我國風(fēng)電控制系統(tǒng)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢研究分析

    我國風(fēng)電行業(yè)目前的形勢

　　2005年以來，我國風(fēng)電裝機(jī)以年均100%的速度快速發(fā)展，到2008年底，我國風(fēng)電總裝機(jī)容量達(dá)到了1215萬千瓦，占世界風(fēng)電總裝機(jī)容量的10%左右，這是一個相當(dāng)驚人的增長。目前，從裝機(jī)容量來看，我國已成為亞洲第一、世界第四、風(fēng)電裝機(jī)容量超千萬千瓦的風(fēng)電大國。排在前三位的依次是美國、德國和西班牙，其裝機(jī)容量分別為2517萬、2390萬和1675萬千瓦。

　　需求的快速增長也帶動了我國風(fēng)電設(shè)備制造業(yè)的快速發(fā)展。2004年，我國風(fēng)機(jī)整機(jī)制造企業(yè)僅6家，目前明確進(jìn)入風(fēng)機(jī)整機(jī)制造的企業(yè)已超過70家，另外還有一些公司正在開展進(jìn)入風(fēng)機(jī)整機(jī)制造的前期準(zhǔn)備工作，呈現(xiàn)出“你未唱罷我登場，百家風(fēng)企競風(fēng)流”這樣一個喜憂參半的格局。喜的是經(jīng)過這些年的發(fā)展，內(nèi)資和合資企業(yè)的生產(chǎn)規(guī)模不斷擴(kuò)大、技術(shù)能力不斷增強(qiáng)、市場占有率上升很快。2004年，內(nèi)（合）資企業(yè)和外資企業(yè)占當(dāng)年風(fēng)電新增裝機(jī)的比例分別為25%和75%，而到2008年這一比例正好顛倒了過來，內(nèi)（合）資企業(yè)已經(jīng)在風(fēng)電市場上占據(jù)絕對主導(dǎo)地位。至于這些整機(jī)制造廠家?guī)拥牧悴考a(chǎn)企業(yè)究竟有多少，更是一個無法準(zhǔn)確統(tǒng)計的數(shù)字。這些風(fēng)機(jī)整機(jī)制造企業(yè)及零部件企業(yè)的發(fā)展壯大，有力地促進(jìn)了我國風(fēng)電制造業(yè)技術(shù)水平和生產(chǎn)規(guī)模的提高。憂的是這70余家風(fēng)機(jī)企業(yè)的技術(shù)水平、生產(chǎn)規(guī)模、服務(wù)能力參差不齊，真正形成規(guī)模、比較有競爭能力的還只有寥寥幾家，大多數(shù)企業(yè)對于未來面臨的巨大風(fēng)險都估計不足，這是我國目前風(fēng)電設(shè)備制造業(yè)存在的一個突出問題。

　　從未來的發(fā)展形勢來看，風(fēng)電產(chǎn)業(yè)至少將有十多年的黃金發(fā)展期。從世界范圍來看，美國、德國等工業(yè)發(fā)達(dá)國家為解決能源短缺和環(huán)境污染問題，都將大規(guī)模發(fā)展風(fēng)力發(fā)電作為主要解決方案。在我國，情況也是如此。2008年底，1215萬千瓦的風(fēng)電裝機(jī)容量占我國電力總裝機(jī)容量的比例還僅為1.5%，預(yù)計到2020年這一比例將達(dá)到10%左右，即到2020年風(fēng)電裝機(jī)容量將達(dá)到1.4億千瓦這樣的水平，這是十分可觀的數(shù)字。這表明，從宏觀形勢來看，風(fēng)電行業(yè)大發(fā)展的高潮確實(shí)已經(jīng)到來。

　　風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀

　　風(fēng)機(jī)的控制系統(tǒng)是風(fēng)機(jī)的重要組成部分，它承擔(dān)著風(fēng)機(jī)監(jiān)控、自動調(diào)節(jié)、實(shí)現(xiàn)最大風(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(shí)現(xiàn)對全風(fēng)場風(fēng)機(jī)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(jī)控制系統(tǒng)的主體，它實(shí)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(jī)、自動電纜解繞及自動記錄與監(jiān)控等重要控制、保護(hù)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(jī)實(shí)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(shí)現(xiàn)最大風(fēng)能捕獲以及恒速運(yùn)行，與變頻系統(tǒng)（變頻器）接口實(shí)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(shí)現(xiàn)最大風(fēng)能捕獲以及恒速運(yùn)行，提高了風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的運(yùn)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(jī)和直流電機(jī)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(jī)、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(biāo)準(zhǔn)等重要作用。