風(fēng)力發(fā)電廠控制系統(tǒng)手冊

風(fēng)電控制需要控制哪些部分？涉及到哪些自動化產(chǎn)品？哪位高人能介紹一下。聽說是用超小型PLC，不知控制哪些參數(shù).超小型PLC?與現(xiàn)在我們用的PLC有什么樣的差別。我看過金風(fēng)的風(fēng)機(jī)控制，用的是300系列的315-DP的cpu,他們現(xiàn)在實(shí)現(xiàn)的主要是安全保護(hù)方面的功能。調(diào)節(jié)控制方面做得不好。風(fēng)電控制主要有四塊：主控器、變頻、偏航、變槳四大塊。主控器核心部件PLC（或等同于PLC功能），有專用的，也有通用的，據(jù)說沈陽工大是西門子的300。國外的沒有解剖過……有知道的請補(bǔ)充……1、運(yùn)行狀態(tài)的控制2、剎車停機(jī)控制3、偏航控制4、加熱和冷卻控制5、液壓系統(tǒng)控制6、變槳控制金風(fēng)科技的一個部門經(jīng)理給我講的是超小型PLC。也許大型的系統(tǒng)是用300的。超小型？用來干什么的？主控單元肯定不會用超小型PLC。目前大多采用IPC，超小型PLC不可能用于調(diào)節(jié)控制，做一些輔助控制還可以。應(yīng)該叫做超小型PC吧?。亢呛?！風(fēng)力發(fā)電機(jī)控制系統(tǒng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)由多個部分組成，而控制系統(tǒng)貫穿到每個部分，相當(dāng)于風(fēng)電系統(tǒng)的神經(jīng)。因此控制系統(tǒng)的好壞直接關(guān)系到風(fēng)力發(fā)電機(jī)的工作狀態(tài)、發(fā)電量的多少以及設(shè)備的安全。目前風(fēng)力發(fā)電亟待研究解決的的兩個問題：發(fā)電效率和發(fā)電質(zhì)量都和風(fēng)電控制系統(tǒng)密切相關(guān)。對此國內(nèi)外學(xué)者進(jìn)行了大量的研究，取得了一定進(jìn)展，隨著現(xiàn)代控制技術(shù)和電力電子技術(shù)的發(fā)展，為風(fēng)電控制系統(tǒng)的研究提供了技術(shù)基礎(chǔ)?？刂葡到y(tǒng)的組成風(fēng)力發(fā)電控制系統(tǒng)的基本目標(biāo)分為三個層次：這就是保證風(fēng)力發(fā)電機(jī)組安全可靠運(yùn)行，獲取最大能量，提供良好的電力質(zhì)量?？刂葡到y(tǒng)組成主要包括各種傳感器、變距系統(tǒng)、運(yùn)行主控制器、功率輸出單元、無功補(bǔ)償單元、并網(wǎng)控制單元、安全保護(hù)單元、通訊接口電路、監(jiān)控單元。具體控制內(nèi)容有：信號的數(shù)據(jù)采集、處理，變槳控制、轉(zhuǎn)速控制、自動最大功率點(diǎn)跟蹤控制、功率因數(shù)控制、偏航控制、自動解纜、并網(wǎng)和解列控制、停機(jī)制動控制、安全保護(hù)系統(tǒng)、就地監(jiān)控、遠(yuǎn)程監(jiān)控。當(dāng)然對于不同類型的風(fēng)力發(fā)電機(jī)控制單元會不相同?？刂葡到y(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖如下：針對上述結(jié)構(gòu)，目前絕大多數(shù)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制系統(tǒng)都采用集散型或稱分布式控制系統(tǒng)（DCS）工業(yè)控制計(jì)算機(jī)。采用分布式控制最大優(yōu)點(diǎn)是許多控制功能模塊可以直接布置在控制對象的位置。就地進(jìn)行采集、控制、處理。避免了各類傳感器、信號線與主控制器之間的連接。同時(shí)DCS現(xiàn)場適應(yīng)性強(qiáng)，便于控制程序現(xiàn)場調(diào)試及在機(jī)組運(yùn)行時(shí)可隨時(shí)修改控制參數(shù)。并與其他功能模塊保持通信，發(fā)出各種控制指令。目前計(jì)算機(jī)技術(shù)突飛猛進(jìn)，更多新的技術(shù)被應(yīng)用到了DCS之中。PLC是一種針對順序邏輯控制發(fā)展起來的電子設(shè)備，目前功

能上有較大提高。很多廠家也開始采用PLC構(gòu)成控制系統(tǒng)?，F(xiàn)場總線技術(shù)(FCS)在進(jìn)入九十年代中期以后發(fā)展也十分迅猛，以至于有些人已做出預(yù)測：基于現(xiàn)場總線的FCS將取代DCS成為控制系統(tǒng)的主角。控制系統(tǒng)技術(shù)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中的控制技術(shù)和伺服傳動技術(shù)是其中的關(guān)鍵技術(shù)，這是因?yàn)樽匀伙L(fēng)速的大小和方向是隨機(jī)變化的，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的并網(wǎng)和退出電網(wǎng)、輸入功率的限制、風(fēng)輪的主動對風(fēng)以及對運(yùn)行過程中故障的檢測和保護(hù)必須能夠自動控制。同時(shí)，風(fēng)力資源豐富的地區(qū)通常都是邊遠(yuǎn)地區(qū)或是海上，分散布置的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組通常要求能夠無人值班運(yùn)行和遠(yuǎn)程監(jiān)控，這就對風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制系統(tǒng)的自動化程度和可靠性提出了很高的要求。與一般工業(yè)控制過程不同，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制系統(tǒng)是綜合性控制系統(tǒng)。它不僅要監(jiān)視電網(wǎng)、風(fēng)況和機(jī)組運(yùn)行參數(shù)，對機(jī)組運(yùn)行進(jìn)行控制。而且還要根據(jù)風(fēng)速與風(fēng)向的變化，對機(jī)組進(jìn)行優(yōu)化控制，以提咼機(jī)組的運(yùn)行效率和發(fā)電量。20世紀(jì)80年代中期開始進(jìn)入風(fēng)力發(fā)電市場的定槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，主要解決了風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的并網(wǎng)問題和運(yùn)行的安全性與可靠性問題，采用了軟并網(wǎng)技術(shù)、空氣動力剎車技術(shù)、偏航與自動解纜技術(shù)，這些都是并網(wǎng)運(yùn)行的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組需要解決的最基本的問題。由于功率輸出是由槳葉自身的性能來限制的，槳葉的節(jié)距角在安裝時(shí)已經(jīng)固定；而發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速由電網(wǎng)頻率限制。因此，只要在允許的風(fēng)速范圍內(nèi)，定槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制系統(tǒng)在運(yùn)行過程中對由于風(fēng)速變化引起輸出能量的變化是不作任何控制的。這就大大簡化了控制技術(shù)和相應(yīng)的伺服傳動技術(shù)，使得定槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組能夠在較短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)商業(yè)化運(yùn)行。20世紀(jì)90年代開始，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的可靠性已經(jīng)大大提高，變槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組開始進(jìn)入風(fēng)力發(fā)電市場。采用全變槳距的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，起動時(shí)可對轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制，并網(wǎng)后可對功率進(jìn)行控制，使風(fēng)力機(jī)的起動性能和功率輸出特性都有顯著改善。