風電的核心控制系統 期待國產化

風電是目前安全、環保、最具發展潛力和技術相對成熟的新能源行業。相對核電而言，風電更安全；相對于太陽能而言，風電開發成本更低；相對于生物質能而言，風電技術更成熟；相對于海洋能（包括潮汐能）而言，風電產業化更強。

我國是利用風能最早的國家。早在2000多年以前，利用風力驅動的帆船已經在江河中行駛，明代開始應用風力水車灌溉農田，并且出現了用于農產品加工的風力機械。在自然界的能源中，風能是極其豐富的。

據粗略估計，近期可以利用的風能總功率約為106～107兆瓦，這個數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。

風能已經成為我國水能之外最具規模應用前景的零排放、可再生能源。到2020年，如果中國風電裝機達到1.5億千瓦，每年可節能1億噸標準煤，減排二氧化碳2億多噸。

風電控制系統的現狀

風機的控制系統是風機的重要組成部分，它承擔著風機監控、自動調節、實現最大風能捕獲以及保證良好的電網兼容性等重要任務，它主要由監控系統、主控系統、變槳控制系統以及變頻系統幾部分組成。

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

目前主控系統主要以PLC為核心控制器，不同類的風機，其主控系統大同小異。主控系統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,通過現場總線與塔底進行通訊。

與其他自動化產品相比，由于風電場常常建設在沙漠、海上等十分嚴酷的環境中，風電機組現場運行環境惡劣，風電行業對自動化產品的要求就更為嚴苛，要求風電控制系統要具有強大的數據存儲功能、完善的安全保護功能以及較強的開放性。

風機控制系統的安全保護功能要求很完善。變槳系統是風機安全運行的最后一個環節，無論出現什么問題，包括系統掉電、驅動器故障等，都要求變槳系統能完成順槳功能。而且，由于風機內部有很多智能設備，諸如風速風向儀、振動傳感器、三相電測量儀等，需要跟控制系統進行通訊和互聯，要求風電控制系統開放性較強，能兼容不同的現場總線協議。

因風電行業自身的特點，國內的重工、電力工程、通信類企業容易進入該市場，但是作為風電最為核心的控制系統，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，國內自動化企業不容易進入市場。

國內企業通過這幾年的努力，已經在控制系統主要部件的開發上取得了積極進展，已基本形成了自主的技術開發能力，所欠缺的主要是產品的大規模投運業績以及技術和經驗積累。

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

科遠股分和和利時兩家企業走在了風電控制系統的前列，并在實際中有成功的應用。科遠股份在風電領域提供的產品主要包括：WPCS風電控制系統與K.VIEW風電SCADA系統。WPCS風電控制系統是專門針對大型風電場的運行需求而設計，具有極高的環境適應性和抗電磁干擾等特點。和利時從2008年開始涉足風電業務，可為風電行業用戶提供風電控制系統核心部件主控控制器、和變槳驅動器，這些產品均滿足風機運行的特殊要求，具有卓越的抗干擾能力、抗振動，支持多種風機主流協議。

控制系統作為風電機組中最關鍵的核心零部件，目前仍是國內風電設備制造業中最薄弱的環節，也是國內目前唯一沒有實現批量國產化的部件。到目前為止對國外品牌的依賴仍然較大，仍是風電設備制造業中最薄弱的環節。

來源：中國機電網

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