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新聞中心風(fēng)幕機控制系統(tǒng)的發(fā)展
發(fā)布時間:2023-04-26 00:00:00 點擊次數(shù):2048次 風(fēng)幕機的控制系統(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)zui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)(變頻器)幾部分組成。各部分的主要功能如下:
監(jiān)控系統(tǒng)(SCADA):監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)對全風(fēng)場風(fēng)機狀況的監(jiān)視與啟、停操作,它包括大型監(jiān)控軟件及完善的通訊網(wǎng)絡(luò)。
主控系統(tǒng):主控系統(tǒng)是風(fēng)機控制系統(tǒng)的主體,它實現(xiàn)自動啟動、自動調(diào)向、自動調(diào)速、自動并網(wǎng)、自動解列、故障自動停機、自動電纜解繞及自動記錄與監(jiān)控等重要控制、保護功能。它對外的三個主要接口系統(tǒng)就是監(jiān)控系統(tǒng)、變槳控制系統(tǒng)以及變頻系統(tǒng)(變頻器),它與監(jiān)控系統(tǒng)接口完成風(fēng)機實時數(shù)據(jù)及統(tǒng)計數(shù)據(jù)的交換,與變槳控制系統(tǒng)接口完成對葉片的控制,實現(xiàn)zui大風(fēng)能捕獲以及恒速運行,與變頻系統(tǒng)(變頻器)接口實現(xiàn)對有功功率以及無功功率的自動調(diào)節(jié)。
變槳控制系統(tǒng):與主控系統(tǒng)配合,通過對葉片節(jié)距角的控制,實現(xiàn)zui大風(fēng)能捕獲以及恒速運行,提高了風(fēng)力發(fā)電機組的運行靈活性。目前來看,變槳控制系統(tǒng)的葉片驅(qū)動有液壓和電氣兩種方式,電氣驅(qū)動方式中又有采用交流電機和直流電機兩種不同方案。究竟采用何種方式主要取決于制造廠家多年來形成的技術(shù)路線及傳統(tǒng)。
變頻系統(tǒng)(變頻)器:與主控制系統(tǒng)接口,和發(fā)電機、電網(wǎng)連接,直接承擔(dān)著保證供電品質(zhì)、提高功率因素,滿足電網(wǎng)兼容性標準等重要作用。
從我國目前的情況來看,風(fēng)機控制系統(tǒng)的上述各個組成部分的自主配套規(guī)模還相當(dāng)不如人意,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zui薄弱的環(huán)節(jié)。而風(fēng)機其它部件,包括葉片、齒輪箱、發(fā)電機、軸承等核心部件已基本實現(xiàn)國產(chǎn)化配套(盡管質(zhì)量水平及運行狀況還不能令人滿意),之所以如此,原因主要有:
?。?)我國在這一技術(shù)領(lǐng)域的起步較晚,尤其是對兆瓦級以上大功率機組變速恒頻控制技術(shù)的研究,更是zui近幾年的事情,這比風(fēng)機技術(shù)國家要落后二十年時間。前已述及,我國風(fēng)電制造產(chǎn)業(yè)是從2005年開始的zui近四年才得到快速發(fā)展的,國內(nèi)主要風(fēng)機制造廠家為了快速搶占市場,都致力于擴大生產(chǎn)規(guī)模,無力對控制系統(tǒng)這樣的技術(shù)含量較高的產(chǎn)品進行自主開發(fā),因此多直接從MITA、Windtec等國外公司采購產(chǎn)品或引進技術(shù)。
