以下是大會(huì)演講內(nèi)容（現(xiàn)場筆錄）：
非常感謝大家來聆聽我的報(bào)告。首先介紹一下我是來自成都阜特科技的，我們長期就是從事風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)，包括主控、變槳、傳感器、集中監(jiān)控，控制類的軟件產(chǎn)品研發(fā)，我們從2008年一直到現(xiàn)在做這樣的工作，到目前為止大概3000多套的控制系統(tǒng)在各個(gè)風(fēng)場運(yùn)行，在這個(gè)過程中不斷地追求研發(fā)的進(jìn)步和產(chǎn)品的進(jìn)步。剛才也有同事提到了我們也在做獨(dú)立變槳這方面的研究，當(dāng)然獨(dú)立變槳是一個(gè)新興的課題，在這個(gè)過程當(dāng)中我們也接入了，為什么我們一直沒有這樣的產(chǎn)品或者推出這樣的東西，因?yàn)榇_實(shí)在國內(nèi)的控制系統(tǒng)中間的應(yīng)用當(dāng)中，它存在一些其它的非技術(shù)的一些原因，包括固套的、傳動(dòng)的，包括一些結(jié)構(gòu)上的問題。這個(gè)產(chǎn)品我們已經(jīng)差不多有三四年時(shí)間，但是一直沒用，所以說在整個(gè)研究過程中特別關(guān)注載荷方面的一些應(yīng)用，這相當(dāng)于也是獨(dú)立變槳的一個(gè)新興技術(shù)的基礎(chǔ)，現(xiàn)在就這個(gè)技術(shù)以及和它一些衍生的情況跟大家做一個(gè)簡單的匯報(bào)。
今天我給大家交流的內(nèi)容主要是基于載荷測量的風(fēng)機(jī)控制優(yōu)化，主要分為三個(gè)部分：一是載荷測量系統(tǒng)；二是載荷測量除冰應(yīng)用；三是風(fēng)電控制系統(tǒng)優(yōu)化。
首先第一部分就是載荷測量這一部分。我們會(huì)根據(jù)這些內(nèi)容跟大家做一些簡單的介紹。首先是載荷定義，我們的定義很簡單，就是機(jī)械設(shè)計(jì)中施加于機(jī)械結(jié)構(gòu)上的外力，另外引起機(jī)械非內(nèi)力的一些力學(xué)因素我們也稱之為載荷。就風(fēng)機(jī)而言我們主要是外部載荷，主要是包括氣動(dòng)載荷、重力載荷、慣性載荷、操縱載荷、其他載荷。說到載荷，它主要還是分為兩大類，一個(gè)是穩(wěn)態(tài)的，一個(gè)是周期的，還有一些暫態(tài)的載荷。里面穩(wěn)態(tài)的載荷就是我們做結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上面本身它是一種結(jié)構(gòu)體，一些周期的載荷一般來說就是旋轉(zhuǎn)機(jī)械的重力還有一些塔引的影響，還有風(fēng)的剪切影響，損態(tài)的載荷主要就是控制類的，包括停機(jī)引起的載荷這些變化。隨機(jī)載荷是我們這次研究比較重點(diǎn)的，實(shí)際上就是因?yàn)轱L(fēng)速和風(fēng)向的一些變化。
載荷測量有什么意義？大概分為三大類：一是提供強(qiáng)度分析載荷依據(jù)。我們不能靜態(tài)內(nèi)的分析，應(yīng)該在20年的壽命之內(nèi)來分析風(fēng)機(jī)的壽命以及損耗的一些情況。首先第一個(gè)意義就是需要去確保各個(gè)部件在20年之內(nèi)能夠達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)。我們其實(shí)配合很多葉片廠也做了很多類似的實(shí)驗(yàn)，可能也就是解決這些主要的問題。二是我們測量這個(gè)載荷在實(shí)際應(yīng)用過程當(dāng)中主要是優(yōu)化的一些功能，就是我們能夠通過這樣的優(yōu)化提高基礎(chǔ)的可靠性，同時(shí)也減低它的一些材料，或者是無謂的消耗。三是我們通過載荷記錄它在不同工況下的一些響應(yīng)。