化能量存储与分配的电气自动化技术的应用，构建智能能量管理系统和预测性能量调度使得风电场能够更加高效地存储和分配能量，以确保在各种气象条件下都能够平衡供需，提高整个电力系统的稳定性。综上所述，电气自动化技术在风电场中的应用显著提升了整个系统的智能性、可靠性和效益，为未来风能产业的可持续发展奠定了坚实基础。参考文献 1安旭.电气自动化技术在电气工程中的融合应用研究J.工程管理与技术探讨,2023.2白春洁.电气自动化技术在电气工程中的应用研究J.工业 B,2021(10):80-81.3向小平.电气自动化技术在电力系统中的应用J.科技风,2021(7):2.4王宁.风电场升压站电气安装与调试探讨J.电气传动自动化,2021(4):43.5于志强.电气自动化技术在发电系统中的应用J.集成电路应用,2021(1):77.6王州.人工智能技术在电气自动化控制中的应用J.造纸装备及材料,2023(8):52.7章桂梅.电气自动化技术在电力系统运行中的应用J.中国设备工程,2022(5):220-221.8陈旭.边缘智能技术在风电场无人机巡检中的应用J.自动化应用,2022(7).