自動化廠商如何繪制海上風(fēng)電“新航向”？

自1991年丹麥興建世界上第一個(gè)海上風(fēng)電場以來，歐洲海上風(fēng)電裝機(jī)容量不斷增加，技術(shù)水平也隨之不斷提高，目前已經(jīng)在全球同行中處于領(lǐng)先地位。在發(fā)展替代能源和應(yīng)對氣候變化相關(guān)政策的推動下，國內(nèi)的海上風(fēng)電項(xiàng)目也呈蓄勢待發(fā)之勢。

　　瑞能北方風(fēng)電設(shè)備有限公司（以下簡稱“瑞能公司”）技術(shù)部電氣工程師譚鳳軍認(rèn)為，與傳統(tǒng)的陸上風(fēng)電項(xiàng)目相比，海上風(fēng)電項(xiàng)目優(yōu)勢明顯。“海上風(fēng)電資源豐富，適合大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行；同時(shí)，海上空間廣闊，發(fā)展?jié)摿薮螅涣硗猓捎谘睾５貐^(qū)經(jīng)濟(jì)較發(fā)達(dá)，用電量較大，海上風(fēng)電容易就近消納，無需遠(yuǎn)距離輸送。”譚鳳軍解釋道。

　　隨著海上風(fēng)場的數(shù)量不斷增加，風(fēng)場位置將極有可能處于距離海岸越來越遙遠(yuǎn)的遠(yuǎn)海地區(qū)，所以，風(fēng)機(jī)的可靠性、安全性、防腐蝕性等因素變得更加重要。譚鳳軍介紹，作為風(fēng)電設(shè)備供應(yīng)商，瑞能公司越來越頻繁地聽到用戶對于風(fēng)機(jī)可靠性的迫切需求。“所以，作為自動化產(chǎn)品的用戶，我們對于自動化產(chǎn)品的要求也是以滿足風(fēng)機(jī)可靠性為前提的。同時(shí)，變槳控制系統(tǒng)、狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)等在風(fēng)電項(xiàng)目的應(yīng)用將更為廣泛。”譚鳳軍說道。

　　自動化產(chǎn)品如何滿足海上風(fēng)電機(jī)組需求？

　　與陸上風(fēng)場相比，海上風(fēng)場更難接近，這就直接導(dǎo)致停機(jī)時(shí)間與更換、維修成本成為比實(shí)際備件成本更關(guān)鍵的因素。同時(shí)，由于運(yùn)營商希望獲得更大產(chǎn)能，那么風(fēng)機(jī)系統(tǒng)就不得不向更大規(guī)格發(fā)展。但在獲得更大產(chǎn)能的同時(shí)，運(yùn)營商不得不承受損失更大的故障風(fēng)險(xiǎn)。所以，可靠性已經(jīng)成為風(fēng)機(jī)正常運(yùn)行的重要指標(biāo)。

　　為使風(fēng)機(jī)的可靠性增強(qiáng)，自動化產(chǎn)品必須具備防腐蝕、防鹽霧、防潮濕、防霉菌的特性，譚鳳軍認(rèn)為這是應(yīng)用在海上風(fēng)電項(xiàng)目上自動化產(chǎn)品的基本要求。同時(shí)，他還指出，若要提升自動化產(chǎn)品的可靠性，必要的冗余設(shè)計(jì)十分重要。“一種方式是提高安全系數(shù)，另一種方式是對一些部件進(jìn)行備份，在部件發(fā)生故障后，備份部件可以代替原來的部件繼續(xù)運(yùn)行。這有效地降低了運(yùn)營風(fēng)險(xiǎn)與維修成本。”譚鳳軍總結(jié)道。

　　變槳控制系統(tǒng)如何選擇？

　　在2010年北京國際風(fēng)能大會暨展覽會上，SSB公司展示了自主研發(fā)的大功率變槳系統(tǒng)，這也將應(yīng)用于上海電氣3.6MW的海上風(fēng)機(jī)。譚鳳軍認(rèn)為，這是變槳控制技術(shù)的又一次升級。那么這是否意味著電氣變槳系統(tǒng)會在海上風(fēng)電項(xiàng)目上占據(jù)更大的市場份額呢？