因?yàn)槲覀儸F(xiàn)在在做風(fēng)機(jī)或者做控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)很多都是依賴于仿真，包括風(fēng)速、分布，或者災(zāi)害性天氣，但實(shí)際的情況，從我們的產(chǎn)品質(zhì)量、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、施工質(zhì)量工藝，可能和我們的設(shè)計(jì)都會(huì)有很大的出入，所以我們很多時(shí)候需要用到這些測量的技術(shù)。
在風(fēng)電控制這一類我們又分為四大主要的用途，一是我們要做獨(dú)立變槳，獨(dú)立變槳的目的大家可能也比較清楚，主要是在它的整個(gè)旋轉(zhuǎn)周期，過程當(dāng)中應(yīng)對它載荷的一些變化，動(dòng)態(tài)的分布槳角的優(yōu)化控制技術(shù)。因?yàn)榇蠹叶贾溃L(fēng)是有切片的，不同層面的風(fēng)都會(huì)有不同對葉片的作用力，因?yàn)轱L(fēng)速和作用力也不同。同時(shí)湍流的影響，隨著葉片越做越大，為了解決不平衡，通過結(jié)構(gòu)上施加的力也造成了結(jié)構(gòu)的一些疲勞，同時(shí)也降低了一些效率。所以說獨(dú)立變槳在以后的超大型風(fēng)機(jī)上面是絕對會(huì)用到，只是我們現(xiàn)階段機(jī)械和電器影響的原因，可能我們暫時(shí)不會(huì)用到。另外就是健康監(jiān)測，現(xiàn)在健康監(jiān)測主要是對整動(dòng)的分析來進(jìn)行的，實(shí)際上這個(gè)東西也不全面，因?yàn)閺母哳l率的，或者更低頻率的這種載荷的變化，或者更細(xì)微的載荷變化反映到整動(dòng)上面變化也很大，所以我們還是希望通過直接載荷測量的辦法。隨之衍生的就是說我們還會(huì)有一個(gè)除冰測量，之前我們一些測冰的系統(tǒng)，用到國內(nèi)或者國外的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組系統(tǒng)上面都是通過第三個(gè)不同高度上進(jìn)行模擬推算，通過直接返還也得到了一些相應(yīng)的認(rèn)可，最終還可以通過載荷測量獲得一些控制優(yōu)化方面的信息和線索。
對于載荷的測量分為兩種，傳統(tǒng)方案更多的是用電子應(yīng)變片，一把應(yīng)變片插到風(fēng)機(jī)的各個(gè)部位進(jìn)行測量。我們?yōu)槭裁匆娲褪钦f它可能有以下幾點(diǎn)的問題：一是風(fēng)電作為靜態(tài)實(shí)驗(yàn)，或者實(shí)驗(yàn)廠在實(shí)驗(yàn)來講，可以排除掉一些電磁的干擾，但是實(shí)際風(fēng)機(jī)上面除了發(fā)電系統(tǒng)，本身它的變槳系統(tǒng)各方面的驅(qū)動(dòng)電機(jī)會(huì)產(chǎn)生很強(qiáng)的電磁干擾，不光是本身的以應(yīng)變片為基礎(chǔ)的感應(yīng)系統(tǒng)，甚至是我們自己的傳感器都會(huì)受到這樣的影響，所以說會(huì)有很大的風(fēng)險(xiǎn)。二是精度的問題。我們風(fēng)電測量技術(shù)來源于測量非常快，一個(gè)毫秒之內(nèi)可以進(jìn)行上千次的測量，通過幾碗水熬成一碗水這種方式就可以獲得一個(gè)很高的測量精度，同時(shí)也能獲得更高的測量速度。三是本身測量系統(tǒng)壽命的問題。電子應(yīng)變片從它的循環(huán)次數(shù)來說，對整個(gè)風(fēng)機(jī)進(jìn)行全周期，或者按照現(xiàn)有每年兩千每小時(shí)的發(fā)電數(shù)來看五年之內(nèi)就已經(jīng)不可靠或者是失效了，從光纖測量技術(shù)本身它實(shí)際上它精確度超過20年的使用壽命。本身電系統(tǒng)和光系統(tǒng)就有本質(zhì)上的弱點(diǎn)，包括我們現(xiàn)在做光纖，做葉尖甚至是葉片中部的測量的話，可以直接引入到系統(tǒng)當(dāng)中來，因?yàn)樗旧硎遣粚?dǎo)電的，石英材料。從最后安裝和質(zhì)量方面，我們也可以很驕傲的說就是光纖確實(shí)有它獨(dú)到的一些特點(diǎn)，包括它的維護(hù)。
