如果風(fēng)機(jī)有人類的感知，它定能感受到兩方面的壓力：一方面，業(yè)主總是希望通過降低風(fēng)機(jī)設(shè)備成本，以應(yīng)對(duì)電價(jià)下行帶來的盈利難題；另一方面，風(fēng)能資源越來越稀缺，業(yè)主希望把好用的風(fēng)機(jī)放到來之不易的機(jī)位，這讓風(fēng)機(jī)間的競(jìng)爭(zhēng)更加激烈了。 　　低風(fēng)速和海上區(qū)域已然成為風(fēng)機(jī)的必爭(zhēng)之地。必須提及的是，這兩個(gè)區(qū)域的風(fēng)機(jī)都需要配置較大直徑的風(fēng)輪，其道理也很簡(jiǎn)單，陸上低風(fēng)速風(fēng)電場(chǎng)需要大風(fēng)輪捕獲盡可能多的能量，海上風(fēng)電場(chǎng)則需要單機(jī)功率更大的風(fēng)機(jī)，大風(fēng)輪是其必須的選項(xiàng)。
　　但問題是，傳統(tǒng)的控制策略能夠控制好風(fēng)機(jī)的大風(fēng)輪嗎？好難！而且風(fēng)輪越大越難控制，這是因?yàn)閭鹘y(tǒng)控制策略的缺陷在大風(fēng)輪面前成了大缺陷，大缺陷會(huì)帶來大問題。
　　那么，先來認(rèn)識(shí)一下風(fēng)機(jī)傳統(tǒng)控制策略，看看它究竟有什么缺陷？
　　下圖是經(jīng)典的風(fēng)機(jī)控制過程，可看出三層意思： 　　一是在風(fēng)輪達(dá)到額定轉(zhuǎn)速前，保持槳距角固定，通過發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)矩控制來實(shí)現(xiàn)最優(yōu)功率軌跡跟蹤；二是在風(fēng)速進(jìn)一步上升而功率未達(dá)到額定前，由轉(zhuǎn)矩閉環(huán)控制來穩(wěn)定風(fēng)輪轉(zhuǎn)速；三是當(dāng)風(fēng)速達(dá)到額定之后，由變槳閉環(huán)控制來穩(wěn)定風(fēng)輪轉(zhuǎn)速，扭矩即可以保持恒定，也可以做簡(jiǎn)單調(diào)整來實(shí)現(xiàn)更穩(wěn)定的輸出功率。
　　這種控制策略最明顯的特征是獨(dú)立，變槳和轉(zhuǎn)矩分別屬于不同的環(huán)路，彼此解耦。其最大的優(yōu)勢(shì)就是簡(jiǎn)單、穩(wěn)定，在經(jīng)過精心整定后，可以達(dá)到非常可靠的控制性能。
　　請(qǐng)注意的是，經(jīng)典控制方法在Cp曲線上的軌跡，如下圖所示。 　　使用雙饋?zhàn)冾l器的風(fēng)機(jī)，需要在小風(fēng)時(shí)保持發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速不低于變頻器設(shè)定的并網(wǎng)轉(zhuǎn)速下限。隨著風(fēng)速增加，葉尖速比變小，構(gòu)成了圖中的A段直線。順便插一句話，遠(yuǎn)景變頻器雙模技術(shù)就是通過把這段Cp拉回最大值達(dá)到提升發(fā)電量的目。這一段也是Cp逐漸上升達(dá)到葉片最大捕獲效率點(diǎn)的過程。脫離直線段后，為了使Cp保持在最大值點(diǎn)，先保持槳距角在最優(yōu)槳距角位置，通過調(diào)整轉(zhuǎn)矩，使葉尖速比保持在設(shè)計(jì)的最優(yōu)狀態(tài)，也就是對(duì)應(yīng)的圖中B點(diǎn)。當(dāng)風(fēng)速達(dá)到額定值后，需要減小Cp使得捕獲功率不超過額定值。此時(shí)因?yàn)轱L(fēng)輪轉(zhuǎn)速已經(jīng)達(dá)到額定上限，所以葉尖速按照固定的范圍變化，只能通過改變槳距角來減小Cp，對(duì)應(yīng)圖中C段弧線部分。
　　由此可見，傳統(tǒng)控制策略的缺陷在于，A直線段的Cp顯然沒有充分利用。
　　即使轉(zhuǎn)速受限，不能自由調(diào)節(jié)，仍然可以通過變槳增大Cp，以回收部分損失發(fā)電量，達(dá)到次優(yōu)狀態(tài)。更好的方案是遠(yuǎn)景變頻器雙模技術(shù)，可以直接達(dá)到小風(fēng)狀態(tài)的最優(yōu)捕獲。低風(fēng)速是絕對(duì)發(fā)電功率小，它對(duì)風(fēng)機(jī)全年發(fā)電量的提升大約在0.5～2%之間。
　　還須注意的是，風(fēng)機(jī)的最大功率捕獲段只有一個(gè)點(diǎn)，也就是上圖中的B點(diǎn)，對(duì)應(yīng)唯一的槳距角和葉尖速比數(shù)值。任何一個(gè)參數(shù)偏離，就會(huì)導(dǎo)致捕獲效率下降，而真實(shí)的風(fēng)速總是存在時(shí)間、空間的變化，風(fēng)輪轉(zhuǎn)速也跟著變化，但因?yàn)閭鲃?dòng)鏈的巨大慣性，風(fēng)輪轉(zhuǎn)速變化總是落后于風(fēng)速變化，導(dǎo)致葉尖速比偏離，對(duì)應(yīng)下圖中直線段軌跡。在這個(gè)區(qū)間的傳統(tǒng)策略只有扭矩控制，而同樣因?yàn)榫薮髴T性的原因，改變扭矩?zé)o法使葉尖速比快速回到最優(yōu)值。如果同時(shí)使用變槳和扭矩控制，只需要槳距角產(chǎn)生±2度之內(nèi)的變化，就可以快速將風(fēng)機(jī)重新拉回到一個(gè)次優(yōu)的位置，對(duì)應(yīng)圖中虛線軌跡。 　　風(fēng)機(jī)控制的目標(biāo)應(yīng)該是更高的發(fā)電量和更小的疲勞、極限載荷，但在傳統(tǒng)控制方法中考慮的只有靜態(tài)發(fā)電量的最大化，不但沒有充分考慮動(dòng)態(tài)情況，更沒有考慮載荷因素。