由風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的變槳距系統(tǒng)組成的閉環(huán)控制系統(tǒng)，使控制系統(tǒng)的水平提高到一個新的階段。由于變距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在額定風(fēng)速以下運(yùn)行時(shí)的效果仍不理想，到了20世紀(jì)90年代中期，基于變距技術(shù)的各種變速風(fēng)力發(fā)電機(jī)組開始進(jìn)入風(fēng)電場變速風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制系統(tǒng)與定速風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制系統(tǒng)的根本區(qū)別在于，變速風(fēng)力發(fā)電機(jī)組是把風(fēng)速信號作為控制系統(tǒng)的輸入變量來進(jìn)行轉(zhuǎn)速和功率控制的。變速風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的主要特點(diǎn)是：低于額定風(fēng)速時(shí)，它能跟蹤最佳功率曲線，使風(fēng)力發(fā)電機(jī)組具有最咼的風(fēng)能轉(zhuǎn)換效率；咼于額定風(fēng)速時(shí)，它增加了傳動系統(tǒng)的柔性，使功率輸出更加穩(wěn)定。特別是解決了高次諧波與功率因數(shù)等問題后，使供電效率、質(zhì)量有所提高。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)與先進(jìn)的控制技術(shù)應(yīng)用到風(fēng)電領(lǐng)域，控制方式從基本單一的定槳距失速控制向變槳距和變速恒頻控制方向發(fā)展。目前的控制方法是:當(dāng)風(fēng)速變化時(shí)通過調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)電磁力矩或風(fēng)力機(jī)漿距角使葉尖速比保持最佳值，實(shí)現(xiàn)風(fēng)能的最大捕獲?？刂品椒ɑ诰€性化模型實(shí)現(xiàn)最佳葉尖速比的跟蹤，利用風(fēng)速測量值進(jìn)行反饋控制，或電功率反饋控制。但在隨機(jī)擾動大、不確定因素多、非線性嚴(yán)重的風(fēng)電系統(tǒng)，傳統(tǒng)的控制方法會產(chǎn)生較大誤差。因此近些年國內(nèi)外都開展了這方面的研究。一些新的控制理論開始應(yīng)用于風(fēng)電機(jī)組控制系統(tǒng)。如采用模糊邏輯控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)智能控制、魯棒控制等。使風(fēng)機(jī)控制向更加智能方向發(fā)展。控制系統(tǒng)的類型對于不同類型的風(fēng)力發(fā)電機(jī)，控制單元會有所不同，但主要是因?yàn)榘l(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)或類型不同而使得控制方法不同，加上定槳距和變槳距，形成多種結(jié)構(gòu)和控制方案。根據(jù)漿葉的不同，分為以下三種：1、定槳距失速調(diào)節(jié)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組定槳距是指槳葉與輪轂的連接是固定的，即當(dāng)風(fēng)速變化時(shí)，槳葉的迎風(fēng)角度不能隨之變化。失速是指槳葉本身所具有的失速特性，當(dāng)風(fēng)速高于額定風(fēng)速時(shí)，氣流將在槳葉的表面產(chǎn)生渦流，使效率降低，產(chǎn)生失速，來限制發(fā)電機(jī)的功率輸出。為了提高風(fēng)電機(jī)組在低風(fēng)速時(shí)的效率，通常采用雙速發(fā)電機(jī)（即大/小發(fā)電機(jī)）。在低風(fēng)速段運(yùn)行的，采用小電機(jī)使槳葉具有較高的氣動效率，提高一些發(fā)電機(jī)的運(yùn)行效率。定槳失速調(diào)節(jié)型的優(yōu)點(diǎn)是失速調(diào)節(jié)由指槳葉本身完成，簡單可靠，當(dāng)風(fēng)速變化引起的輸出功率的變化只通過槳葉的被動失速調(diào)節(jié)而控制系統(tǒng)不作任何控制，使控制系統(tǒng)大為減化。但是在輸入變化的情況下，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組只有很小的機(jī)會能運(yùn)行在最佳狀態(tài)下，因此機(jī)組的整體效率較低。通常很少應(yīng)用在兆瓦級以上的大型風(fēng)力機(jī)上。2、變槳距調(diào)節(jié)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組變獎距是指安裝在輪轂上的葉片通過控制可以改變其槳距角的大小。在運(yùn)行過程中，當(dāng)輸出功率小于額定功率時(shí)，槳距角保持在0。位置不變，不作任何調(diào)節(jié)；當(dāng)發(fā)電機(jī)輸出功率達(dá)到額定功率以后，調(diào)節(jié)系統(tǒng)根據(jù)輸出功率的變化調(diào)整槳距角的大小，使發(fā)電機(jī)的輸出功率保持在額定功率。此時(shí)控制系統(tǒng)參與調(diào)節(jié)，形成閉環(huán)控制。3、主動失速調(diào)節(jié)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組將定槳距失速調(diào)節(jié)型與變槳距調(diào)節(jié)型兩種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組相結(jié)合，充分吸取了被動失速和槳距調(diào)節(jié)的優(yōu)點(diǎn)，槳葉采用失速特性，調(diào)節(jié)系統(tǒng)采用變槳距調(diào)節(jié)。在低風(fēng)速肘，將槳葉節(jié)距調(diào)節(jié)到可獲取最大功率位置，槳距角調(diào)整優(yōu)化機(jī)組功率的輸出；當(dāng)風(fēng)力機(jī)發(fā)出的功率超過額定功率后，槳葉節(jié)距主動向失速方向調(diào)節(jié)，將功率調(diào)整在額定值上。由于功率曲線在失速范圍的變化率比失速前要低得多，控制相對容易，輸出功率也更加平穩(wěn)。根據(jù)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速分有恒速恒頻和變速恒頻兩種，恒速恒頻機(jī)組的整體效率較低,而變速恒頻這種調(diào)節(jié)方式是目前公認(rèn)的最優(yōu)化調(diào)節(jié)方式，也是未來風(fēng)電技術(shù)發(fā)展的主要方向。變速恒頻的優(yōu)點(diǎn)是大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)運(yùn)行轉(zhuǎn)速，來適應(yīng)因風(fēng)速變化而引起的風(fēng)力機(jī)功率的變化，可以最大限度的吸收風(fēng)能，因而效率較高。控制上也很靈活，可以較好的調(diào)節(jié)系統(tǒng)的有功功率、無功功率，但控制系統(tǒng)較為復(fù)雜。變速恒頻又根據(jù)發(fā)電機(jī)的不同分為以下幾種：1異步感應(yīng)發(fā)電機(jī)通過晶閘管控制的軟并網(wǎng)裝置接入電網(wǎng)，并網(wǎng)沖擊電流較大。另外需要電容無功補(bǔ)償裝置?？刂齐娐泛唵?。各大風(fēng)力發(fā)電制造商如：Vestas,NEG,Micon,Nordex都有此類產(chǎn)品。2繞線轉(zhuǎn)子異步發(fā)電機(jī)對于繞線轉(zhuǎn)子異步發(fā)電機(jī)可以采用功率輔助調(diào)節(jié)方式，即轉(zhuǎn)子電流控制（RCC）方式來配合變漿距機(jī)構(gòu)，共同完成發(fā)電機(jī)輸出功率的調(diào)節(jié)。在繞線轉(zhuǎn)子輸入由電力電子裝置控制的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子電流，可以加大異步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)差率（可到10%）,使得發(fā)電機(jī)在較大的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)向電網(wǎng)送電。