現(xiàn)在圖上看到的就是我們現(xiàn)在的光纖載荷測量的一個(gè)基本的框架，以及它在風(fēng)電上的一些實(shí)際的布局，如果這次北京展會(huì)大家去看到的話，實(shí)際上我們把我們系統(tǒng)的一個(gè)仿真的實(shí)驗(yàn)裝置送到展會(huì)上去做了，展會(huì)期間也有很多專家對這個(gè)東西非常感興趣，但是展會(huì)過了以后如果大家還有興趣的話，也可以到我們公司跟我們進(jìn)行面對面的交流。
光纖載荷測量系統(tǒng)我們是針對獨(dú)立變槳來做的，而且國內(nèi)有很多采用類似的方案來做獨(dú)立變槳的輸入。剛才我提到獨(dú)立變槳因?yàn)槭艿接绊懀霎a(chǎn)品化還有一定的時(shí)間，所以我們開發(fā)了一些副產(chǎn)品，其中一個(gè)比較重要的產(chǎn)品就是葉片除冰的測量。
葉片測冰一般有一個(gè)測量儀，很多情況下都是放在機(jī)艙的位置，然后作為一個(gè)同等的氣象條件下，測冰儀上的浮冰狀況的測量來推算葉片上面浮冰的情況，這樣就帶來很多不直觀或者不一致的情況，甚至有的冰已經(jīng)脫落了，但是我們還在盲目對葉片進(jìn)行加熱。現(xiàn)在基本上利用載荷法，就是說通過葉根布置的載荷傳感器，可以動(dòng)態(tài)的感知葉片的質(zhì)量變化，以及頻率的變化，也能夠起到測冰作用。這里面就存在一個(gè)對葉片結(jié)冰的假設(shè)，當(dāng)然也有很多的專家在葉片結(jié)冰上面也進(jìn)行的一些研究，我們也引用了一些葉片結(jié)冰的模型，同時(shí)也做了類似的實(shí)驗(yàn)，因?yàn)闆]有相應(yīng)的對比，但是從目測相比它是能夠達(dá)到和測冰儀同樣的效果。
從原理上來講，葉片的浮冰主要是對葉片，特別是它的質(zhì)量距或者說動(dòng)量距會(huì)產(chǎn)生一些變化，冰載荷會(huì)導(dǎo)致兩類變化，一是質(zhì)量變化，就是說它沿著它的旋轉(zhuǎn)沿周旋轉(zhuǎn)一圈的時(shí)候，它的正力距點(diǎn)和負(fù)力距點(diǎn)有很大的差異，因?yàn)榻Y(jié)冰的位置更靠近葉尖的位置，所以表現(xiàn)的非常明顯，我們實(shí)際的測量就是在不同的氣候條件下還真有這樣的一個(gè)質(zhì)量方面的變化。葉片有的時(shí)候在停機(jī)狀態(tài)下，比如說遇到一些可能的災(zāi)害性天氣，它沒有質(zhì)量距離的變化我們能不能夠進(jìn)行測冰，從另外一個(gè)角度我們也研究了這個(gè)問題，因?yàn)槿~片結(jié)冰以后重心實(shí)際上產(chǎn)生了向葉尖的外移，如果我們把葉片簡單的理解成一個(gè)單板，它的固有的共振頻率會(huì)發(fā)生一個(gè)變化，但是葉片的頻率很復(fù)雜，通過我們長時(shí)間的實(shí)驗(yàn)，通過質(zhì)量法和頻率法，我們基本可以保證它整個(gè)葉片質(zhì)量變化超過1%的時(shí)候進(jìn)行準(zhǔn)確的測量，當(dāng)然我們在實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ透植谝稽c(diǎn)，可以做得更好，這個(gè)我們做了相對比較保守的估計(jì)。
