風(fēng)機控制系統的發(fā)展遭遇瓶頸？

　　•控制系統將向更智能的遠程化管理發(fā)展。

　　•電動(dòng)獨立變槳發(fā)展較快，應用前景較好。

　　•風(fēng)功率預測成為風(fēng)機控制系統的新亮點(diǎn)。

　　由于自然界的風(fēng)力變幻莫測，風(fēng)速總是處在不斷地變化之中。風(fēng)速的較小變化都將造成風(fēng)能的較大變化，導致風(fēng)力發(fā)電機的輸出功率處于不斷變化的狀態(tài)。近年來(lái)，風(fēng)機制造商越來(lái)越看重變槳系統和偏航系統中控制系統應用的可靠性。但是，一些廠(chǎng)家生產(chǎn)的風(fēng)機控制系統卻飽受詬病，莫非其發(fā)展真的遭遇瓶頸？

　　中國可再生能源學(xué)會(huì )風(fēng)能專(zhuān)業(yè)委員會(huì )秘書(shū)長(cháng)秦海巖向記者介紹，為滿(mǎn)足風(fēng)電機組20年的運行需求，控制系統應當在優(yōu)化發(fā)電量的同時(shí)，盡可能降低機組載荷，保護機組安全，這些是最起碼的要求。在軟件的控制算法上應該力求簡(jiǎn)潔明確，消除任何可能的不穩定因素；硬件上也應該運行穩定可靠，對環(huán)境變化適應能力強。同時(shí)，他指出控制系統將向更智能的遠程化管理發(fā)展。更智能的狀態(tài)監控系統有可能增加控制系統識別風(fēng)電機組故障的準確度，遠程化管理的普及不僅可以使風(fēng)電機組實(shí)時(shí)地得到監控，也可以使控制策略的遠程即時(shí)調整成為可能。

　　在目前的變槳距風(fēng)力機采用的三個(gè)槳葉統一控制的方式中，三個(gè)槳葉變換是一致的。但由于現代大型風(fēng)力機葉片比較大，最小的尺寸也達到幾十米，所以整個(gè)風(fēng)輪掃過(guò)面上的風(fēng)速并不均勻，這樣就會(huì )產(chǎn)生葉片的扭矩波動(dòng)并影響到風(fēng)力機傳動(dòng)機構的機械應力及疲勞壽命。另外，其中一個(gè)槳葉控制出現問(wèn)題還會(huì )影響到另兩個(gè)槳葉的工作。對于這種情況，中國科學(xué)院電工所副研究員李建林則重點(diǎn)從控制方式的轉變方面談了一些他的看法。他表示，采用獨立變槳控制取代統一控制可以大大減小風(fēng)力機葉片負載的波動(dòng)及轉矩的波動(dòng)，進(jìn)而減小了傳動(dòng)機構和齒輪箱的疲勞度以及塔架的振動(dòng)，而輸出功率能基本恒定在額定功率附近。而北京光耀電力設備股份有限公司風(fēng)電事業(yè)部總經(jīng)理肖志東則強調風(fēng)機控制系統的新技術(shù)風(fēng)功率預測將大有作為，目前其預測精度還有待提高。

