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2010-03-15 來源:中國(guó)風(fēng)電材料設(shè)備網(wǎng) 瀏覽數(shù):3233
從我國(guó)目前的情況來看,風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)的上述各個(gè)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(duì)國(guó)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)。而風(fēng)機(jī)其它部件,包括葉片、齒輪箱、發(fā)電機(jī)、軸承等核心部件已基本實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化配套(盡管質(zhì)量水平及運(yùn)行狀況還不能令人滿意),之所以如此,原因主要有:
(1)我國(guó)在這一技術(shù)領(lǐng)域的起步較晚,尤其是對(duì)兆瓦級(jí)以上大功率機(jī)組變速恒頻控制技術(shù)的研究,更是最近幾年的事情,這比風(fēng)機(jī)技術(shù)先進(jìn)國(guó)家要落后二十年時(shí)間。前已述及,我國(guó)風(fēng)電制造產(chǎn)業(yè)是從2005年開始的最近四年才得到快速發(fā)展的,國(guó)內(nèi)主要風(fēng)機(jī)制造廠家為了快速搶占市場(chǎng),都致力于擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模,無力對(duì)控制系統(tǒng)這樣的技術(shù)含量較高的產(chǎn)品進(jìn)行自主開發(fā),因此多直接從MITA、Windtec等國(guó)外公司采購產(chǎn)品或引進(jìn)技術(shù)。
?。?)就風(fēng)機(jī)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(jī)控制系統(tǒng)隨風(fēng)機(jī)一起安裝在接近自然的環(huán)境中,工作有較大振動(dòng)、大范圍的溫度變化、強(qiáng)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(jī)要實(shí)現(xiàn)完全的自動(dòng)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(shí)現(xiàn)在較低風(fēng)速下的最大風(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(yùn)行,這需要在這幾大部件中有一套先進(jìn)、復(fù)雜的控制算法。國(guó)內(nèi)企業(yè)要完全自主掌握確實(shí)需要一定時(shí)間。
?。?)風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)是與風(fēng)機(jī)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(xiàng)參數(shù)的設(shè)定與風(fēng)機(jī)本身聯(lián)系緊密,風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)的任務(wù)不僅僅是實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)機(jī)的高度自動(dòng)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(shí)現(xiàn)風(fēng)能捕獲的最大化和載荷的最小化,一般的自動(dòng)化企業(yè)即使能研制出樣機(jī),也很難得到驗(yàn)證,推廣就更加困難。而中小規(guī)模的風(fēng)機(jī)制造商又無力進(jìn)行這樣的開發(fā)。
即便如此,國(guó)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(jìn)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(yùn)業(yè)績(jī)以及技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)積累。比如,作為風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)中技術(shù)含量最高的主控系統(tǒng)和變頻器,國(guó)內(nèi)企業(yè)在自主開發(fā)上已取得重要進(jìn)展。東方自控經(jīng)過幾年的努力,已成功開發(fā)出DWS5000風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng),并已完成各種測(cè)試及風(fēng)機(jī)運(yùn)行驗(yàn)證,實(shí)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(jí)機(jī)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(jī)型的變頻器,產(chǎn)品已有小批量在風(fēng)場(chǎng)投運(yùn),呈獻(xiàn)出可喜的發(fā)展勢(shì)頭。
隨著國(guó)內(nèi)企業(yè)所開發(fā)風(fēng)機(jī)容量越來越大,風(fēng)機(jī)控制技術(shù)必須不斷發(fā)展才能滿足這一要求,如葉片的驅(qū)動(dòng)和控制技術(shù)、如更大容量的變頻器開發(fā),都是必須不斷解決的新的課題,這里不進(jìn)行詳細(xì)闡述。當(dāng)前,由于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在我國(guó)電網(wǎng)中所占比例越來越大,風(fēng)力發(fā)電方式的電網(wǎng)兼容性較差的問題也逐漸暴露出來,同時(shí)用戶對(duì)不同風(fēng)場(chǎng)、不同型號(hào)風(fēng)機(jī)之間的聯(lián)網(wǎng)要求也越來越高,這也對(duì)風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)提出了新的任務(wù)。
?。?)采用統(tǒng)一和開放的協(xié)議以實(shí)現(xiàn)不同風(fēng)場(chǎng)、不同廠家和型號(hào)的風(fēng)機(jī)之間的方便互聯(lián)。目前,風(fēng)機(jī)投資用戶和電網(wǎng)調(diào)度中心對(duì)廣布于不同地域的風(fēng)場(chǎng)之間的聯(lián)網(wǎng)要求越來越迫切,雖然各個(gè)風(fēng)機(jī)制造廠家都提供了一定的手段實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)互連,但是由于采用的方案不同,不同廠家的風(fēng)機(jī)進(jìn)行互聯(lián)時(shí)還是會(huì)有很多問題存在,實(shí)施起來難度較大。因此,實(shí)現(xiàn)不同風(fēng)機(jī)之間的方便互聯(lián)是一個(gè)亟待解決的重要課題。
?。?)需要進(jìn)一步提高低電壓穿越運(yùn)行能力(LVRT)。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組,尤其是雙饋型風(fēng)機(jī),抵抗電網(wǎng)電壓跌落的能力本身較差。當(dāng)發(fā)生電網(wǎng)電壓跌落時(shí),從前的做法是讓風(fēng)機(jī)從電網(wǎng)切出。當(dāng)風(fēng)機(jī)在電網(wǎng)中所占比例較小時(shí),這種做法對(duì)電網(wǎng)的影響還可以忽略不計(jì)。但是,隨著在網(wǎng)運(yùn)行風(fēng)機(jī)的數(shù)量越來越大,尤其是在風(fēng)力發(fā)電集中的地區(qū),如國(guó)家規(guī)劃建設(shè)的六個(gè)千萬千瓦風(fēng)電基地,這種做法會(huì)對(duì)電網(wǎng)造成嚴(yán)重影響,甚至可能進(jìn)一步擴(kuò)大事故。歐洲很多國(guó)家,如德國(guó)、西班牙、丹麥等國(guó)家,早就出臺(tái)了相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),要求在這種情況下風(fēng)機(jī)能保持在網(wǎng)運(yùn)行以支撐電網(wǎng)。風(fēng)機(jī)具有的這種能力稱為低電壓穿越運(yùn)行能力(LVRT),有的國(guó)家甚至要求當(dāng)電網(wǎng)電壓跌落至零時(shí)還能保持在網(wǎng)運(yùn)行。我國(guó)也于今年8月由國(guó)家電網(wǎng)公司出臺(tái)了《風(fēng)電場(chǎng)接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定》,其中規(guī)定了我國(guó)自己的低電壓穿越技術(shù)要求,明確要求風(fēng)電機(jī)組在并網(wǎng)點(diǎn)電壓跌落至20%額定電壓時(shí)能夠保持并網(wǎng)運(yùn)行625ms、當(dāng)?shù)浒l(fā)生3s內(nèi)能夠恢復(fù)到額定電壓的90%時(shí),風(fēng)電機(jī)組保持并網(wǎng)運(yùn)行的低電壓穿越運(yùn)行要求。應(yīng)該說,這還只是一個(gè)初步的、相對(duì)較低的運(yùn)行要求。在今后可能還會(huì)出臺(tái)更為嚴(yán)格的上網(wǎng)限制措施。這些要求的實(shí)現(xiàn),主要靠控制系統(tǒng)中變頻器算法及結(jié)構(gòu)的改善,當(dāng)然和主控和變槳系統(tǒng)也有密切聯(lián)系。
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