自動化廠商如何繪制海上風電“新航向”？

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

　　瑞能北方風電設備有限公司（以下簡稱“瑞能公司”）技術部電氣工程師譚鳳軍認為，與傳統(tǒng)的陸上風電項目相比，海上風電項目優(yōu)勢明顯。“海上風電資源豐富，適合大型風力發(fā)電機組的運行；同時，海上空間廣闊，發(fā)展?jié)摿薮螅涣硗猓捎谘睾５貐^(qū)經濟較發(fā)達，用電量較大，海上風電容易就近消納，無需遠距離輸送。”譚鳳軍解釋道。

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

　　自動化產品如何滿足海上風電機組需求？

　　與陸上風場相比，海上風場更難接近，這就直接導致停機時間與更換、維修成本成為比實際備件成本更關鍵的因素。同時，由于運營商希望獲得更大產能，那么風機系統(tǒng)就不得不向更大規(guī)格發(fā)展。但在獲得更大產能的同時，運營商不得不承受損失更大的故障風險。所以，可靠性已經成為風機正常運行的重要指標。

　　為使風機的可靠性增強，自動化產品必須具備防腐蝕、防鹽霧、防潮濕、防霉菌的特性，譚鳳軍認為這是應用在海上風電項目上自動化產品的基本要求。同時，他還指出，若要提升自動化產品的可靠性，必要的冗余設計十分重要。“一種方式是提高安全系數，另一種方式是對一些部件進行備份，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)運行。這有效地降低了運營風險與維修成本。”譚鳳軍總結道。

　　變槳控制系統(tǒng)如何選擇？

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

　　據譚鳳軍介紹，目前在風機制造市場上，電氣變槳系統(tǒng)與液壓控制系統(tǒng)都有應用。“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，其能耗或能源浪費也比液壓變槳控制系統(tǒng)少。同時，電動變槳控制系統(tǒng)比液壓變槳控制系統(tǒng)更節(jié)能，因為液壓變槳控制系統(tǒng)需要泵時刻運轉，以使系統(tǒng)保持高油溫，并隨時準備讓槳葉開始轉動。”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，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，用戶需要根據自身的實際需要來做決定。

　　狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)應用將更加普遍

　　據了解，截至2020年，中國將興建七個風力發(fā)電基地，每個基地的發(fā)電能力均能達到10kW以上。其中兩個基地位于內蒙古，所以風機將要在嚴寒的冬季與多沙塵的春季保持穩(wěn)定運行。其實，在世界范圍內，這樣的情況不勝枚舉。所以，越來越多的風電運營商普遍認為惡劣環(huán)境條件下，風機更需要狀態(tài)監(jiān)控。因為風機大多位于風速極強、環(huán)境惡劣的環(huán)境中，發(fā)生故障的幾率很高。

　　由于風機設備尺寸不斷增大，一旦發(fā)生故障，運營商將要蒙受巨大的經濟損失與昂貴的維修費用；同時，海上風機不易接近、維護成本高；另外，國內的新風場大多位于氣候條件惡劣的偏遠地方，風場的規(guī)模也相應增大——這些因素都助推著風電行業(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)的確可以為風機的安全運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。我們也在積極響應市場需求，今年在山東的風電場，已經個別使用了狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)。”譚鳳軍說道。

　　風電行業(yè)自動化產品的發(fā)展趨勢

　　國內海上風機應用的廣闊前景為風機制造企業(yè)帶來了新的發(fā)展機遇，而質量好、運營經驗豐富的機型將成為業(yè)主的首選機型。但譚鳳軍指出，海上輸電問題、海上防腐蝕的措施以及臺風的影響仍然制約著海上風電項目的發(fā)展，并考驗著風機制造商的設計能力。那么自動化廠商應如何應對呢？譚鳳軍說：“自動化產品將在風電機組中廣為應用。安全始終是電力系統(tǒng)的頭等大事，所以評價自動化產品是否適合在風電行業(yè)應用的重要指標之一就是安全性能；同時，自動化系統(tǒng)的防腐性、可靠性，以及智能化水平也是風機控制系統(tǒng)首要考慮的問題；自動化產品的系統(tǒng)化、大型化、網絡化是風電機組的基本要求，這也必將促進風電機組性能的不斷提高。”

　　在陸上風電項目中，風電機組發(fā)展的大型化是必然趨勢，據譚鳳軍介紹，目前隨著IECⅠ類風場資源的減少，IEC Ⅱ、IEC Ⅲ類風機將有更好的市場前景。同時，隨著風電規(guī)模的擴大，風電并網標注將越來越嚴格，風電機組對電網的適應性要求也將進一步提高。那么，應用在這些領域的自動化產品勢必要具有更強的可靠性與穩(wěn)定性。