　　傳統電氣部件的性能在惡劣的應用環(huán)境下不堪一擊？

　　•目前，比較突出的問(wèn)題是風(fēng)機上應用的一些電氣部件在極端溫度環(huán)境下表現欠佳。

　　•要根據機組本身的性能以及結構考慮自動(dòng)化產(chǎn)品應用的環(huán)境問(wèn)題。

　　•自動(dòng)化產(chǎn)品生產(chǎn)商可將關(guān)注點(diǎn)轉移到優(yōu)化控制方面。

　　在風(fēng)機設備制造業(yè)中，不僅僅是控制系統，包括變槳系統和變頻器這兩個(gè)部分也一直處于國外廠(chǎng)商壟斷的局面。秦海巖介紹說(shuō)：“變槳系統中的伺服電機，還沒(méi)有涉及國產(chǎn)品牌，這主要是由于目前中國的伺服技術(shù)尚無(wú)法滿(mǎn)足風(fēng)電行業(yè)需求，特別是加載變槳系統技術(shù)比較薄弱，所以目前風(fēng)電行業(yè)的伺服電機一直由國外供應商提供。但是，為了降低成本，同時(shí)更好地實(shí)行本地化生產(chǎn)，變槳系統制造商也會(huì )陸續在中國大陸開(kāi)設工廠(chǎng)，如路斯特公司。”他同時(shí)指出，風(fēng)機零部件的性能要求必須滿(mǎn)足整機的需求，某些達不到這一要求的零部件必須配備預熱環(huán)節。另外，目前很多電氣部件在低溫或高溫環(huán)境下的運行情況還是不盡如人意。李建林則認為可靠性與安全性是自動(dòng)化產(chǎn)品的根本，針對于相對惡劣的應用環(huán)境，必須要根據機組本身的性能以及結構考慮自動(dòng)化產(chǎn)品應用的環(huán)境問(wèn)題。

　　肖志東以PLC在風(fēng)電行業(yè)的發(fā)展為例，闡述了風(fēng)電行業(yè)自動(dòng)化產(chǎn)品發(fā)展的趨勢。他介紹說(shuō)：“從PLC到工控機，再到如今的采用優(yōu)化控制方式的智能預測，這些技術(shù)隨著(zhù)應用環(huán)境的變化而逐漸更迭。”那么，我們是否可以將惡劣環(huán)境對于自動(dòng)化產(chǎn)品的沖擊看作是產(chǎn)品升級的“洗禮”呢？

　　傳感器產(chǎn)品如何更貼近風(fēng)機制造業(yè)？

　　•傳感器的可靠性必須放在首位，同時(shí)傳感精度要求偏高、測量范圍要求更寬。

　　•產(chǎn)品的質(zhì)量以及設計理念要得到行業(yè)用戶(hù)的認可。

　　•在國內，用于狀態(tài)檢測的傳感器市場(chǎng)份額有增大的趨勢。

　　傳感器在風(fēng)電行業(yè)的應用大體分為兩個(gè)方面：首先是速度控制等維持風(fēng)機運轉的基本功能；另外，轉速、位置等狀態(tài)的檢測也是傳感器主要應用的領(lǐng)域。據肖志東介紹，在國內的風(fēng)機制造企業(yè)，比較看重的是前者，而應用在狀態(tài)檢測方面的傳感器、編碼器等產(chǎn)品并沒(méi)有引起重視。那么這種厚此薄彼的觀(guān)念是如何形成的呢？肖志東解釋說(shuō)：“這主要和我國風(fēng)機制造發(fā)展起步較晚有關(guān)系。在國外應用較為普遍的技術(shù)要想在國內得到同樣的普及，產(chǎn)品品牌的影響力還是很重要的。”李建林也認為，要想使產(chǎn)品更加貼近風(fēng)電行業(yè)的需求，產(chǎn)品的質(zhì)量要過(guò)硬，而且要得到行業(yè)用戶(hù)的認可，這樣才會(huì )一步步地打開(kāi)市場(chǎng)。

　　由于風(fēng)機運行環(huán)境一般比較惡劣，這為風(fēng)機的現場(chǎng)維護帶來(lái)不便，因此對傳感器的可靠性要求比較高，較長(cháng)的安全使用壽命更能適應風(fēng)機的需求。秦海巖舉例說(shuō)：“如果風(fēng)機為低溫機型，則要求某些傳感器必須有預熱的功能。另外，某些信號的傳感精度也要求偏高或者測量范圍要求更寬。”同時(shí)，秦海巖指出，隨著(zhù)海上風(fēng)電項目的推廣，良好的防海水腐蝕性能也是對傳感器產(chǎn)品的又一次考驗。