　　葉片特性是非線性的，同時(shí)受到葉尖速比和槳距角兩個(gè)因素的影響，最有效的控制方法是同時(shí)使用轉(zhuǎn)矩和變槳，傳統(tǒng)的控制方法是將轉(zhuǎn)矩和變槳解耦簡(jiǎn)化，做成了兩個(gè)獨(dú)立的單入單出（SISO）控制環(huán)，每次只變其中一個(gè)，這就犧牲了發(fā)電量。
　　關(guān)于發(fā)電量損失，值得提醒的是，除了控制算法自身的問題，還有多個(gè)因素會(huì)直接導(dǎo)致發(fā)電量的降低：
　　一是機(jī)位環(huán)境因素。目前陸上風(fēng)機(jī)大多立到丘陵、山地地區(qū)，不同風(fēng)向的風(fēng)有不同的特點(diǎn)，比如不同的湍流強(qiáng)度、入流角、沿高度方向的方向變化、風(fēng)剪切等，這些都可能會(huì)造成風(fēng)機(jī)發(fā)電量的損失和承受超出設(shè)計(jì)的載荷。
　　二是理論模型與實(shí)際系統(tǒng)的誤差。這種差異遍布于轉(zhuǎn)矩、槳距角等各方面。作為風(fēng)速到達(dá)額定前的槳距角設(shè)定，每個(gè)葉片都有自己的最優(yōu)槳距角參數(shù)，而真實(shí)風(fēng)機(jī)在葉片安裝、對(duì)零方面總會(huì)存在各種誤差，葉片經(jīng)過一段時(shí)間運(yùn)行后也會(huì)因?yàn)楸砻婀鉂嵍茸儾?，而?dǎo)致氣動(dòng)參數(shù)與理想條件的差異，最終導(dǎo)致控制系統(tǒng)設(shè)定的理論最優(yōu)槳距角不是真實(shí)的最優(yōu)值，因此帶來發(fā)電量損失。同樣的問題，也在轉(zhuǎn)矩控制環(huán)節(jié)存在。當(dāng)前風(fēng)機(jī)沒有直接的轉(zhuǎn)矩測(cè)量，真實(shí)轉(zhuǎn)矩的反饋要依賴變頻器，而變頻器內(nèi)部轉(zhuǎn)矩經(jīng)過了多個(gè)環(huán)節(jié)物理量的轉(zhuǎn)換和信號(hào)處理，最終引起理論轉(zhuǎn)矩設(shè)定與傳動(dòng)鏈上實(shí)際值的差異，進(jìn)而引起風(fēng)輪葉尖速比與理論值的差異，帶來發(fā)電量損失。
　　三是風(fēng)機(jī)內(nèi)的周期性振動(dòng)。風(fēng)機(jī)是個(gè)大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械，不可避免的存在各種模態(tài)的振動(dòng)。在沒有引起大幅共振情況下，這種振動(dòng)往往被忽略，但是他們會(huì)引起部件疲勞載荷的增加和發(fā)電量的損失。風(fēng)機(jī)中最典型的振動(dòng)，就是與風(fēng)輪轉(zhuǎn)速同步的1P振動(dòng)和3葉片下的3P振動(dòng)、傳動(dòng)鏈自然頻率振動(dòng)、塔筒自然頻率振動(dòng)，以及葉片的面內(nèi)、面外振動(dòng)。從發(fā)電量角度看，這些振動(dòng)都會(huì)反映到風(fēng)輪轉(zhuǎn)速上，從宏觀上使得葉尖速比、槳距角等偏離理論最優(yōu)，從微觀上引起葉片上氣流壓力和分離位置的不穩(wěn)定。
　　到此，應(yīng)來談?wù)勶L(fēng)機(jī)傳統(tǒng)控制策略的改進(jìn)問題了。遠(yuǎn)景工程師愿意分享其控制策略上的實(shí)際做法和心得，以改變風(fēng)機(jī)傳統(tǒng)控制策略上存在的缺陷，其要點(diǎn)體現(xiàn)在以下方面：
　　一方面，遠(yuǎn)景控制算法內(nèi)置對(duì)周圍環(huán)境因素的統(tǒng)計(jì)，隨著環(huán)境信息的累積，以載荷和發(fā)電量為目標(biāo)改變風(fēng)機(jī)自身的行為，并且跟蹤環(huán)境因素的變化，如季節(jié)和天氣的變化，使風(fēng)機(jī)運(yùn)行有更好的適應(yīng)性。
　　另一方面，遠(yuǎn)景風(fēng)機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)定流程，矯正真實(shí)運(yùn)行環(huán)境與理論參數(shù)的差異。
　　此外，對(duì)于抑制1P、3P等振動(dòng)，遠(yuǎn)景開發(fā)了整套先進(jìn)控制算法，使得各種振動(dòng)抑制達(dá)到了更高的水平。