明陽(yáng)電氣與倍福共造用于極端工況的方案

　　近年來(lái)，中國(guó)掀起了一股風(fēng)力發(fā)電投資熱潮。由于主要的國(guó)際風(fēng)力發(fā)電機(jī)組制造商都在中國(guó)建廠，中國(guó)的機(jī)械制造商也正迎頭趕上，力爭(zhēng)在風(fēng)電行業(yè)占據(jù)一席之地。明陽(yáng)集團(tuán)公司總部位于華南，從 1.5 MW 系統(tǒng)開(kāi)始采用 Beckhoff 的控制技術(shù)，與Beckhoff 的行業(yè)專家們保持著通力合作的關(guān)系。

　　明陽(yáng)：針對(duì)國(guó)內(nèi)和國(guó)際市場(chǎng)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組明陽(yáng)電氣集團(tuán)公司總部位于華南廣東省，成立于 1993 年，多年前就已活躍于風(fēng)電領(lǐng)域。去年，公司在中國(guó)的最南部城市湛江建造了第一臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，額定功率達(dá)到 1.5 MW。 另外 33 臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組也建造在即。目前，明陽(yáng)的生產(chǎn)能力不僅能夠滿足國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的需求，還能部分出口：2008 年，公司預(yù)期將向美國(guó)出口 72 套系統(tǒng)。新的一年，明陽(yáng)計(jì)劃建造一批總功率達(dá) 2000 MW 的系統(tǒng)，其中約一半預(yù)計(jì)要銷往美國(guó)。除了價(jià)格優(yōu)勢(shì)之外，高系統(tǒng)性能和可靠性也是此風(fēng)力發(fā)電市場(chǎng)新貴如此受歡迎的重要原因。

　　系統(tǒng)設(shè)計(jì)在德國(guó)完成

　　明陽(yáng)采用了 Aerodyn Energiesysteme GmbH 成熟的設(shè)計(jì)方案，這是一家總部位于德國(guó)倫茨堡的工程咨詢公司，自二十世紀(jì)八十年代起就專注于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的研發(fā)工作。Beckhoff 供應(yīng)自動(dòng)化控制系統(tǒng)?！盎驹O(shè)計(jì)已經(jīng)過(guò)驗(yàn)證，多年來(lái)，已在市場(chǎng)上獲得成功應(yīng)用?！盉eckhoff 項(xiàng)目經(jīng)理兼風(fēng)電部門經(jīng)理 Robert Müller 在談及明陽(yáng)系統(tǒng)的基本方案時(shí)如此說(shuō)道。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組額定功率為 1.5 MW，輪轂高度和風(fēng)輪直徑為 80米。明陽(yáng)可提供適用于強(qiáng)風(fēng)、微風(fēng)及寒冷氣候條件下的不同機(jī)組。整個(gè)機(jī)組為變槳、變速、雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)組。所有這些功能都已在風(fēng)電行業(yè)為人熟知并且通過(guò)市場(chǎng)驗(yàn)證。

　　盡管如此，這仍是個(gè)富有雄心的計(jì)劃：控制系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)于 2006 年深秋著手進(jìn)行，僅在一年之后，樣機(jī)即告建造完畢，并于 2007 年 10 月投入運(yùn)行。

　　適用于極端工況的控制方案

　　風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域中的自動(dòng)化組件所針對(duì)的特殊工況與其它行業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域都不相同，需要專門的自動(dòng)化知識(shí)：惡劣且多變的環(huán)境溫度及天氣情況（如風(fēng)速和風(fēng)向）必須得到控制，以便讓系統(tǒng)能夠滿足嚴(yán)格的電氣質(zhì)量要求。相對(duì)于其它省份來(lái)說(shuō)，位于華南的湛江風(fēng)質(zhì)量較高且穩(wěn)定,但同時(shí)也常年受到臺(tái)風(fēng)威脅。在施工期間已經(jīng)經(jīng)歷過(guò)兩次臺(tái)風(fēng)。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組必須能夠應(yīng)對(duì) 50 m/s（180 km/h）以上的風(fēng)速及強(qiáng)降雨。南海正好位于北緯 20 度，比中歐地區(qū)的氣候還要極端。“必須改造控制系統(tǒng)，以適應(yīng)極端的工況條件?！憋L(fēng)電專家 RobertMüller 如是說(shuō)。“系統(tǒng)必須能夠非常快速地作出響應(yīng)，在設(shè)計(jì)緊急系統(tǒng)時(shí)，必須考慮到冗余，而且安裝必須滿足嚴(yán)格的安全標(biāo)準(zhǔn)。”自動(dòng)化系統(tǒng)自動(dòng)響應(yīng)環(huán)境參數(shù)的變更。運(yùn)行狀態(tài)可本地監(jiān)控，也可通過(guò)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)通訊進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控。采集的數(shù)據(jù)被存儲(chǔ)用于歷史故障分析，例如，對(duì)系統(tǒng)通訊中斷進(jìn)行分析?；?PC 的控制平臺(tái)為未來(lái)的發(fā)展提供開(kāi)放性塔筒中的控制系統(tǒng)為一臺(tái)裝有 TwinCAT 自動(dòng)化軟件的 CX1020 嵌入式PC。模塊化的 CX 系統(tǒng)除標(biāo)配標(biāo)準(zhǔn)接口（USB、DVI 和 Ethernet TCP/IP）以外，還選配一個(gè) CAN 總線接口，用于與變頻器的通訊。其它連接傳感器和執(zhí)行器的 I/O 站點(diǎn)則通過(guò)高速 EtherCAT 總線系統(tǒng)進(jìn)行通訊。獨(dú)立的變槳系統(tǒng)則通過(guò) PROFIBUS 主站總線模塊集成到 EtherCAT I/O 系統(tǒng)中。機(jī)艙及塔基中的安全傳感器和執(zhí)行器也直接集成到 EtherCAT 系統(tǒng)中。

　　因此，無(wú)需額外的安全總線系統(tǒng)。機(jī)艙和塔基中的 Beckhoff 控制面板上可顯示當(dāng)前和歷史操作數(shù)據(jù)。各個(gè)單元可接入風(fēng)電場(chǎng)通訊系統(tǒng)或用于遠(yuǎn)程監(jiān)控的控制主站中，雖然這些功能在湛江安裝工程中還沒(méi)有實(shí)施。如有需要，可改造升級(jí)此功能。除了自動(dòng)化組件之外，在整個(gè)調(diào)試期間，Beckhoff 還提供了應(yīng)用軟件，為明陽(yáng)工程師提供支持。應(yīng)用程序的開(kāi)放性使得明陽(yáng)能夠自行修改軟件。這也是基于 PC 開(kāi)放式控制技術(shù)一個(gè)最大的優(yōu)點(diǎn)。

　　使用 Windows 操作系統(tǒng)以及以太網(wǎng)通訊平臺(tái)，在通訊和數(shù)據(jù)處理速度方面開(kāi)創(chuàng)了新局面。可隨時(shí)連接控制或通訊組件，如筆記本電腦。將來(lái)，整個(gè)系統(tǒng)中的任何部件都可以根據(jù)需要用最先進(jìn)的模塊進(jìn)行替換。