以提高異步發(fā)電機(jī)的風(fēng)能利用率。3雙饋發(fā)電機(jī)雙饋電機(jī)的結(jié)構(gòu)類似于繞線式感應(yīng)電機(jī)，定子繞組也由具有固定頻率的對稱三根電源激勵,所不同的是轉(zhuǎn)子繞組具有可調(diào)節(jié)頻率的三相電源激勵，一般采用交一交變頻器或交一直一交變頻器供以低頻電流。雙饋電機(jī)勵磁可調(diào)量有三個:一是可以調(diào)節(jié)勵磁電流的幅值;二是可以改變勵磁電流的頻率；三是可以改變勵磁電流的相位.通過改變勵磁頻率，可調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速.這樣在負(fù)荷突然變化時(shí)，迅速改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速，充分利用轉(zhuǎn)子的動能，釋放和吸收負(fù)荷，對電網(wǎng)的擾動遠(yuǎn)比常規(guī)電機(jī)小。另外，通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子勵磁電流的幅值和相位，來調(diào)節(jié)有功功率和無功功率。雙饋電機(jī)控制系統(tǒng)通過變頻器的控制器對逆變電路小功率器件的控制，可以改變雙饋發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子勵磁電流的幅值、頻率及相位角，達(dá)到調(diào)節(jié)其轉(zhuǎn)速、有功功率和無功功率的目的。既提高了機(jī)組的效率，又對電網(wǎng)起到穩(wěn)頻、穩(wěn)壓的作用。下圖是雙饋電機(jī)控制簡要框圖。整個控制系統(tǒng)可分為：轉(zhuǎn)速調(diào)整單元、有功功率調(diào)整單元和電壓調(diào)整單元（無功功率調(diào)整）。它們分別接受風(fēng)速和轉(zhuǎn)速，有功功率、無功功率指令，并產(chǎn)生一個綜合信號，送給勵磁控制裝置，改變勵磁電流的幅值、頻率與相位角，以滿足系統(tǒng)的要求。由于雙饋電機(jī)既可調(diào)節(jié)有功功率，又可調(diào)節(jié)無功功率，有風(fēng)時(shí)，機(jī)組并網(wǎng)發(fā)電；無風(fēng)時(shí)，也可作抑制電網(wǎng)頻率和電壓波動的補(bǔ)償裝置。雙饋電機(jī)應(yīng)用于風(fēng)力發(fā)電中，可以解決風(fēng)力機(jī)轉(zhuǎn)速不可調(diào)。機(jī)組效率低等問題。同時(shí)，由于雙饋電機(jī)對無功功率、有功功率均可調(diào)，對電網(wǎng)可起到穩(wěn)壓。穩(wěn)頻的作用，提高了發(fā)電質(zhì)量。與同步機(jī)交一直一交系統(tǒng)相比,它還具有變頻裝置容量?。ㄒ话銥榘l(fā)電機(jī)額定容量的10%~20%左右）、重量輕的優(yōu)點(diǎn)。但這種結(jié)構(gòu)也還存在一些問題，如控制電路復(fù)雜一些，不同的控制方法效果有一定差異。另外該結(jié)構(gòu)比其他結(jié)構(gòu)更容易受到電網(wǎng)故障的影響。目前國內(nèi)有多家開發(fā)成功雙饋電機(jī)控制系統(tǒng)，如蘭州電機(jī)有限責(zé)任公司與清華大學(xué)、沈陽工業(yè)大學(xué)合作研制的兆瓦級變速恒頻雙饋異步風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)控制設(shè)備，采用全數(shù)字化矢量控制方法。中科院電工研究所研制的兆瓦級變速恒頻風(fēng)電機(jī)組電控系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用IGBT技術(shù)、雙PWM雙向可逆變流控制。4永磁直驅(qū)同步發(fā)電機(jī)永磁直驅(qū)同步發(fā)電機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖：由變漿距風(fēng)輪機(jī)直接驅(qū)動永磁同步發(fā)電機(jī)，省去了增速用齒輪箱。發(fā)電機(jī)輸出先經(jīng)整流器變?yōu)橹绷?，再?jīng)IGBT（絕緣柵雙極晶體管）逆變器將電能送到電網(wǎng)。對風(fēng)力發(fā)電機(jī)工作點(diǎn)的控制是通過控制逆變器送到電網(wǎng)的電流實(shí)現(xiàn)對直流環(huán)節(jié)電壓的控制，從而控制風(fēng)輪機(jī)的轉(zhuǎn)速。發(fā)電機(jī)發(fā)出電能的頻率、電壓、電功率都是隨著風(fēng)速的變化而變化的，這樣有利于最大限度地利用風(fēng)能資源，而恒頻恒壓并網(wǎng)的任務(wù)則由整流逆變系統(tǒng)完成。除了永磁直驅(qū)同步發(fā)電機(jī)可以直接并網(wǎng)外，還可以構(gòu)成風(fēng)力發(fā)電機(jī)（群）。如ABB公司的“Windformer，采用的高壓永磁直驅(qū)同步發(fā)電機(jī)（群），結(jié)構(gòu)如下：單機(jī)容量為3?5MW，輸出額定電壓高達(dá)20kV，頻率為5?10Hz,每一臺發(fā)電機(jī)機(jī)端只配置有整流器，把交流變換為直流，通過直流母線實(shí)現(xiàn)與風(fēng)電場其他機(jī)組:群）的并聯(lián)運(yùn)行，既提高了可靠性，又改進(jìn)了效率。風(fēng)電場由一臺大容量公用逆變器把直流母線的直流電轉(zhuǎn)換成50Hz的交流電，電壓為12kV，可直接并入當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)使用，也可經(jīng)變壓器升壓至更高電壓后并入更高壓電網(wǎng)傳輸?shù)竭h(yuǎn)處。永磁直驅(qū)同步發(fā)電機(jī)系統(tǒng)存在的缺點(diǎn)是：對永磁材料的性能穩(wěn)定性要求高，電機(jī)重量增加，IGBT逆變器的容量較大，一般要選發(fā)電機(jī)額定功率的120%以上。但使用IGBT逆變器也帶來一些好處：①使用脈寬調(diào)制（PWM）獲得正弦形轉(zhuǎn)子電流，電機(jī)內(nèi)不會產(chǎn)生低次諧波轉(zhuǎn)矩，改善了諧波性能。②有功功率和無功功率的控制更為方便。③大功率GBT很容易驅(qū)動。④IGBT有很好的電流共享特性，這對于要達(dá)到風(fēng)力發(fā)電機(jī)所需的功率水平，進(jìn)行并聯(lián)使用是非常必要。⑤開關(guān)時(shí)間短，導(dǎo)通時(shí)間不到1毫秒，關(guān)斷時(shí)間小于6毫秒，使得管子功耗小。⑥目前單管容量已經(jīng)較大，如Eupec公司的FZ600R65KF1等器件，可以在6kV電壓下控制1.2kA電流，F(xiàn)Z3600R12KE3等低電壓器件，可以在1.2kV電壓下開關(guān)3.6kA電流。發(fā)電機(jī)控制系統(tǒng)除了控制發(fā)電機(jī)“獲取最大能量”外，還要使發(fā)電機(jī)向電網(wǎng)提供高品質(zhì)的電能。因此要求發(fā)電機(jī)控制系統(tǒng)：①盡可能產(chǎn)生較低的諧波電流；②能夠控制功率因數(shù);③使發(fā)電機(jī)輸出電壓適應(yīng)電網(wǎng)電壓的變化;④向電網(wǎng)提供穩(wěn)定的功率。目前國內(nèi)外兆瓦級以上技術(shù)較先進(jìn)的、有發(fā)展前景的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組主要是雙饋型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組和永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，二者各有優(yōu)缺點(diǎn)。單從控制系統(tǒng)本身來講，永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制回路少，控制簡單，但要求逆變器容量大。而雙饋型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制回路多，控制復(fù)雜些，但控制靈活，尤其是對有功、無功的控制，而且逆變器容量小得多。