?。?)就風(fēng)機控制系統(tǒng)本身的要求來看,確有它的特殊性和復(fù)雜性。從硬件來講,風(fēng)機控制系統(tǒng)隨風(fēng)機一起安裝在接近自然的環(huán)境中,工作有較大振動、大范圍的溫度變化、強電磁干擾這樣的復(fù)雜條件下,因此其硬件要求比一般系統(tǒng)要高得多。從軟件來講,風(fēng)機要實現(xiàn)*的自動控制,必須有一套與之相適應(yīng)的完善的控制軟件。主控系統(tǒng)、變槳系統(tǒng)和變頻器需要協(xié)同工作才能實現(xiàn)在較低風(fēng)速下的zui大風(fēng)能捕獲、在中等風(fēng)速下的定轉(zhuǎn)速以及在較大風(fēng)速下的恒頻、恒功運行,這需要在這幾大部件中有一套、復(fù)雜的控制算法。國內(nèi)企業(yè)要*自主掌握確實需要一定時間。
(3)風(fēng)機控制系統(tǒng)是與風(fēng)機特性高度結(jié)合的系統(tǒng),包括主控、變槳和變頻器在內(nèi)的控制軟件不僅算法復(fù)雜,而且其各項參數(shù)的設(shè)定與風(fēng)機本身緊密,風(fēng)機控制系統(tǒng)的任務(wù)不僅僅是實現(xiàn)對風(fēng)機的高度自動化監(jiān)控以及向電網(wǎng)供電,而且還必須通過合適的控制實現(xiàn)風(fēng)能捕獲的zui大化和載荷的zui小化,一般的自動化企業(yè)即使能研制出樣機,也很難得到驗證,推廣就更加困難。而中小規(guī)模的風(fēng)機制造商又無力進行這樣的開發(fā)。
即便如此,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。比如,作為風(fēng)機控制系統(tǒng)中技術(shù)含量zui高的主控系統(tǒng)和變頻器,國內(nèi)企業(yè)在自主開發(fā)上已取得重要進展。東方自控經(jīng)過幾年的努力,已成功開發(fā)出DWS5000風(fēng)機控制系統(tǒng),并已完成各種測試及風(fēng)機運行驗證,實現(xiàn)了規(guī)?;a(chǎn),基本形成了自主開發(fā)能力??浦Z偉業(yè)也研制出了兆瓦級機組的控制系統(tǒng)。在變頻器方面,東方自控、合肥陽光、清能華福、科諾偉業(yè)等一批企業(yè)也異軍突起,開發(fā)出了大功率雙饋及直驅(qū)機型的變頻器,產(chǎn)品已有小批量在風(fēng)場投運,呈獻出可喜的發(fā)展勢頭。
監(jiān)控系統(tǒng)(SCADA):監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)對全風(fēng)場風(fēng)機狀況的監(jiān)視與啟、停操作,它包括大型監(jiān)控軟件及完善的通訊網(wǎng)絡(luò)。
主控系統(tǒng):主控系統(tǒng)是風(fēng)機控制系統(tǒng)的主體,它實現(xiàn)自動啟動、自動調(diào)向、自動調(diào)速、自動并網(wǎng)、自動解列、故障自動停機、自動電纜解繞及自動記錄與監(jiān)控等重要控制、保護功能。它對外的三個主要接口系統(tǒng)就是監(jiān)控系統(tǒng)、變槳控制系統(tǒng)以及變頻系統(tǒng)(變頻器),它與監(jiān)控系統(tǒng)接口完成風(fēng)機實時數(shù)據(jù)及統(tǒng)計數(shù)據(jù)的交換,與變槳控制系統(tǒng)接口完成對葉片的控制,實現(xiàn)zui大風(fēng)能捕獲以及恒速運行,與變頻系統(tǒng)(變頻器)接口實現(xiàn)對有功功率以及無功功率的自動調(diào)節(jié)。
變槳控制系統(tǒng):與主控系統(tǒng)配合,通過對葉片節(jié)距角的控制,實現(xiàn)zui大風(fēng)能捕獲以及恒速運行,提高了風(fēng)力發(fā)電機組的運行靈活性。目前來看,變槳控制系統(tǒng)的葉片驅(qū)動有液壓和電氣兩種方式,電氣驅(qū)動方式中又有采用交流電機和直流電機兩種不同方案。究竟采用何種方式主要取決于制造廠家多年來形成的技術(shù)路線及傳統(tǒng)。