　　據(jù)譚鳳軍介紹，目前在風(fēng)機(jī)制造市場上，電氣變槳系統(tǒng)與液壓控制系統(tǒng)都有應(yīng)用。“采用電氣變槳控制系統(tǒng)，不會出現(xiàn)液壓油泄露的情況，所以這種系統(tǒng)不會造成高溫液壓油系統(tǒng)帶來的環(huán)境污染問題，其能耗或能源浪費(fèi)也比液壓變槳控制系統(tǒng)少。同時(shí)，電動變槳控制系統(tǒng)比液壓變槳控制系統(tǒng)更節(jié)能，因?yàn)橐簤鹤儤刂葡到y(tǒng)需要泵時(shí)刻運(yùn)轉(zhuǎn)，以使系統(tǒng)保持高油溫，并隨時(shí)準(zhǔn)備讓槳葉開始轉(zhuǎn)動。”但他也指出，電動變槳控制系統(tǒng)中的安全電池或電容器是它的弱點(diǎn)，尤其在海上惡劣的環(huán)境下，如何保持電池不受腐蝕也至關(guān)重要。所以，目前到底哪種變槳控制系統(tǒng)更好還沒有明確的答案，用戶需要根據(jù)自身的實(shí)際需要來做決定。

　　狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用將更加普遍

　　據(jù)了解，截至2020年，中國將興建七個(gè)風(fēng)力發(fā)電基地，每個(gè)基地的發(fā)電能力均能達(dá)到10kW以上。其中兩個(gè)基地位于內(nèi)蒙古，所以風(fēng)機(jī)將要在嚴(yán)寒的冬季與多沙塵的春季保持穩(wěn)定運(yùn)行。其實(shí)，在世界范圍內(nèi)，這樣的情況不勝枚舉。所以，越來越多的風(fēng)電運(yùn)營商普遍認(rèn)為惡劣環(huán)境條件下，風(fēng)機(jī)更需要狀態(tài)監(jiān)控。因?yàn)轱L(fēng)機(jī)大多位于風(fēng)速極強(qiáng)、環(huán)境惡劣的環(huán)境中，發(fā)生故障的幾率很高。

　　由于風(fēng)機(jī)設(shè)備尺寸不斷增大，一旦發(fā)生故障，運(yùn)營商將要蒙受巨大的經(jīng)濟(jì)損失與昂貴的維修費(fèi)用；同時(shí)，海上風(fēng)機(jī)不易接近、維護(hù)成本高；另外，國內(nèi)的新風(fēng)場大多位于氣候條件惡劣的偏遠(yuǎn)地方，風(fēng)場的規(guī)模也相應(yīng)增大——這些因素都助推著風(fēng)電行業(yè)狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)市場的發(fā)展與成熟。“狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的確可以為風(fēng)機(jī)的安全運(yùn)行提供一種可靠的監(jiān)測方式，讓我們對一些不安全因素提前做出判斷。我們也在積極響應(yīng)市場需求，今年在山東的風(fēng)電場，已經(jīng)個(gè)別使用了狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)。”譚鳳軍說道。

　　風(fēng)電行業(yè)自動化產(chǎn)品的發(fā)展趨勢

　　國內(nèi)海上風(fēng)機(jī)應(yīng)用的廣闊前景為風(fēng)機(jī)制造企業(yè)帶來了新的發(fā)展機(jī)遇，而質(zhì)量好、運(yùn)營經(jīng)驗(yàn)豐富的機(jī)型將成為業(yè)主的首選機(jī)型。但譚鳳軍指出，海上輸電問題、海上防腐蝕的措施以及臺風(fēng)的影響仍然制約著海上風(fēng)電項(xiàng)目的發(fā)展，并考驗(yàn)著風(fēng)機(jī)制造商的設(shè)計(jì)能力。那么自動化廠商應(yīng)如何應(yīng)對呢？譚鳳軍說：“自動化產(chǎn)品將在風(fēng)電機(jī)組中廣為應(yīng)用。安全始終是電力系統(tǒng)的頭等大事，所以評價(jià)自動化產(chǎn)品是否適合在風(fēng)電行業(yè)應(yīng)用的重要指標(biāo)之一就是安全性能；同時(shí)，自動化系統(tǒng)的防腐性、可靠性，以及智能化水平也是風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)首要考慮的問題；自動化產(chǎn)品的系統(tǒng)化、大型化、網(wǎng)絡(luò)化是風(fēng)電機(jī)組的基本要求，這也必將促進(jìn)風(fēng)電機(jī)組性能的不斷提高。”

　　在陸上風(fēng)電項(xiàng)目中，風(fēng)電機(jī)組發(fā)展的大型化是必然趨勢，據(jù)譚鳳軍介紹，目前隨著IECⅠ類風(fēng)場資源的減少，IEC Ⅱ、IEC Ⅲ類風(fēng)機(jī)將有更好的市場前景。同時(shí)，隨著風(fēng)電規(guī)模的擴(kuò)大，風(fēng)電并網(wǎng)標(biāo)注將越來越嚴(yán)格，風(fēng)電機(jī)組對電網(wǎng)的適應(yīng)性要求也將進(jìn)一步提高。那么，應(yīng)用在這些領(lǐng)域的自動化產(chǎn)品勢必要具有更強(qiáng)的可靠性與穩(wěn)定性。