雙饋型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組與永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的綜合比較：風(fēng)電機(jī)的運(yùn)行控制無功補(bǔ)償控制由于異步發(fā)電機(jī)要從電網(wǎng)吸收無功功率，使風(fēng)電機(jī)組的功率因數(shù)降低，而并網(wǎng)運(yùn)行的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組一般要求其功率因數(shù)達(dá)到0.99以上，所以必須用電容器組進(jìn)行無功補(bǔ)償.由于風(fēng)速變化的隨機(jī)性，在達(dá)到額定功率前，發(fā)電機(jī)的輸出功率大小是隨機(jī)變化的，因此對補(bǔ)償電容的投入與切除需要進(jìn)行自動控制，由計(jì)算機(jī)根據(jù)輸出無功功率的變化，控制補(bǔ)償電容器分段投入或切除，保證功率因數(shù)達(dá)到要求。對于雙饋發(fā)電機(jī)，是直接由控制系統(tǒng)控制和調(diào)節(jié)無功功率的。偏航與自動解纜控制自動對風(fēng)正常運(yùn)行時(shí)偏航控制系統(tǒng)自動對風(fēng)，即當(dāng)機(jī)艙偏離風(fēng)向一定角度時(shí)，控制系統(tǒng)發(fā)出向左或向右調(diào)向的指令，機(jī)艙開始對風(fēng)，當(dāng)達(dá)到允許的誤差范圍內(nèi)時(shí)，自動對風(fēng)停止。自動解纜當(dāng)機(jī)艙向同一方向累計(jì)偏轉(zhuǎn)2.3圈后，若此時(shí)風(fēng)速小于風(fēng)電機(jī)組啟動風(fēng)速且無功率輸出，則停機(jī)，控制系統(tǒng)使機(jī)艙反方向旋轉(zhuǎn)2.3圈解繞；若此時(shí)機(jī)組有功率輸出，則暫不自動解繞；若機(jī)艙繼續(xù)向同一方向偏轉(zhuǎn)累計(jì)達(dá)3圈時(shí)，則控制停機(jī)，解繞；若因故障自動解繞未成功，在扭纜達(dá)4圈時(shí)，扭纜機(jī)械開關(guān)將動作，此時(shí)報(bào)告扭纜故障，自動停機(jī)；等待人工解纜操作。風(fēng)輪保護(hù)當(dāng)有特大強(qiáng)風(fēng)發(fā)生時(shí)，停機(jī)并釋放葉尖阻尼板，槳距調(diào)到最大，偏航90度背風(fēng)，以保護(hù)風(fēng)輪免受損壞。停機(jī)控制當(dāng)控制器發(fā)出正常停機(jī)指令后，風(fēng)電機(jī)組將按下列程序停機(jī)：①切除補(bǔ)償電容器；②釋放葉尖阻尼板；③發(fā)電機(jī)脫網(wǎng)；④測量發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速下降到設(shè)定值后，投入機(jī)械剎車；⑤若出現(xiàn)停車故障則收槳，機(jī)艙偏航如90度背風(fēng)。當(dāng)出現(xiàn)緊急停機(jī)故障時(shí)，執(zhí)行如不停機(jī)操作：首先切除補(bǔ)償電容器，葉尖阻尼板動作，延時(shí)0.3秒后卡鉗閘動作。檢測瞬時(shí)功率為負(fù)或發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速小于同步速時(shí)，發(fā)電機(jī)解列（脫網(wǎng)），若制動時(shí)間超過20秒，轉(zhuǎn)速仍未降到某設(shè)定值，則收槳，機(jī)艙偏航90度背風(fēng)。安全保護(hù)控制系統(tǒng)是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組核心部件，是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組安全運(yùn)行根本保證，所以為了提高風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行安全性，必須考慮控制系統(tǒng)的安全性和可靠性問題。控制系統(tǒng)的安全保護(hù)組成：雷電安全保護(hù)多數(shù)風(fēng)機(jī)都安裝在山谷的風(fēng)口處、山頂上、空曠的草地、海邊海島等，易受雷擊，安裝在多雷雨區(qū)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組受雷擊的可能性更大，其控制系統(tǒng)大多為計(jì)算機(jī)和電子器件，最容易因雷電感應(yīng)造成過電壓損壞，因此需要考慮防雷問題。一般使用避雷器或防雷組件吸收雷電波。當(dāng)雷電擊中電網(wǎng)中的設(shè)備后，大電流將經(jīng)接地點(diǎn)泄入地網(wǎng)，使接地點(diǎn)電位大大升高，若控制設(shè)備接地點(diǎn)靠近雷擊大電流的入地點(diǎn)，則電位將隨之升高，會在回路中形成共模干擾，引起過電壓，嚴(yán)重時(shí)會造成相關(guān)設(shè)備絕緣擊穿。根據(jù)國外風(fēng)場的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，風(fēng)電場因雷擊而損壞的主要風(fēng)電機(jī)部件是控制系統(tǒng)和通訊系統(tǒng)。雷擊事故中的40%?50%涉及到風(fēng)電機(jī)控制系統(tǒng)的損壞，15%?25%涉及到通訊系統(tǒng)，15%?20%涉及到風(fēng)機(jī)葉片，5%涉及到發(fā)電機(jī)。我國一些風(fēng)場統(tǒng)計(jì)雷擊損壞的部件主要也是控制系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)的通訊部件。這說明以電纜傳輸?shù)??20mA電流環(huán)通信方式和RS485串行通信方式由于通訊線長，分布廣，部件多，最易受到雷擊，而控制部件大部分是弱電器件，耐過壓能力低，易造成部件損壞。防雷是一個系統(tǒng)工程，不能僅僅從控制系統(tǒng)來考慮，需要在風(fēng)電場整體設(shè)計(jì)上考慮，采取多層防護(hù)措施。運(yùn)行安全保護(hù)大風(fēng)安全保護(hù)：一般風(fēng)速達(dá)到25米/秒（10分鐘）即為停機(jī)風(fēng)速，機(jī)組必須按照安全程序停機(jī)，停機(jī)后，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組必須90度對風(fēng)控制。參數(shù)越限保護(hù)：各種采集、監(jiān)控的量根據(jù)情況設(shè)定有上、下限值，當(dāng)數(shù)據(jù)達(dá)到限定值時(shí)，控制系統(tǒng)根據(jù)設(shè)定好的程序進(jìn)行自動處理。過壓過流保護(hù)：當(dāng)裝置元件遭到瞬間高壓沖擊和電流過流時(shí)所進(jìn)行的保護(hù)。通常采用隔離、限壓、高壓瞬態(tài)吸收元件、過流保護(hù)器等震動保護(hù)：機(jī)組應(yīng)設(shè)有三級震動頻率保護(hù)，震動球開關(guān)、震動頻率上限1、震動頻率極限2，當(dāng)開關(guān)動作時(shí)，控制系統(tǒng)將分級進(jìn)行處理。開機(jī)關(guān)機(jī)保護(hù)：設(shè)計(jì)機(jī)組開機(jī)正常順序控制，確保機(jī)組安全。在小風(fēng)、大風(fēng)、故障時(shí)控制機(jī)組按順序停機(jī)。電網(wǎng)掉電保護(hù)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組離開電網(wǎng)的支持是無法工作的，一旦有突發(fā)故障而停電時(shí)，控制器的計(jì)算機(jī)由于失電會立即終止運(yùn)行，并失去對風(fēng)機(jī)的控制，控制葉尖氣動剎車和機(jī)械剎車的電磁閥就會立即打開，液壓系統(tǒng)會失去壓力，制動系統(tǒng)動作，執(zhí)行緊急停機(jī)。緊急停機(jī)意味著在極短的時(shí)間內(nèi)，風(fēng)機(jī)的制動系統(tǒng)將風(fēng)機(jī)葉輪轉(zhuǎn)數(shù)由運(yùn)行時(shí)的額定轉(zhuǎn)速變?yōu)榱?。大型的機(jī)組在極短的時(shí)間內(nèi)完成制動過程，將會對機(jī)組的制動系統(tǒng)、齒輪箱、主軸和葉片以及塔架產(chǎn)生強(qiáng)烈的沖擊。緊急停機(jī)的設(shè)置是為了在出現(xiàn)緊急情況時(shí)保護(hù)風(fēng)電機(jī)組安全的。然而，電網(wǎng)故障無須緊急停機(jī)；突然停電往往出現(xiàn)在天氣惡劣、風(fēng)力較強(qiáng)時(shí)，緊急停機(jī)將會對風(fēng)機(jī)的壽命造成一定影響。另外風(fēng)機(jī)主控制計(jì)算機(jī)突然失電就無法將風(fēng)機(jī)停機(jī)前的各項(xiàng)狀態(tài)參數(shù)及時(shí)存儲下來，這樣就不利于迅速對風(fēng)機(jī)發(fā)生的故障作出判斷和處理。