風(fēng)電的核心控制系統(tǒng) 期待國產(chǎn)化

風(fēng)電是目前安全、環(huán)保、最具發(fā)展?jié)摿图夹g(shù)相對成熟的新能源行業(yè)。相對核電而言，風(fēng)電更安全；相對于太陽能而言，風(fēng)電開發(fā)成本更低；相對于生物質(zhì)能而言，風(fēng)電技術(shù)更成熟；相對于海洋能（包括潮汐能）而言，風(fēng)電產(chǎn)業(yè)化更強。

我國是利用風(fēng)能最早的國家。早在2000多年以前，利用風(fēng)力驅(qū)動的帆船已經(jīng)在江河中行駛，明代開始應(yīng)用風(fēng)力水車灌溉農(nóng)田，并且出現(xiàn)了用于農(nóng)產(chǎn)品加工的風(fēng)力機械。在自然界的能源中，風(fēng)能是極其豐富的。

據(jù)粗略估計，近期可以利用的風(fēng)能總功率約為106～107兆瓦，這個數(shù)值比全世界可以利用的水力資源大10倍。但是，這筆巨大的自然財富還有待人類去大力開發(fā)。

風(fēng)能已經(jīng)成為我國水能之外最具規(guī)模應(yīng)用前景的零排放、可再生能源。到2020年，如果中國風(fēng)電裝機達到1.5億千瓦，每年可節(jié)能1億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，減排二氧化碳2億多噸。

風(fēng)電控制系統(tǒng)的現(xiàn)狀

風(fēng)機的控制系統(tǒng)是風(fēng)機的重要組成部分，它承擔(dān)著風(fēng)機監(jiān)控、自動調(diào)節(jié)、實現(xiàn)最大風(fēng)能捕獲以及保證良好的電網(wǎng)兼容性等重要任務(wù)，它主要由監(jiān)控系統(tǒng)、主控系統(tǒng)、變槳控制系統(tǒng)以及變頻系統(tǒng)幾部分組成。

風(fēng)電的控制器主要用于各個風(fēng)電機組，用來采集機組數(shù)據(jù)及狀態(tài)，通過計算、分析、判斷而控制機組的啟動、停機、調(diào)向、剎車和開啟油泵等一系列控制和保護動作，能使單臺風(fēng)力發(fā)電機組實現(xiàn)全部自動控制。另外，控制器還具有與上位機進行數(shù)據(jù)交換的功能，使上位機能隨時了解下位機的運行狀態(tài)并對其進行常規(guī)的管理性控制，為風(fēng)電場的管理提供方便。風(fēng)電主控系統(tǒng)是風(fēng)機運行的大腦，是風(fēng)機進行功率運算的核心，保證風(fēng)機安全運行的前提下，最大可能地捕獲風(fēng)能。

目前主控系統(tǒng)主要以PLC為核心控制器，不同類的風(fēng)機，其主控系統(tǒng)大同小異。主控系統(tǒng)包括塔底和機艙控制站，一般塔底為主控控制站，機艙作為遠程IO,通過現(xiàn)場總線與塔底進行通訊。

與其他自動化產(chǎn)品相比，由于風(fēng)電場常常建設(shè)在沙漠、海上等十分嚴(yán)酷的環(huán)境中，風(fēng)電機組現(xiàn)場運行環(huán)境惡劣，風(fēng)電行業(yè)對自動化產(chǎn)品的要求就更為嚴(yán)苛，要求風(fēng)電控制系統(tǒng)要具有強大的數(shù)據(jù)存儲功能、完善的安全保護功能以及較強的開放性。

風(fēng)機控制系統(tǒng)的安全保護功能要求很完善。變槳系統(tǒng)是風(fēng)機安全運行的最后一個環(huán)節(jié)，無論出現(xiàn)什么問題，包括系統(tǒng)掉電、驅(qū)動器故障等，都要求變槳系統(tǒng)能完成順槳功能。而且，由于風(fēng)機內(nèi)部有很多智能設(shè)備，諸如風(fēng)速風(fēng)向儀、振動傳感器、三相電測量儀等，需要跟控制系統(tǒng)進行通訊和互聯(lián)，要求風(fēng)電控制系統(tǒng)開放性較強，能兼容不同的現(xiàn)場總線協(xié)議。

因風(fēng)電行業(yè)自身的特點，國內(nèi)的重工、電力工程、通信類企業(yè)容易進入該市場，但是作為風(fēng)電最為核心的控制系統(tǒng)，因其在可靠性、安全等級、兼容性、抗干擾等方面有特殊的要求，國內(nèi)自動化企業(yè)不容易進入市場。

國內(nèi)企業(yè)通過這幾年的努力，已經(jīng)在控制系統(tǒng)主要部件的開發(fā)上取得了積極進展，已基本形成了自主的技術(shù)開發(fā)能力，所欠缺的主要是產(chǎn)品的大規(guī)模投運業(yè)績以及技術(shù)和經(jīng)驗積累。

國內(nèi)有一些系統(tǒng)集成商開始利用國外的控制器產(chǎn)品自己做集成，提供控制解決方案，但是在中國風(fēng)電市場上，ABB、倍福、倫茨、MITA、魏德米勒等國外品牌企業(yè)占據(jù)著絕大部分市場。

科遠股分和和利時兩家企業(yè)走在了風(fēng)電控制系統(tǒng)的前列，并在實際中有成功的應(yīng)用?？七h股份在風(fēng)電領(lǐng)域提供的產(chǎn)品主要包括：WPCS風(fēng)電控制系統(tǒng)與K.VIEW風(fēng)電SCADA系統(tǒng)。WPCS風(fēng)電控制系統(tǒng)是專門針對大型風(fēng)電場的運行需求而設(shè)計，具有極高的環(huán)境適應(yīng)性和抗電磁干擾等特點。和利時從2008年開始涉足風(fēng)電業(yè)務(wù)，可為風(fēng)電行業(yè)用戶提供風(fēng)電控制系統(tǒng)核心部件主控控制器、和變槳驅(qū)動器，這些產(chǎn)品均滿足風(fēng)機運行的特殊要求，具有卓越的抗干擾能力、抗振動，支持多種風(fēng)機主流協(xié)議。

控制系統(tǒng)作為風(fēng)電機組中最關(guān)鍵的核心零部件，目前仍是國內(nèi)風(fēng)電設(shè)備制造業(yè)中最薄弱的環(huán)節(jié)，也是國內(nèi)目前唯一沒有實現(xiàn)批量國產(chǎn)化的部件。到目前為止對國外品牌的依賴仍然較大，仍是風(fēng)電設(shè)備制造業(yè)中最薄弱的環(huán)節(jié)。

來源：中國機電網(wǎng)

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