我國風電控制系統(tǒng)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢研究分析

    我國風電行業(yè)目前的形勢

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

　　需求的快速增長也帶動了我國風電設備制造業(yè)的快速發(fā)展。2004年，我國風機整機制造企業(yè)僅6家，目前明確進入風機整機制造的企業(yè)已超過70家，另外還有一些公司正在開展進入風機整機制造的前期準備工作，呈現(xiàn)出“你未唱罷我登場，百家風企競風流”這樣一個喜憂參半的格局。喜的是經過這些年的發(fā)展，內資和合資企業(yè)的生產規(guī)模不斷擴大、技術能力不斷增強、市場占有率上升很快。2004年，內（合）資企業(yè)和外資企業(yè)占當年風電新增裝機的比例分別為25%和75%，而到2008年這一比例正好顛倒了過來，內（合）資企業(yè)已經在風電市場上占據(jù)絕對主導地位。至于這些整機制造廠家?guī)拥牧悴考a企業(yè)究竟有多少，更是一個無法準確統(tǒng)計的數(shù)字。這些風機整機制造企業(yè)及零部件企業(yè)的發(fā)展壯大，有力地促進了我國風電制造業(yè)技術水平和生產規(guī)模的提高。憂的是這70余家風機企業(yè)的技術水平、生產規(guī)模、服務能力參差不齊，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險都估計不足，這是我國目前風電設備制造業(yè)存在的一個突出問題。

　　從未來的發(fā)展形勢來看，風電產業(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，1215萬千瓦的風電裝機容量占我國電力總裝機容量的比例還僅為1.5%，預計到2020年這一比例將達到10%左右，即到2020年風電裝機容量將達到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，風電行業(yè)大發(fā)展的高潮確實已經到來。

　　風機控制系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀

　　風機的控制系統(tǒng)是風機的重要組成部分，它承擔著風機監(jiān)控、自動調節(jié)、實現(xiàn)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(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)對全風場風機狀況的監(jiān)視與啟、停操作，它包括大型監(jiān)控軟件及完善的通訊網絡。

　　主控系統(tǒng)：主控系統(tǒng)是風機控制系統(tǒng)的主體，它實現(xiàn)自動啟動、自動調向、自動調速、自動并網、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)最大風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)最大風能捕獲以及恒速運行，提高了風力發(fā)電機組的運行靈活性。目前來看，變槳控制系統(tǒng)的葉片驅動有液壓和電氣兩種方式，電氣驅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、電網連接，直接承擔著保證供電品質、提高功率因素，滿足電網兼容性標準等重要作用。