針對上述情況，可以在控制系統(tǒng)電源中加設(shè)在線UPS后備電源，這樣當(dāng)電網(wǎng)突然停電時(shí)，UPS自動投入，為風(fēng)電機(jī)控制系統(tǒng)提供電力，使風(fēng)電控制系統(tǒng)按正常程序完成停機(jī)過程。緊急停機(jī)安全鏈保護(hù)系統(tǒng)的安全鏈?zhǔn)仟?dú)立于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的硬件保護(hù)措施，即使控制系統(tǒng)發(fā)生異常，也不會影響安全鏈的正常動作。安全鏈?zhǔn)菍⒖赡軐︼L(fēng)力發(fā)電機(jī)造成致命傷害的超常故障串聯(lián)成一個回路，當(dāng)安全鏈動作后將引起緊急停機(jī)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)失電，機(jī)組瞬間脫網(wǎng)，控制系統(tǒng)在3秒左右，將機(jī)組平穩(wěn)停止，從而最大限度地保證機(jī)組的安全。發(fā)生下列故障時(shí)將觸發(fā)安全鏈：葉輪過速、機(jī)組部件損壞、機(jī)組振動、扭纜、電源失電、緊急停機(jī)按鈕動作。微機(jī)控制器抗干擾保護(hù)風(fēng)電場控制系統(tǒng)的主要干擾源有：工業(yè)干擾：如高壓交流電場、靜電場、電弧、可控硅等，自然界干擾：雷電沖擊、各種靜電放電、磁爆等；高頻干擾：微波通訊。無線電信號、雷達(dá)等。這些干擾通過直接輻射或由某些電氣回路傳導(dǎo)進(jìn)入的方式進(jìn)入到控制系統(tǒng)，干擾控制系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性。從干擾的種類來看，可分為交變脈沖干擾和單脈沖干擾兩種，它們均以電或磁的形式干擾控制系統(tǒng)。參考國家(國際)關(guān)于電磁兼容(EMC)的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，風(fēng)電場控制設(shè)備也應(yīng)滿足相關(guān)要求。如：GB/T13926.1(IEC8011)工業(yè)過程測量和控制裝置的電磁兼容性總論GB/T13926.2(IEC8011)工業(yè)過程測量和控制裝置的電磁兼容性靜電放電要求GB/T13926.3(IEC8011)工業(yè)過程測量和控制裝置的電磁兼容性輻射電磁場要求GB/T13926.4(IEC8011)工業(yè)過程測量和控制裝置的電磁兼容性電快速瞬變脈沖群要求。并應(yīng)通過相關(guān)行業(yè)根根標(biāo)準(zhǔn)GB/T17626(IEC61000)進(jìn)行的檢測。以保證設(shè)備的可靠性。接地保護(hù)接地保護(hù)是非常重要的環(huán)節(jié)。良好的接地將確保控制系統(tǒng)免受不必要的損害。在整個控制系統(tǒng)中通常采用以下幾種接地方式，來達(dá)到安全保護(hù)的目的。工作接地、保護(hù)接地、防雷接地、防靜電接地、屏蔽接地。接地的主要作用一方面是為保證電器設(shè)備安全運(yùn)行，另一方面是防止設(shè)備絕緣被破壞時(shí)可能帶電，以致危及人身安全。同時(shí)能使保護(hù)裝置迅速切斷故障回路，防止故障擴(kuò)大。要使風(fēng)電機(jī)組可靠運(yùn)行，需要在風(fēng)電機(jī)組控制系統(tǒng)的保護(hù)功能設(shè)計(jì)上加以重視。在設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的時(shí)候，往往更注重系統(tǒng)的最優(yōu)化設(shè)計(jì)和提高可利用率，然而進(jìn)行這些設(shè)計(jì)的前提條件卻是風(fēng)電機(jī)組控制系統(tǒng)的安全保護(hù)，只有在確保機(jī)組安全運(yùn)行的前提下，我們才可以討論機(jī)組的最優(yōu)化設(shè)計(jì)、提高可利用率等。因此，控制系統(tǒng)具備完善的保護(hù)功能，是風(fēng)電機(jī)組安全運(yùn)行的首要保證。風(fēng)電場的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)風(fēng)電場計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)分中央監(jiān)控系統(tǒng)和遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，系統(tǒng)主要由監(jiān)控計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)傳輸介質(zhì)、信號轉(zhuǎn)換模塊、監(jiān)控軟件等組成。中央監(jiān)控系統(tǒng)的功能是：對風(fēng)力發(fā)電機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測、遠(yuǎn)程控制、故障報(bào)警、數(shù)據(jù)記錄、數(shù)據(jù)報(bào)表、曲線生成等。風(fēng)機(jī)控制器目前風(fēng)電場所采用的風(fēng)電機(jī)組都是以大型并網(wǎng)型機(jī)組為主，各機(jī)組有自己的控制系統(tǒng)，用來采集機(jī)組數(shù)據(jù)及狀態(tài)，通過計(jì)算、分析、判斷而控制機(jī)組的啟動、停機(jī)、調(diào)向、剎車和開啟油泵等一系列控制和保護(hù)動作，能使單臺風(fēng)力發(fā)電機(jī)組實(shí)現(xiàn)全部自動控制，無需人為干預(yù)。目前國內(nèi)監(jiān)控系統(tǒng)的下位機(jī)是指風(fēng)電機(jī)組的控制器。對于每臺風(fēng)力發(fā)電機(jī)組來說，即使沒有上位機(jī)的參與，也能安全正確地工作。所以相對于整個監(jiān)控系統(tǒng)來說，下位機(jī)控制系統(tǒng)是一個子系統(tǒng)，具有在各種異常工況下單獨(dú)處理風(fēng)電機(jī)組故障，保證風(fēng)電機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行的能力。從整個風(fēng)電場的運(yùn)行管理來說，每臺風(fēng)電機(jī)組的下位控制器都應(yīng)具有與上位機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的功能，使上位機(jī)能隨時(shí)了解下位機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)并對其進(jìn)行常規(guī)的管理性控制，為風(fēng)電場的管理提供方便。因此，下位機(jī)控制器必須使各自的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組可靠地工作，同時(shí)具有與上位機(jī)通訊聯(lián)系的專用通訊接口。國外進(jìn)口的風(fēng)機(jī)控制器主機(jī)一般采用專門設(shè)計(jì)的工業(yè)計(jì)算機(jī)或單板機(jī)。也有采用可編程控制器（PLC）。國內(nèi)生產(chǎn)的一般較多采用可編程控制器（如西門子S7-300）,這樣硬件的可靠性和穩(wěn)定性好，尤其是對于海上風(fēng)電維護(hù)不便，更需要高可靠的控制器。PLC模塊化的結(jié)構(gòu)方便組成各種所需單元。控制器之間的聯(lián)接也很方便，易于構(gòu)成主從式分散控制系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)負(fù)責(zé)管理各風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)行數(shù)據(jù)、狀態(tài)、保護(hù)裝置動作情況、故障類型等。為了實(shí)現(xiàn)上述功能，下位機(jī)（風(fēng)機(jī)控制器）控制系統(tǒng)應(yīng)能將機(jī)組的數(shù)據(jù)、狀態(tài)和故障情況等通過專用的通訊裝置和接口電路與中央控制器的上位計(jì)算機(jī)通訊，同時(shí)上位機(jī)應(yīng)能向下位機(jī)傳達(dá)控制指令，由下位機(jī)的控制系統(tǒng)執(zhí)行相應(yīng)的動作，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控功能。