风力发电信息自动化管理系统的设计与应用

　　摘要：风力发电已经成为既能满足能源需求又能缓解自然资源开采压力的高新技术手段，越来越多的研究转向如何完善风力发电系统，力求寻找能够扩大风力发电领域的设计与方法。文章就信息自动化管理技术在风力发电过程中的应用进行探讨。

　　目前，中国经济增长迅速，整个社会呈现出崭新的发展面貌，不论是各种公共设施的修建还是高铁、动车、飞机的大量投入使用，都是中国经济繁荣发展的直接表现。各大城市相继加入新城市的建设行列，高楼林立、车水马龙的繁华景象都来自新能源工程的蓬勃兴起。风力发电是当今新型能源研发中一个应用十分广泛的技术，这项技术具有干净、无污染、可再生的特点，受到广大群众的青睐，也符合我国可持续发展的价值理念。但由于新能源技术在中国起步较晚，风力发电技术的应用在发展空间上较其他能源技术更加巨大，且我国幅员辽阔，具有发展风力发电技术的物质基础和地理位置优势。

　　1　我国的风力发电技术应用现状

　　存在于自然界中的天然能源除了石油、天然气、矿产等，还有风能、水能，前者的形成需要漫长的时间，消耗速度远远超出它们的生成速度，而水能、风能是一种可以再生且干净、高效的能源，于是，风力发电工程、水利工程成为能源开发的重点，水力发电受到地域的影响，一般只能建于黄河流域、长江流域等水源丰富的地带；而风能作为自然界中随处可见的能源物质，不太受地理位置的限制。因此，风力发电的建设范围更加广泛，能够有效改善我国部分地区的能源短缺问题，在节省不可再生资源的基础上，解决全国的供电问题。

　　同时，风力发电使我国的能源使用结构发生新一轮变革，促使我国改变对传统资源的开采，缓解对有限自然资源的开采压力，使风力发电成为研究热点。风力发电技术是指以风力发电机为媒介将风能转化为电能的过程，其基本原理是自然界中的风能带动风力发电机叶片转动，以机械能作为过渡，随后将动力传输给发电机，以驱动发电机发电。由于风力发电过程依赖于自然气候和风力大小，以及受到发电设备能耗的影响，在利用风能发电过程中既要考虑风力稳定性和能源损耗问题，又要考虑风力发电技术的革新，应用信息技术手段来促使整个工程逐渐自动化、智能化，助力能源开发更加科学、严谨、降低风险。

　　2　信息自动化在风力发电工程中的应用

　　2.1　风力发电机的自动化控制

　　风力发电受季节影响较大，不稳定的风能和方向使得对发电机机组的控制成为一个复杂的过程。每一个风力发电装置都要根据自身设备所处的位置和方向做出不同的输入和输出反馈，以便更好地控制发电机的运行状态，高效、合理地实现能源间的转换。因此，利用计算机实现物互联，每一个部件在运行过程中由传感器把测得的风向信号反馈给计算机，再由计算机调至合适的方向、角度、转速驱动控制器，带动齿轮按设定值转动，使机舱始终对向风，最大程度获取风能。风力发电机自身的运行参数也能够及时反馈给计算机，具体包括机身温度、外界风速、风力走向、内部机身温度、叶片转速、发电机输出功率、运行电压以及齿轮箱轴承的油温、液压系统的油压等。通过这些实时的参数反馈，既可以保证风电机组在较大的风速范围内获得最佳功率输出，也能及时对转速或功率进行调节。当风速达到最大运行速度或设备发生故障时可实现自动停机，达到对风力发电机的自动化控制。