有了我們的測量系統(tǒng)，因?yàn)槲覀兪且粋€(gè)傳統(tǒng)的控制廠家，從做了感知以外還做了一個(gè)相應(yīng)的整套的系統(tǒng)，我們在國外的風(fēng)場也得到了一個(gè)實(shí)際的應(yīng)用，也為我們整個(gè)這個(gè)方面的研究積累了很多的經(jīng)驗(yàn)。從我們本身的電氣原理，包括工藝上，包括像防雷，類似于其他的產(chǎn)品都有很大的促進(jìn)作用，形成了現(xiàn)有的一套除冰系統(tǒng)的一個(gè)比較穩(wěn)定的方案，也歡迎國內(nèi)的主機(jī)廠和我們進(jìn)行共同合作，開發(fā)一個(gè)符合國內(nèi)各種不同的氣候條件下的除冰系統(tǒng)。
我還想簡單說一下，因?yàn)閺墓饫w測量這個(gè)角度還有一個(gè)很大的優(yōu)勢，就是說我的溫度的測量點(diǎn)可以放在和我加熱器件同步的位置，甚至可以預(yù)埋在葉片的內(nèi)部。這樣有一個(gè)什么好處？這樣可以第一時(shí)間知道加熱的反饋以及冰脫落的情況，同時(shí)還減少了諸多的防雷。
這個(gè)就是我們具體做的葉片除冰的系統(tǒng)，當(dāng)然這個(gè)是一套兩柜系統(tǒng)，分為機(jī)艙和輪轂系統(tǒng)的兩部分。這是我們做的具體情況，包括機(jī)艙柜，包括輪轂柜，這些我們都獨(dú)立的通過了一些比較綜合的測試，包括比較苛刻的旋轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)、雷擊實(shí)驗(yàn)，包括我們的系統(tǒng)有實(shí)用性和可靠性。
第三部分我想跟大家簡單說一下我們風(fēng)機(jī)的控制，因?yàn)槲覀儺吘故情L期從事這方面的一個(gè)企業(yè)，風(fēng)力發(fā)電的控制技術(shù)我們大概分為這幾個(gè)關(guān)鍵的一些部件，一是主控系統(tǒng)，這個(gè)主要是風(fēng)機(jī)的一個(gè)大腦。二是變槳距系統(tǒng)，相當(dāng)于它的手足，偏航系統(tǒng)主要是偏航以及安全保護(hù)系統(tǒng)是一個(gè)相對輔助系統(tǒng)，是我們大腦的一個(gè)神經(jīng)，同時(shí)我們還會(huì)有管理它的上位監(jiān)控系統(tǒng)。從我們這個(gè)公司的業(yè)務(wù)范圍來說，在國內(nèi)差不多有一百多個(gè)風(fēng)場，相對來說形成一套比較完善的控制類的生態(tài)。
簡單的控制策略來講就是說我也可以簡單的跟大家介紹一下我們現(xiàn)有的控制系統(tǒng)的一些簡單的原理，主要還是分段的進(jìn)行一些控制，它的目標(biāo)當(dāng)然是為了減小發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速的波動(dòng)，功率平衡，同時(shí)降低關(guān)鍵部位的一些載荷，這樣的一些目標(biāo)。我們一般來說把控制部分分為三段，A到B段就是前端，我們有的時(shí)候也要對這一段進(jìn)行優(yōu)化，為了保證并網(wǎng)的速度以及并網(wǎng)處的一些穩(wěn)定性能，我們還是做了一些脅迫的處理，包括空轉(zhuǎn)的策略，甚至在低峰段的時(shí)候會(huì)做轉(zhuǎn)速的工作，當(dāng)然是為了適應(yīng)各個(gè)地區(qū)不同的風(fēng)場特點(diǎn)來做的。在B到C端主要是力距控制，包括發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速的波動(dòng)性在最小，而且功率輸出是最平穩(wěn)的一個(gè)狀態(tài)。在C到D端就是恒功率段，這都是傳統(tǒng)控制系統(tǒng)的基本理念，最早我們采用的是查表法，后來引入了一些算法，當(dāng)然加了很多的濾波處理，避免各個(gè)方面的一些諧振，包括它的一些快速通過共振點(diǎn)的處理。這些傳統(tǒng)的控制策略最主要的問題一個(gè)就是說容易產(chǎn)生一些波動(dòng)，因?yàn)槭怯袃蓚€(gè)并聯(lián)來進(jìn)行的，功率波動(dòng)在這個(gè)發(fā)電量比較大的情況下也會(huì)存在，但是有的時(shí)候我們的載荷也沒法進(jìn)行測量，所以說我們一般來說是犧牲掉它的穩(wěn)定性，來獲得更大的控制余量，因?yàn)槲覀儧]有載荷測量，有些東西我們多少是有些盲目的，只能說爭取一些余量以后來獲得它的一些安全性方面的一些問題。