中央監(jiān)控系統(tǒng)一般運(yùn)行在位于中央控制室的一臺通用PC機(jī)或工控機(jī)上，通過與分散在風(fēng)電場上的每臺風(fēng)力機(jī)就地控制系統(tǒng)進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)對全場風(fēng)力機(jī)的集群監(jiān)控。風(fēng)電場中央監(jiān)控機(jī)與風(fēng)力機(jī)就地控制系統(tǒng)之間的通信屬于較遠(yuǎn)距離的一對多通信。國內(nèi)現(xiàn)有的風(fēng)電場中央監(jiān)控系統(tǒng)一般采用RS485串行通信方式和4?20mA電流環(huán)通信方式。比較先進(jìn)的通訊方式還有PROFIBUS通信方式、工業(yè)以太網(wǎng)通信方式等。上述各種通訊方式能夠完成風(fēng)電場中央監(jiān)控系統(tǒng)中的通信問題，但具有各自的特點(diǎn)，主要通信方式簡要對比如下：監(jiān)控系統(tǒng)軟件目前，我國各大風(fēng)電場在引進(jìn)國外風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的同時(shí)，一般也都配有相應(yīng)的監(jiān)控系統(tǒng)，但各有自己的設(shè)計(jì)思路和通訊規(guī)約，致使風(fēng)電場監(jiān)控技術(shù)互不兼容。同時(shí)，控制界面全部是英文的也不利于運(yùn)行人員操作。如果一個風(fēng)電場中有多個廠家的多種機(jī)型的風(fēng)電機(jī)組的話，就會給風(fēng)電場的運(yùn)行管理造成一定困難。如內(nèi)蒙輝騰錫勒風(fēng)電廠就有約5種的監(jiān)控軟件。因此，國家在科技攻關(guān)計(jì)劃中除了對大型風(fēng)電機(jī)組進(jìn)行攻關(guān)外，也把風(fēng)電場的監(jiān)控系統(tǒng)列入攻關(guān)計(jì)劃，以期開發(fā)出適合我國風(fēng)電場運(yùn)行管理的監(jiān)控系統(tǒng)。目前也有一些國產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)開發(fā)成功并投入運(yùn)行。如：新疆風(fēng)能有限責(zé)任公司的“通用風(fēng)電場中央及遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)”。風(fēng)電場的監(jiān)控軟件應(yīng)具有如下功能：①友好的控制界面。在編制監(jiān)控軟件時(shí)，應(yīng)充分考慮到風(fēng)電場運(yùn)行管理的要求，應(yīng)當(dāng)使用中文萊單，使操作簡單，盡可能為風(fēng)電場的管理提供方便。②能夠顯示各臺機(jī)組的運(yùn)行數(shù)據(jù)，比如每臺機(jī)組的瞬時(shí)發(fā)電功率、累計(jì)發(fā)電量、發(fā)電小時(shí)數(shù)、風(fēng)輪及電機(jī)的轉(zhuǎn)速和風(fēng)速、風(fēng)向等，將下位機(jī)的這些數(shù)據(jù)調(diào)入到上位機(jī)，在顯示器上顯示出來，必要時(shí)還應(yīng)當(dāng)用曲線或圖表的形式直觀地顯示出來。③顯示各風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)。如開機(jī)、停車、調(diào)向、手/自動控制以及發(fā)電機(jī)工作情況。通過各風(fēng)電機(jī)組的狀態(tài)了解整個風(fēng)電場的運(yùn)行情況，這對整個風(fēng)電場的管理是十分重要的。④能夠及時(shí)顯示各機(jī)組運(yùn)行過程中發(fā)生的故障。在顯示故障時(shí)，應(yīng)能顯示出故障的類型及發(fā)生時(shí)間，以便運(yùn)行人員及時(shí)處理和消除故障，保證風(fēng)電機(jī)組的安全和持續(xù)運(yùn)行。⑤能夠?qū)︼L(fēng)電機(jī)組實(shí)現(xiàn)集中控制。值班員在集中控制室內(nèi)，就能對下位機(jī)進(jìn)行狀態(tài)設(shè)置和控制，如開機(jī)、停機(jī)、左右調(diào)向等。但這類操作必須有一定的權(quán)限，以保證整個風(fēng)電場的運(yùn)行安全。⑥歷史記錄。監(jiān)控軟件應(yīng)當(dāng)具有運(yùn)行數(shù)據(jù)的定時(shí)打印和人工即時(shí)打印以及故障自動記錄的功能，以便隨時(shí)查看風(fēng)電場運(yùn)行狀況的歷史記錄情況。監(jiān)控軟件的開發(fā)應(yīng)盡可能在現(xiàn)有工業(yè)控制軟件的基礎(chǔ)上進(jìn)行二次開發(fā)，這樣一方面可以縮短開發(fā)周期，另一方面現(xiàn)有的工業(yè)控制軟件技術(shù)成熟、應(yīng)用廣泛，因此穩(wěn)定性好。隨著軟件的升級而方便地升級。而直接從底層開發(fā)的監(jiān)控軟件如果沒有強(qiáng)大的軟件隊(duì)伍，和經(jīng)驗(yàn)豐富的軟件人員很難與之相比。遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)功能：實(shí)時(shí)查看就地風(fēng)機(jī)運(yùn)行情況、數(shù)據(jù)記錄。實(shí)際上只要通訊網(wǎng)連通，理論上遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)的功能和中央監(jiān)控系統(tǒng)一樣。但是為了安全起見目前國內(nèi)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)只完成監(jiān)視功能，隨著技術(shù)的發(fā)展，無人值班風(fēng)電場的推出，遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)將發(fā)揮更大作用。遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)通訊網(wǎng)絡(luò)又是關(guān)鍵環(huán)節(jié)，根據(jù)國家經(jīng)貿(mào)委關(guān)于“電網(wǎng)和電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)及調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)規(guī)定”，電力監(jiān)控系統(tǒng)和電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)均不得和互聯(lián)網(wǎng)相連。因此遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)通常只能使用專線或電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)?？紤]到實(shí)際情況和需要，現(xiàn)在實(shí)現(xiàn)的風(fēng)電場遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)一般采用電話線進(jìn)行通訊。風(fēng)力發(fā)電和電網(wǎng)的聯(lián)接近年來大規(guī)模風(fēng)力發(fā)電場的數(shù)量大幅度增加。由于風(fēng)場大都位于海面上，或遙遠(yuǎn)的鄉(xiāng)村、山區(qū)，如何將風(fēng)場連接至電網(wǎng)是投資風(fēng)力發(fā)電時(shí)一個重要的考慮因素。如果是海上風(fēng)場，這個因素更為重要。除了建設(shè)需要考慮的問題外，對電力系統(tǒng)穩(wěn)定的影響也是需要考慮的重要因素。隨著風(fēng)電場的容量越來越大，對電力系統(tǒng)的影響也越來越明顯，研究風(fēng)電并網(wǎng)后對系統(tǒng)的影響己成為重要課題。風(fēng)電的隨機(jī)性使風(fēng)電廠輸入系統(tǒng)的有功功率處于不易控制的變化之中，相應(yīng)地風(fēng)電場吸收的無功功率也處于變化之中。在系統(tǒng)重負(fù)荷或者臨近功率極限運(yùn)行時(shí)，風(fēng)速的突然變化將成為系統(tǒng)電壓失穩(wěn)的擾動。風(fēng)電場所在地區(qū)往往遠(yuǎn)離負(fù)荷中心，處于供電網(wǎng)絡(luò)的末端，而且需要消耗感性無功，系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定問題更加突出。