變頻系統(tǒng)(變頻)器:與主控制系統(tǒng)接口,和發(fā)電機、電網(wǎng)連接,直接承擔(dān)著保證供電品質(zhì)、提高功率因素,滿足電網(wǎng)兼容性標準等重要作用。
從我國目前的情況來看,風(fēng)機控制系統(tǒng)的上述各個組成部分的自主配套規(guī)模還相當(dāng)不如人意,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zui薄弱的環(huán)節(jié)。而風(fēng)機其它部件,包括葉片、齒輪箱、發(fā)電機、軸承等核心部件已基本實現(xiàn)國產(chǎn)化配套(盡管質(zhì)量水平及運行狀況還不能令人滿意),之所以如此,原因主要有:
?。?)我國在這一技術(shù)領(lǐng)域的起步較晚,尤其是對兆瓦級以上大功率機組變速恒頻控制技術(shù)的研究,更是zui近幾年的事情,這比風(fēng)機技術(shù)國家要落后二十年時間。前已述及,我國風(fēng)電制造產(chǎn)業(yè)是從2005年開始的zui近四年才得到快速發(fā)展的,國內(nèi)主要風(fēng)機制造廠家為了快速搶占市場,都致力于擴大生產(chǎn)規(guī)模,無力對控制系統(tǒng)這樣的技術(shù)含量較高的產(chǎn)品進行自主開發(fā),因此多直接從MITA、Windtec等國外公司采購產(chǎn)品或引進技術(shù)。
?。?)就風(fēng)機控制系統(tǒng)本身的要求來看,確有它的特殊性和復(fù)雜性。從硬件來講,風(fēng)機控制系統(tǒng)隨風(fēng)機一起安裝在接近自然的環(huán)境中,工作有較大振動、大范圍的溫度變化、強電磁干擾這樣的復(fù)雜條件下,因此其硬件要求比一般系統(tǒng)要高得多。從軟件來講,風(fēng)機要實現(xiàn)*的自動控制,必須有一套與之相適應(yīng)的完善的控制軟件。主控系統(tǒng)、變槳系統(tǒng)和變頻器需要協(xié)同工作才能實現(xiàn)在較低風(fēng)速下的zui大風(fēng)能捕獲、在中等風(fēng)速下的定轉(zhuǎn)速以及在較大風(fēng)速下的恒頻、恒功運行,這需要在這幾大部件中有一套、復(fù)雜的控制算法。國內(nèi)企業(yè)要*自主掌握確實需要一定時間。
(3)風(fēng)機控制系統(tǒng)是與風(fēng)機特性高度結(jié)合的系統(tǒng),包括主控、變槳和變頻器在內(nèi)的控制軟件不僅算法復(fù)雜,而且其各項參數(shù)的設(shè)定與風(fēng)機本身緊密,風(fēng)機控制系統(tǒng)的任務(wù)不僅僅是實現(xiàn)對風(fēng)機的高度自動化監(jiān)控以及向電網(wǎng)供電,而且還必須通過合適的控制實現(xiàn)風(fēng)能捕獲的zui大化和載荷的zui小化,一般的自動化企業(yè)即使能研制出樣機,也很難得到驗證,推廣就更加困難。而中小規(guī)模的風(fēng)機制造商又無力進行這樣的開發(fā)。
即便如此,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。比如,作為風(fēng)機控制系統(tǒng)中技術(shù)含量zui高的主控系統(tǒng)和變頻器,國內(nèi)企業(yè)在自主開發(fā)上已取得重要進展。東方自控經(jīng)過幾年的努力,已成功開發(fā)出DWS5000風(fēng)機控制系統(tǒng),并已完成各種測試及風(fēng)機運行驗證,實現(xiàn)了規(guī)?;a(chǎn),基本形成了自主開發(fā)能力??浦Z偉業(yè)也研制出了兆瓦級機組的控制系統(tǒng)。在變頻器方面,東方自控、合肥陽光、清能華福、科諾偉業(yè)等一批企業(yè)也異軍突起,開發(fā)出了大功率雙饋及直驅(qū)機型的變頻器,產(chǎn)品已有小批量在風(fēng)場投運,呈獻出可喜的發(fā)展勢頭。
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