有了載荷測量以后，我們可以實(shí)施更多的更精確的一些控制，比如說可以做獨(dú)立變槳，核心理念就是在每個(gè)葉片上，在葉根部分設(shè)置傳感器以后可以動(dòng)態(tài)感知葉片受到的各個(gè)方向的力距，一方面我們可以有一個(gè)機(jī)會(huì)去測量，去優(yōu)化它，另外就是我們可以作為一個(gè)重要的反饋，也就是說以它受力的情況來決定它的情況，這相當(dāng)于是一個(gè)重要的控制補(bǔ)償，我們也許更大的葉片設(shè)置上結(jié)構(gòu)強(qiáng)度可以不用做那么高，只要有相應(yīng)的措施能夠減低它的一些災(zāi)害性的載荷就可以了。同時(shí)我們塔架上面也可以做類似的傳感器，如果我們特別像海上風(fēng)電，塔架的尺寸越來越大，不僅僅是它頂端的載荷就能夠全員的反饋它的整個(gè)的受力狀況的情況下，你就做這樣一些測量以后，去減小它的一些可能的因素，因?yàn)楹Ｉ巷L(fēng)電如果采用浮體結(jié)構(gòu)或者其它結(jié)構(gòu)的話，還有海浪對它的沖擊，以前沒有載荷測量的情況，你做這些東西完全依賴于模型是非常盲目的。換句話說現(xiàn)在就算是我們模型做得很好，但是整個(gè)制造過程當(dāng)中受到工藝還有基礎(chǔ)條件的限制，可能我們控制策略拿到風(fēng)機(jī)上一樣不好使，這種情況我們遇到過。所以說這個(gè)模型現(xiàn)實(shí)的不一致性是廣泛存在的，所以我們需要這些傳感器來進(jìn)行反饋。這是主要講了一些獨(dú)立變槳的原理，其實(shí)獨(dú)立變槳大家如果直升機(jī)比較了解的話，這個(gè)其實(shí)也是源于這個(gè)，只是直升機(jī)更為簡單一點(diǎn)。
最后我想跟大家說一下我們關(guān)于這個(gè)方面的一些思索，和一些探究方面的問題。首先我們對單機(jī)優(yōu)化做了很多，包括很多的業(yè)主，包括為了基于適應(yīng)低穿、高穿、電子質(zhì)量的改造，為了改善以前的算法策略去做的一些單機(jī)優(yōu)化工作，其實(shí)我們在各個(gè)業(yè)主陪著他們做了很多這樣的工作，但是隨著這樣的工作越做越多，我們特別在一些復(fù)雜地形上面，就會(huì)發(fā)現(xiàn)它會(huì)存在很大的一個(gè)差異性，對于一個(gè)比較平坦的地面，包括風(fēng)向和它的變化也不是單一的事情，我們需要提供的數(shù)據(jù)對單機(jī)的優(yōu)化提供一些相應(yīng)的指針來進(jìn)行。第二隨著現(xiàn)在計(jì)算能力越來越強(qiáng)，大數(shù)據(jù)已經(jīng)逐漸走入了我們的生活，包括我們的淘寶這些可能大家都無形當(dāng)中受到大數(shù)據(jù)的影響，但是如何利用大數(shù)據(jù)的分析然后對風(fēng)機(jī)控制參數(shù)的訓(xùn)練也是我們即將考慮的問題，因?yàn)樗膶蛹壸龅帽容^多，從我們的角度除了這兩方面以外，更多是想做一些現(xiàn)場可以解釋，可以被我們的客戶直接利用的分析方法，包括我們的運(yùn)維數(shù)據(jù)這樣的和現(xiàn)有的運(yùn)行數(shù)據(jù)集中監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，還有裝載監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)有機(jī)的結(jié)合，形成一套更加貼近現(xiàn)實(shí)的風(fēng)機(jī)優(yōu)化和運(yùn)行的策略，這是我們正在研究的一個(gè)課題。
今天我就給大家匯報(bào)這些，非常感謝！