在風(fēng)電場規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)，通常根據(jù)電力系統(tǒng)確定一個風(fēng)電場的最大容量，但是不同廠家、型號的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的功率曲線不同，無功電壓特性也不同。目前國內(nèi)采用的雙饋機(jī)組可以根據(jù)需要調(diào)節(jié)無功，對系統(tǒng)來說起到了一定的穩(wěn)壓作用。風(fēng)電也給發(fā)電和運(yùn)行計(jì)劃的制定帶來很多困難，需要重新評估系統(tǒng)的發(fā)電可靠性，分析風(fēng)電的容量可信度，研究新的無功調(diào)度及電壓控制策略以保證風(fēng)電場和整個系統(tǒng)的電壓水平及無功平衡，以及對孤立系統(tǒng)的穩(wěn)定性影響等。風(fēng)力發(fā)電機(jī)的并網(wǎng)風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域要解決的一個很重要的問題是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的并網(wǎng)問題。目前在國內(nèi)和國外大量采用的是交流異步發(fā)電機(jī)，其并網(wǎng)方法也根據(jù)電機(jī)的容量不同和控制方式不同而變化。異步發(fā)電機(jī)并入網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，是靠滑差率來調(diào)整負(fù)荷的，其輸出的功率與轉(zhuǎn)速近乎成線性關(guān)系,因此對機(jī)組的調(diào)速要求不像同步發(fā)電機(jī)那么嚴(yán)格和精確，只要檢測到轉(zhuǎn)速接近同步轉(zhuǎn)速時(shí)就可并網(wǎng)，但異步發(fā)電機(jī)在并網(wǎng)瞬間會出現(xiàn)較大的沖擊電流（約為異步發(fā)電機(jī)額定電流的4~7倍），并使電網(wǎng)電壓瞬時(shí)下降。隨著風(fēng)力發(fā)電機(jī)組單機(jī)容量的不斷增大，這種沖擊電流對發(fā)電機(jī)自身部件的安全及對電網(wǎng)的影響也愈加嚴(yán)重。過大的沖擊電流，有可能使發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)連接的主回路中的自動開關(guān)斷開；而電網(wǎng)電壓的較大幅度下降，則可能會使電壓保護(hù)回路動作，從而導(dǎo)致異步發(fā)電機(jī)根本不能并網(wǎng)。當(dāng)前在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中采用的異步發(fā)電機(jī)并網(wǎng)方法有以下幾種。1.直接并網(wǎng)這種并網(wǎng)方法要求在并網(wǎng)時(shí)發(fā)電機(jī)的相序與電網(wǎng)的相序相同，當(dāng)風(fēng)力驅(qū)動的異步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速接近同步轉(zhuǎn)速（達(dá)到99%?100%同步轉(zhuǎn)速）時(shí)即可并入電網(wǎng)；自動并網(wǎng)的信號由測速裝置給出，而后者通過自動空氣開關(guān)合閘完成并網(wǎng)過程。這種并網(wǎng)方式比同步發(fā)電機(jī)的準(zhǔn)同步并網(wǎng)簡單，并網(wǎng)容易。但直接并網(wǎng)時(shí)會出現(xiàn)較大的沖擊電流4?5倍發(fā)電機(jī)額定電流），電網(wǎng)電壓瞬時(shí)嚴(yán)重下降，因此這種并網(wǎng)方法只適用于異步發(fā)電機(jī)容量在百千瓦級以下或電網(wǎng)容量較大的情況下。中國最早引進(jìn)的55KW風(fēng)力發(fā)電機(jī)組及自行研制的50KW風(fēng)力發(fā)電機(jī)組都是采用這種方法并網(wǎng)的。準(zhǔn)同期并網(wǎng)與同步發(fā)電機(jī)準(zhǔn)同步并網(wǎng)方式相同，在轉(zhuǎn)速接近同步轉(zhuǎn)速時(shí)，先用電容勵磁，建立額定電壓，然后對已勵磁建立的發(fā)電機(jī)電壓和頻率進(jìn)行調(diào)節(jié)和校正，使其與系統(tǒng)同步。當(dāng)發(fā)電機(jī)的電壓、頻率、相位與系統(tǒng)一致時(shí)，將發(fā)電機(jī)投入電網(wǎng)運(yùn)行。采用這種方式，若按傳統(tǒng)的步驟經(jīng)整步到同步并網(wǎng)，則仍須要高精度的調(diào)速器和整步、同期設(shè)備，不僅要增加機(jī)組的造價(jià)，而且從整步達(dá)到準(zhǔn)同步并網(wǎng)所花費(fèi)的時(shí)間很長，這是我們所不希望的。該并網(wǎng)方式合閘瞬間盡管沖擊電流很小，但必須控制在最大允許的轉(zhuǎn)矩范圍內(nèi)運(yùn)行，以免造成網(wǎng)上飛車。由于它對系統(tǒng)電壓影響極小，所以適合于電網(wǎng)容量比風(fēng)力發(fā)電機(jī)組大不了幾倍的地方使用。降壓并網(wǎng)這種并網(wǎng)方法是在異步電機(jī)與電網(wǎng)之間串接電阻或電抗器，或者接入自耦變壓器，以達(dá)到降低并網(wǎng)合閘瞬間沖擊電流幅值及電網(wǎng)電壓下降的幅度。因?yàn)殡娮?、電抗器等元件要消耗功率，在發(fā)電機(jī)并入電網(wǎng)以后，進(jìn)入穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，必須將其迅速切除，這種并網(wǎng)方法適用于百千瓦級以上，容量較大的機(jī)組，顯見這種并網(wǎng)方法的經(jīng)濟(jì)性較差，中國引進(jìn)的200KW異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，就是采用這種并網(wǎng)方式，并網(wǎng)時(shí)發(fā)電機(jī)每相繞組與電網(wǎng)之間皆串接有大功率電阻。軟并網(wǎng)這種并網(wǎng)方法是在異步發(fā)電機(jī)定子與電網(wǎng)之間通過每相串入一只雙向晶閘管連接起來，三相均有晶閘管控制。接入雙向晶閘管的目的是將發(fā)電機(jī)并網(wǎng)瞬間的沖擊電流控制在允許的限度內(nèi)。其并網(wǎng)過程：當(dāng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組接收到由控制系統(tǒng)內(nèi)微處理機(jī)發(fā)出的啟動命令后，先檢查發(fā)電機(jī)的相序與電網(wǎng)的相序是否一致，若相序正確，則發(fā)出風(fēng)力發(fā)電機(jī)組開始啟動的命令。當(dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速接近同步轉(zhuǎn)速時(shí)（約為99%~100%同步轉(zhuǎn)速），雙向晶閘管的控制角同時(shí)逐步打開，異步發(fā)電機(jī)即通過晶閘管平穩(wěn)地并入電網(wǎng)；隨著發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速繼續(xù)升高，電機(jī)的滑差率逐漸趨于零，當(dāng)滑差率為零時(shí)，并網(wǎng)自動開關(guān)動作，雙向晶閘管被短接，異步發(fā)電機(jī)的輸出電流將不再經(jīng)雙向晶閘管，而是通過已閉合的自動開關(guān)直接流入電網(wǎng)。在發(fā)電機(jī)并網(wǎng)后，應(yīng)立即在發(fā)電機(jī)端并入補(bǔ)償電容，將發(fā)電機(jī)的功率因數(shù)（COS?）提高到0.95以上。這種軟并網(wǎng)方法的特點(diǎn)是通過控制晶閘管的導(dǎo)通角，將發(fā)電機(jī)并網(wǎng)瞬間的沖擊電流值限制在規(guī)定的范圍內(nèi)（一般為1.5倍額定電流以下，從而得到一個平滑的并網(wǎng)暫態(tài)過程。通過晶閘管軟并網(wǎng)方法將風(fēng)力驅(qū)動的異步發(fā)電機(jī)并入電網(wǎng)是目前國內(nèi)外中型及大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中普遍采用的，中國引進(jìn)和自行開發(fā)研制生產(chǎn)的250KW、300KW、600KW的并網(wǎng)型異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，都是采用這種并網(wǎng)技術(shù)。