　　遠程控制技術(shù)在風(fēng)電行業(yè)應用前景如何？

　　•無(wú)線(xiàn)通訊、遠程控制是風(fēng)機技術(shù)通信未來(lái)發(fā)展的方向。目前，國內應用剛剛起步。

　　•在環(huán)境惡劣、不適宜操作人員工作的地點(diǎn)，會(huì )逐漸采用遠程控制以及監測技術(shù)。

　　•國外應用較為成熟，看好國內市場(chǎng)前景。

　　一般情況下，風(fēng)電場(chǎng)的選址比較偏僻，地理環(huán)境比較惡劣，工作人員居住地距離現場(chǎng)較遠。而且，現有風(fēng)電場(chǎng)的建設一般較為分散。而風(fēng)電場(chǎng)經(jīng)理又要了解各風(fēng)場(chǎng)的運行情況，現有的分散監視與控制顯然不能滿(mǎn)足要求。加之，各風(fēng)電場(chǎng)相距較遠，而每個(gè)風(fēng)場(chǎng)內風(fēng)機數量也很多，所以每個(gè)風(fēng)場(chǎng)都需要配置一定的工作人員進(jìn)行日常的巡檢維護，從而造成了人員的浪費。因此，遠程控制技術(shù)近年來(lái)頻頻出現在風(fēng)電行業(yè)中，那么其應用現狀如何呢？據了解，目前國內的內蒙古錫林郭勒的京能風(fēng)電場(chǎng)、華能風(fēng)電場(chǎng)應用了風(fēng)電場(chǎng)群遠程集控系統，其由北京光耀電力設備股份有限公司生產(chǎn)。江蘇龍源風(fēng)電在如東縣安裝的100臺風(fēng)電機組是美國GE公司的風(fēng)電機組，這些風(fēng)機全部實(shí)行遠程控制。

　　國內電力行業(yè)的資深企業(yè)北京光耀電力設備股份有限公司最先提出了風(fēng)電場(chǎng)遠方監控系統方案，整個(gè)系統包括了風(fēng)力發(fā)電機組監控系統、場(chǎng)內變電站監控系統以及風(fēng)電場(chǎng)視頻/安防系統。肖志東介紹說(shuō)：“這套系統可以實(shí)現各種異構風(fēng)電場(chǎng)監測設備的數據通信、互連互通，能夠大幅提高集成效率，滿(mǎn)足現有的和將來(lái)不斷出現的需求。同時(shí)，遠程數字圖像監控也使得變電站向無(wú)人或少人的發(fā)展方向邁進(jìn)了一大步。”他同時(shí)指出，遠程監控技術(shù)在國內的發(fā)展才剛剛起步，并沒(méi)有人們預想的那樣快速的發(fā)展起來(lái)，但是在國外已經(jīng)取得多例成功的應用，所以國內的應用前景還是很廣闊的。

　　秦海巖介紹說(shuō)：“在已經(jīng)應用遠程監控技術(shù)的風(fēng)電場(chǎng)中，傳輸信息的詳細程度與遠程操控可控制的范圍差異很大。目前比較成熟的遠程監控系統都能夠選擇記錄全部控制器可輸出的信號，并且可以對風(fēng)機狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，對控制器參數進(jìn)行即時(shí)調整。其功能已經(jīng)等同于風(fēng)電機組本身的控制器面板。”李建林也認為遠程監控技術(shù)發(fā)展的前提是功能的完善，這對于整個(gè)風(fēng)電廠(chǎng)的成本降低大有裨益，可大大提高電廠(chǎng)運行的可靠性。

　　最后，專(zhuān)家們不約而同地表達了了各自對風(fēng)電行業(yè)自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展的看法。李建林介紹說(shuō)，風(fēng)電廠(chǎng)開(kāi)發(fā)技術(shù)發(fā)展前景光明。之前，我國對風(fēng)電場(chǎng)微觀(guān)選址和優(yōu)化設計尚未做過(guò)系統研究，出現過(guò)風(fēng)電機組安裝完畢后又不得不更改地方的情況。所以風(fēng)電場(chǎng)微觀(guān)選址和優(yōu)化設計研究、風(fēng)力發(fā)電對電網(wǎng)影響和仿真技術(shù)的研究都為自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展提供了廣闊的發(fā)展機遇。肖志東認為異機種的風(fēng)機整合到統一平臺是趨勢，在此基礎上進(jìn)行發(fā)電量預測等相關(guān)工作，各個(gè)省市的電力調度局就可以彼此互通有無(wú)。而秦海巖的建議體現出更多的是對于整個(gè)風(fēng)電行業(yè)的希望，他表示，國內風(fēng)電行業(yè)的發(fā)展離不開(kāi)整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的推動(dòng)。所以不論是自動(dòng)化企業(yè)還是風(fēng)機制造商的發(fā)展，最終的目的都是推動(dòng)中國風(fēng)電行業(yè)整體的發(fā)展。