東方電氣風電股份有限公司設計工程師系統架構師劉利文：緊跟風電產業發展趨勢，堅定推進主控PLC國產化應用

2023年10月16日-19日，2023北京國際風能大會暨展覽會（CWP2023）在北京如約召開。作為全球風電行業年度最大的盛會之一，這場由百余名演講嘉賓和數千名國內外參會代表共同參與的風能盛會，再次登陸北京，聚焦中國能源革命的未來。

本屆大會以“構筑全球穩定供應鏈 共建能源轉型新未來”為主題，將歷時四天，包括開幕式、主旨發言、高峰對話、創新劇場以及關于“全球風電產業布局及供應鏈安全”“雙碳時代下的風電技術發展前景”“國際風電市場發展動態及投資機會”“風電機組可靠性論壇”等不同主題的21個分論壇。能見App全程直播本次大會。

10月18日下午，東方電氣風電股份有限公司設計工程師系統架構師劉利文在風電產業技術創新論壇II上發表題為《緊跟風電產業發展趨勢，堅定推進主控PLC國產化應用》的主題演講。

以下為發言全文：

各位專家大家好，今天我分享的主題是《緊跟風電產業發展趨勢，堅定推進主控PLC國產化應用》。

前言，我國在全球氣候變暖，能源減排體現出負責任大國的態度，提出“3060”的目標，促進新時代新能源高質量發展的實施方案。風電相較于其他的可再生能源具有低碳排放特性，雙碳政策也將使風電行業迎來跨越式發展。

風電產業的持續快速發展，勢必帶來PLC需求量增加，風機主控制器使用的是國外品牌，供應鏈依賴于國外，受到不確定因素的影響，我們交貨也會帶來一些影響。   

國產化需求，PLC主控制器是大腦，為了行業健康發展我們必須要把命脈掌握在自己的手中，深入實施創新發展戰略，積極突破卡脖子技術。科技自立自強是強國之基，推動主控制器開發應用是大勢所趨。

我所在的公司是東方電氣集團二級子公司，并為東方電氣高新技術產業，國家高新技術企業，打造國際一流綜合解決方案提供商為目標，具有雄厚的技術實力，公司秉承創新驅動發展理念，堅定推動PLC國產化開發與利用。

國產化解決方案，風機主控制器相較于其他的行業有特殊性，滿足要求有四點：嚴苛自運行關系、功能要求、性能要求、編程軟件要求。

國產控制器適用范圍是-30-65度，海拔4000米以下，可用于海上風電，整個控制器滿足風電行業的應用。這是風機主控制器模塊及性能（PPT），采用的是高性能CPU，操作系統國產操作系統，內存容量4G，控制器支持多任務運算，最快是500微秒。

國產控制器具備豐富的模塊種類，可以供用戶進行按需求選配。主要的模塊可以滿足風電行業需求，控制器具備豐富的通訊連接，支持標準網絡協議，也支持RTU等通訊協議。

右邊是風機主控制器與其他設備的通訊連接圖（PPT），包含風機主控制器需要用到的主流通訊協議，國產控制器完全可以支持風機主控的需求，一個強大的控制器必須配備一個強大的編程軟件，國產風機主控制器配備的編程軟件，支持C61131-3標準，具備在線調試等功能，可用于故障分析和診斷，包含面向風電行業使用的專用庫。

控制器具備維護簡便的特性，CPU模塊有指示燈，用戶也可以查看系統日志的維護效率，便于維護升級。右邊圖展示的是國外電力能源行業，以及其他工業領域，曾多次發生因網絡安全導致重大安全事故的發生。

網絡安全對于保障電力系統的安全性是很重要的話題，而風機主控制器又是構建風電領域電力系統網絡安全的很重要環節，我們的國產控制器CPU模塊采用的是國產操作系統，相比于win系統具有安全性，同時具備安全保護功能。

以上是我對PLC軟硬件平臺的主要介紹，接下來介紹主控軟件設計。

結合我們多年的軟件開發經驗，主控軟件核心是三個方面：發電能力提升、控制安全性、電網適應性。

發電能力提升方面，在算法上采用成熟穩定的雙PI核心算法，保證核心控制算法參數與風機匹配，充分發揮機組的性能。采用最優比控制，環境溫度動態調整策略，根據轉速策略，保證風機獲得能量捕獲。

風機發電效率相對于方向是呈正相關，根據這一特點采用計算方法，使它能夠提高發電量。右邊是計算方法上獲得的發明專利，在北方地區機組停機后不能快速起機，針對這一特點采用低溫空轉齒輪箱油溫升溫速度，減少因油溫低導致發電量損失的情況。

針對小風我們會提高發電量，對機組進行雙模改造，全功率模式使機組運行更低的轉速，使機組運行的時間更加長，進而提升發電量。

在安全性，用軟件對風機進行建模，基于穩定的風機模型進行控制參數優化，確保風機載荷不超過設計。同時，我們也有針對性進行安全保護宏觀邏輯設計，例如安全風機故障暗中程度和類型進行分組進行控制。

電網試運行方面，包括故障電壓穿越，分為高低電壓穿越等。我們主控系統協同變流器，可以滿足電網的要求。故障電壓穿越的軟件設計有以下幾點，快速采集電網數據，嚴格安全標準設置參數，在故障電壓穿越期間，根據耐壓值保障負荷。在電壓恢復后，控制風機以不低于電網的速率進行恢復。

電網對風電場的調頻動態指標，從上面指標可以看到要求還是比較高，風機常規控制難以滿足調節時間、調節精度的要求，我們結合風機的理論，自主設計調頻的控制算法。功率通過動態調節，設定轉速和扭矩的方式進行儲能控制，同時保證功率控制的精度，充分利用功能，并優化變槳算法，快速提升風能的吸收。

國產化改造應用，改造設計施工過程有針對性的設計解決方案，搭建風機模型，解決原系統存在的痛點，對原系統發電效率、安全性、電網適用性上做支撐，改善方案等，最后現場改造施工。右邊圖展示的是現場國產化改造實際效果圖。

在風機改造后進行全面的安全保護測試和運行分析，結果和數據分析均正常。根據主控國產化改造后，機組整體運行穩定。采用的是自主設計，且經過批量的高低電壓穿越，可滿足電網試運營的要求，改為低電壓穿越效果圖。

風電是實現碳中和目標的主力軍，雙碳目標提出對風電行業是重大機遇，PLC提出的自主可控水平可以解決卡脖子問題，國產PLC是穩定性和安全性，可以針對需求做出快速的響應，服務本土化使技術支撐變的更加高效，高性價比的國產PLC優勢更加凸顯。我們公司堅持自主創新，堅定推動PLC開發與應用，助力雙碳目標的實現。

我的分享到此結束，謝謝大家。

（根據演講速記整理，未經演講人審核）