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风电产业核心技术 控制系统期待国产化

风电是目前安全、环保、最具发展潜力和技术相对成熟的新能源行业。相对核电而言,风电更安全;相对于太阳能而言,风电开发成本更低;相对于生物质能而言,风电技术更成熟;相对于海洋能(包括潮汐能)而言,风电产业化更强。
    我国是利用风能最早的国家。早在2000多年以前,利用风力驱动的帆船已经在江河中行驶,明代开始应用风力水车灌溉农田,并且出现了用于农产品加工的风力机械。在自然界的能源中,风能是极其丰富的。
    据粗略估计,近期可以利用的风能总功率约为106~107兆瓦,这个数值比全世界可以利用的水力资源大10倍。但是,这笔巨大的自然财富还有待人类去大力开发。
    风能已经成为我国水能之外最具规模应用前景的零排放、可再生能源。到2020年,如果中国风电装机达到1.5亿千瓦,每年可节能1亿吨标准煤,减排二氧化碳2亿多吨。
    风电控制系统的现状
    风机的控制系统是风机的重要组成部分,它承担着风机监控、自动调节、实现最大风能捕获以及保证良好的电网兼容性等重要任务,它主要由监控系统、主控系统、变桨控制系统以及变频系统几部分组成。
    风电的控制器主要用于各个风电机组,用来采集机组数据及状态,通过计算、分析、判断而控制机组的启动、停机、调向、刹车和开启油泵等一系列控制和保护动作,能使单台风力发电机组实现全部自动控制。另外,控制器还具有与上位机进行数据交换的功能,使上位机能随时了解下位机的运行状态并对其进行常规的管理性控制,为风电场的管理提供方便。风电主控系统是风机运行的大脑,是风机进行功率运算的核心,保证风机安全运行的前提下,最大可能地捕获风能。
    目前主控系统主要以PLC为核心控制器,不同类的风机,其主控系统大同小异。主控系统包括塔底和机舱控制站,一般塔底为主控控制站,机舱作为远程IO,通过现场总线与塔底进行通讯。
    与其他自动化产品相比,由于风电场常常建设在沙漠、海上等十分严酷的环境中,风电机组现场运行环境恶劣,风电行业对自动化产品的要求就更为严苛,要求风电控制系统要具有强大的数据存储功能、完善的安全保护功能以及较强的开放性。
    风机控制系统的安全保护功能要求很完善。变桨系统是风机安全运行的最后一个环节,无论出现什么问题,包括系统掉电、驱动器故障等,都要求变桨系统能完成顺桨功能。而且,由于风机内部有很多智能设备,诸如风速风向仪、振动传感器、三相电测量仪等,需要跟控制系统进行通讯和互联,要求风电控制系统开放性较强,能兼容不同的现场总线协议。
    因风电行业自身的特点,国内的重工、电力工程、通信类企业容易进入该市场,但是作为风电最为核心的控制系统,因其在可靠性、安全等级、兼容性、抗干扰等方面有特殊的要求,国内自动化企业不容易进入市场。
  有一些系统集成商开始利用国外的控制器产品自己做集成,提供控制解决方案,但是在中国风电市场上,ABB、倍福、伦茨、MITA、魏德米勒等国外品牌企业占据着绝大部分市场。
控制系统作为风电机组中最关键的核心零部件,目前仍是国内风电设备制造业中最薄弱的环节,也是国内目前唯一没有实现批量国产化的部件。到目前为止对国外品牌的依赖仍然较大,仍是风电设备制造业中最薄弱的环节。

 
 
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