　　2.2　电力存储自动化控制

　　通过风力发电机转化而得的风能并不能直接输出使用，而是要先经过蓄电池储存起来，风力发电机用的蓄电池多为铅酸蓄电池。目前，我国正逐渐缩小与国际领先技术的差距，在部分核心技术方面已达到国际水平，尤其是在电力储备方面。风能的转化是能源储备的前提，但仅仅将风能转化为电能而不善于存储电能也是徒劳无功。因此，控制电能的储存成为发电技术的关键，对蓄电池的自动化管控显得尤为重要。发电机在无法确保风速、风向的情况下运行，会影响电力系统的正常供应，导致能源损耗过大，也会缩短发电机的使用寿命。在选择蓄电池产品时，要确保该电池经过严格的质量审核，且容量大、稳定性好、可靠性高，与其余设备的运行功率相匹配。因此，对电力存储设备进行自动化控制，能够实时监测蓄电池的使用状态，如电池温度、容量占比、使用时长的参数反映，为专业的检测人员提供评估电池是否需要更换的参考依据，及时扼杀风力发电机发生故障的风险隐患。同时，要对蓄电池进行定期维护，协调自动化和人力资源的工作分配，不能完全依赖自动化设备，也要投入一定的资金和人才，相辅相成。

　　3　风力发电信息自动化管理系统的设计与应用

　　3.1　风力发电机信息系统的使用

　　风力发电机之所以能够实时反馈各项数据，是因为使用了物联网技术，发电机的各种信号传感器与计算机终端相关联，是发电机信息的智能管理平台，为发电机的自动化运行提供技术支撑。信息管理系统的主要职能包括操作监控、信息采集、数据分析、智能调度、风险预判、参数共享、事故报警等，对多个风力发电设备实施共同管理，既能收集大量数据为后续技术发展提供参考、减小试验误差，又能节省人力、物力。

　　3.2　电力分配管理系统自动化

　　在当前的社会环境中，我国逐渐拥有足够人民使用的电力储备资源，一般电能需要通过电力网络输送供千家万户使用，但是对电力网络设施的管理和电力分配的管理仍然存在缺陷。要对电力分配做出很好的规划和管理，需要制定符合实际情况的管理措施，来促进风力发电厂与国家电网的协调，保证电力运输工作的顺利展开。在电力分配问题上，国家电网要做的是总揽全局，对全国的电力消耗区域做出划分，不能盲目地只关注发达城市而忽视偏僻地区的需求，应通过监测不同地方的真实数据，实现电力资源的自由分配。

　　3.3　加强环境保护自动化管理措施

　　风力发电工程作为一项重工业生产，难免会对当地环境产生影响，例如使用的铅酸蓄电池，其生产过程会产生铅尘、酸雾和废水，对空气、水源会造成极大威胁，因此要管理好这类电池的使用，寻找可以替代的产品。可见，要对使用部件的选择、发电机安装地址的选择、废弃设备的回收等问题进行统一管理。加强管理的关键在于，首先，由地方政府颁发环保文件，派遣政府人员进入当地进行实地考察，对每一项评估总结，严格审核该项目隐藏的风险以及是否对生态环境造成污染。其次，要重视专业管理人才的引进，能够熟练操作自动化设备，具有突出的环境保护意识，扩大管理格局。

　　4　结语

　　综上所述，人类不能将自己从自然中剥离，要意识到自己本身也是大自然生态体系中的一部分，更不能妄图控制自然发展的规律，生态环境与能源开发密不可分。电力资源的使用是人类生活不可缺少的一部分，小到手机、电脑的正常使用，大到新能源、新材料的研发量产、轮船、飞机的正常航行等方方面面，始终与人类有着千丝万缕的联系。由此可见，必须对风力发电工程中蕴藏的所有安全问题和环境问题做到系统分析、科学防控，通过消除隐患、优化技术和完善管理制度等措施，减少发电过程中的能源损耗，保证绿色、清洁、高质量电力资源的持续供应，保护环境，推动社会可持续健康发展。

　　作者简介：丁锋（1985-），男，山西河曲人，国电山西兴能有限公司中级工程师，研究方向：风电控制管理。

　　参考文献

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　　（责任编辑：周羿廷）