风电黄金时代 风电机组智能化趋势明显
- 2014-11-21 15:11:122831
建立故障数据库为风机把脉问诊
今年以来，受一系列利好因素影响，风电行业逐步回暖，并不断提速。在风电加速发展的大趋势下，风电机组的技术和质量并没有被忽视，反而显得越发重要。
在近期召开的“2014北京风能大会”上，一批新技术和新设备纷纷登台亮相，为风电设备提升性能、加快发展保驾护航。
利用大数据降低风机故障率
“如何不断地追踪风电机组各个阶段发生的变化，分析出现故障的原因，发生故障的时刻，以及当时的天气情况和负载情况？这可以利用在风电机组里存在的传感器来捕捉信息，通过解读这些信息，能够预测、防范风机可能发生问题的时机，激发风机里面的安全措施，实现自我控制。”北京天源科创风电技术有限责任公司项目总监WolfgangJussen说。
通过软件，可以将传感器回传的数据和保存的历史数据进行整合。WolfgangJussen认为，从振动的传感器上可以发现它的异常状况，分析已有的数据，利用数据库，可以发现已经发生过的故障，因而能采取措施避免其再次发生。多渠道的实时传感系统，相当于风电设备的的一个预警系统，同时也能够告诉客户，哪些设备部件需要进行预防或维护。
建立有关故障的数据库，显然可以降低风电机组的故障率。在天津瑞能电气有限公司研发部门经理刘博看来，各种数据的透明性是真正提升风电机组控制水平的一个关键：“采购来的部件信息资料不完整，没有建立维护清单，没有以机组为单位的成本数据，没有按部件进行故障分类，没有建立故障率知识库，导致机组成本越来越高。大数据的应用在风电领域必然可以发挥巨大的作用。”刘博认为，在大数据的前提下，专家诊断系统可以更加完善。专家诊断系统包含本地程序和本地数据库，SCADA接口。远程诊断中心包含了基本数据库，故障诊断专家等等。诊断过程是风电机组发生故障时发出诊断需求，申请诊断，由本地专家诊断进行判断。远程诊断通过知识库获取知识信息，可进行人工的辅助分析。
抗冰系统和高温型风机
积极发展风电，势必由点到面开拓新领域，海上风电和低风速市场由此不断升温。而技术的提高和深化，使得风电设备在各种恶劣环境和气候的条件下，仍然能够从容应对。
瑞典VindRen风电技术公司执行官GoranRonsten谈到了冰冻环境对风电机组的影响：“冰冻环境可以影响到6%的装机，这是在瑞典的一个数据。结冰状况下，发电量也会严重下降，大概降低13%。对于不同的风电机组，数据会有变化。中国的一些省份低温环境很常见，冬天也面临冰冻的情况。在南方，昆明以前也出现过冰冻。
冰冻不仅会影响到风机运行，也可能危及人身安全，因此GoranRonsten认为有必要把抗冰系统装到风电机组上去，确保机组正常工作。他说，西门子与VTT进行合作，开发了碳纤维抗冰体系。
ENERCON和维斯塔斯则采用了热空气技术。有抗冰体系的风电机组运行稳定性提升不少，明年在瑞典可能会有30%的风电机组安装前沿的去冰技术。
而在高温环境下，性能大幅提升的高温型风电机组应势而生。浙江运达风电股份有限公司的一位设计人员介绍，风电机组热传导包括三个部分：轮毂、机舱、塔桶，标准型机组温度范围在摄氏零下20度到40度，在目前实际应用中，很多高温条件下，机组都可能会限功率，甚至是停机。但通常高温地区具备的特点，是温度高，同时平均风速也高。新设计的高温型风电机组，适应温度提高了5摄氏度。
风电设备日益智能化
在互联网时代，风电的发展也充分利用了计算机技术，机组等设备智能化趋势明显。
“风电机组智能化采用一体化的解决方案好，一体化的解决方案是所有的电气控制都由一体化的设计来完成。
优点是增加用户收益，提高可靠性、可用率、电量产出，降低成本。”刘博说。
据介绍，风电机组的控制类型多种多样，按驱动链结构可分为直驱、半直驱、高速传动链。发电机类型有双馈、低速永磁、高速永磁。其软硬件差异非常大，首先是控制平台。其次是通讯接口内部像EtherCAT各控制器内部协议，控制策略多样。在风电机组智能控制方面，变桨健康诊断、振动监测、叶片健康监测、智能润滑、智能偏航、智能变桨、智能解缆、智能测试都是风级职能发展的方向。
随着智能技术的不断发展，风电机组的智能控制技术也越来越细化。金风科技的一位工程师在谈到风电单机时，建议可以使用*的激光雷达测风技术，对风机及其周围的风速进行实时测量和分析，用于实现智能预测控制，偏航位置校正及风电场的协调控制。
同时，他认为，采用此技术可对关键部件载荷实施监控，对载荷计算数据进行对比，使得风机的控制更加智能。在单机智能控制基础上，还能实现风电机组的集群协调控制，并且基于大量的海量历史数据，对风机的运行和控制进行优化。总之，单机的智能控制可以带来更多发电量，创造更多的利润。
“我们提出了一个软件平台标准化的方式，思路是把控制程序和控制平台完全分开。同时，控制程序与外部应用也完全分开。目前应用智能化技术的还不算多，但整机制造商已经开始重视风电机组控制系统的设计提升，智能化技术应用前景广阔。”刘博说。