并網(wǎng)后需要關(guān)注的主要問題電能質(zhì)量根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)，對電能質(zhì)量的要求有五個方面：電網(wǎng)高次諧波、電壓閃變與電壓波動、三相電壓及電流不平衡、電壓偏差、頻率偏差。風(fēng)電機(jī)組對電網(wǎng)產(chǎn)生影響的主要有高次諧波和電壓閃變與電壓波動。電壓閃變風(fēng)力發(fā)電機(jī)組大多采用軟并網(wǎng)方式，但是在啟動時(shí)仍然會產(chǎn)生較大的沖擊電流。當(dāng)風(fēng)速超過切出風(fēng)速時(shí)，風(fēng)機(jī)會從額定出力狀態(tài)自動退出運(yùn)行。如果整個風(fēng)電場所有風(fēng)機(jī)幾乎同時(shí)動作，這種沖擊對配電網(wǎng)的影響十分明顯。容易造成電壓閃變與電壓波動。諧波污染風(fēng)電給系統(tǒng)帶來諧波的途徑主要有兩種。一種是風(fēng)機(jī)本身配備的電力電子裝置可能帶來諧波問題。對于直接和電網(wǎng)相連的恒速風(fēng)機(jī)，軟啟動階段要通過電力電子裝置與電網(wǎng)相連，因此會產(chǎn)生一定的諧波，不過過程很短。對于變速風(fēng)機(jī)是通過整流和逆變裝置接入系統(tǒng)，如果電力電子裝置的切換頻率恰好在產(chǎn)生諧波的范圍內(nèi)，則會產(chǎn)生很嚴(yán)重的諧波問題，不過隨著電力電子器件的不斷改進(jìn)，這個問題也在逐步得到解決。另一種是風(fēng)機(jī)的并聯(lián)補(bǔ)償電容器可能和線路電抗發(fā)生諧振，在實(shí)際運(yùn)行中，曾經(jīng)觀測到在風(fēng)電場出口變壓器的低壓側(cè)產(chǎn)生大量諧波的現(xiàn)象。當(dāng)然與閃變問題相比，風(fēng)電并網(wǎng)帶來的諧波問題不是很嚴(yán)重。電網(wǎng)穩(wěn)定性在風(fēng)電的領(lǐng)域，經(jīng)常遇到的一個的難題是：薄弱的電網(wǎng)短路容量、電網(wǎng)電壓的波動和風(fēng)力發(fā)電機(jī)的頻繁掉線。尤其是越來越多的大型風(fēng)電機(jī)組并網(wǎng)后，對電網(wǎng)的影響更大。在過去的20年間，風(fēng)電場的主要特點(diǎn)是采用感應(yīng)發(fā)電機(jī)，裝機(jī)規(guī)模較小，與配電網(wǎng)直接相連，對系統(tǒng)的影響主要表現(xiàn)為電能質(zhì)量。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，大量新型大容量風(fēng)力發(fā)電機(jī)組開始投入運(yùn)行，風(fēng)電場裝機(jī)達(dá)到可以和常規(guī)機(jī)組相比的規(guī)模，直接接入輸電網(wǎng)，與風(fēng)電場并網(wǎng)有關(guān)的電壓、無功控制、有功調(diào)度、靜態(tài)穩(wěn)定和動態(tài)穩(wěn)定等問題越來越突出。這需要對電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性進(jìn)行計(jì)算、評估。要根據(jù)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，負(fù)荷情況，決定最大的發(fā)電量和系統(tǒng)在發(fā)生故障時(shí)的穩(wěn)定性。國內(nèi)外對電網(wǎng)穩(wěn)定性都非常重視，開展了不少關(guān)于風(fēng)電并網(wǎng)運(yùn)行與控制技術(shù)方面的研究。風(fēng)電場大多采用感應(yīng)發(fā)電機(jī)，需要系統(tǒng)提供無功支持，否則有可能導(dǎo)致小型電網(wǎng)的電壓失穩(wěn)。采用異步發(fā)電機(jī)，除非采取必要的預(yù)防措施，如動態(tài)無功補(bǔ)償、否則會造成線損增加，送電距離遠(yuǎn)的末端用戶電壓降低。電網(wǎng)穩(wěn)定性降低，在發(fā)生三相接地故障，都將導(dǎo)致全網(wǎng)的電壓崩潰。由于大型電網(wǎng)具有足夠的備用容量和調(diào)節(jié)能力，一般不必考慮風(fēng)電進(jìn)入引起頻率穩(wěn)定性問題。但是對于孤立運(yùn)行的小型電網(wǎng)，風(fēng)電帶來的頻率偏移和穩(wěn)定性問題是不容忽視的。由于變頻技術(shù)的發(fā)展，我們可以利用交直-交的變頻調(diào)節(jié)裝置的控制功能很容易地根據(jù)電網(wǎng)采集到的線路電壓波動的情況、功率因數(shù)的狀況等、和電網(wǎng)的要求，來調(diào)節(jié)和控制變頻裝置的頻率、相位角和幅值使之達(dá)到調(diào)節(jié)電網(wǎng)的功率因數(shù)，為弱電網(wǎng)提供無功能量的要求。發(fā)電計(jì)劃與調(diào)度傳統(tǒng)的發(fā)電計(jì)劃基于電源的可靠性以及負(fù)荷的可預(yù)測性，以這兩點(diǎn)為基礎(chǔ)，發(fā)電計(jì)劃的制定和實(shí)施有了可靠的保證。但是，如果系統(tǒng)內(nèi)含有風(fēng)電場，因?yàn)轱L(fēng)電場出力的預(yù)測水平還達(dá)不到工程實(shí)用的程度，發(fā)電計(jì)劃的制定變得困難起來。如果把風(fēng)電場看做負(fù)的負(fù)荷，不具有可預(yù)測性；如果把它看做電源，可靠性沒有保證。正因?yàn)槿绱耍斜匾獙L(fēng)電場電力系統(tǒng)的運(yùn)行計(jì)劃進(jìn)行研究。風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)以后，如果電力系統(tǒng)的運(yùn)行方式不相應(yīng)地做出調(diào)整和優(yōu)化,系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)能力將不足以跟蹤風(fēng)電功率的大幅度、咼頻率的波動，系統(tǒng)的電能質(zhì)量和動態(tài)穩(wěn)定性將受到顯著影響，這些因素反過來會限制系統(tǒng)準(zhǔn)入的風(fēng)電功率水平，因此有必要對電力系統(tǒng)傳統(tǒng)的運(yùn)行方式和控制手段做出適當(dāng)?shù)母倪M(jìn)和調(diào)整，研究隨機(jī)的發(fā)電計(jì)劃算法，以便正確考慮風(fēng)電的隨機(jī)性和間歇性特性。風(fēng)電控制發(fā)展動態(tài)盡管目前風(fēng)電場大多還在使用恒速風(fēng)機(jī)，不少風(fēng)機(jī)廠商也在制造兆瓦級以上恒速風(fēng)機(jī)。但是有趨勢表明：未來幾年變漿距功率調(diào)節(jié)方式將取代定漿距功率調(diào)節(jié)方式；變速恒頻方式將取代恒速恒頻方式，以達(dá)到最大限度地提高風(fēng)能的利用效率。吏用變速風(fēng)機(jī)有多種方案可供選擇：采用通過電力電子裝置與電網(wǎng)相連的同步多極電機(jī)，取消風(fēng)機(jī)上常用的變速齒輪箱，減少風(fēng)機(jī)的故障率；或者采用雙饋感應(yīng)電機(jī)，實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)以最佳葉尖比運(yùn)行。由于電力電子元件的性能不斷提高，價(jià)格不斷下降，以IGBT為代表的新型電力電子器件的最大功率已經(jīng)達(dá)到MVA級，升關(guān)頻率達(dá)到10kHZ,脈定調(diào)制技術(shù)(PWM)的采用有效地抑制了電力電子器件容易帶來的諧波。如果把這些技術(shù)用于控制系統(tǒng)，可以屏蔽掉風(fēng)機(jī)固有的隨機(jī)特性對電網(wǎng)的

影響，提高捕獲風(fēng)能的效率，較少對槳葉和驅(qū)動軸的應(yīng)力損傷，降低空氣動力噪聲水平，改進(jìn)風(fēng)機(jī)運(yùn)行的靈活性。同樣，電力電子器件性能價(jià)格比的不斷提高為新型風(fēng)電機(jī)的應(yīng)用和新型控制系統(tǒng)的應(yīng)用提供了可能。比如：雙饋電機(jī)實(shí)現(xiàn)了對風(fēng)機(jī)速度和功率因數(shù)的控制。在風(fēng)速變化及風(fēng)機(jī)端電壓變化的情況下，保證風(fēng)機(jī)的穩(wěn)定高效運(yùn)行。還可以承擔(dān)有功及無功電壓調(diào)節(jié)的任務(wù)，在系統(tǒng)中起到常規(guī)發(fā)電機(jī)組的作用，這也是風(fēng)電發(fā)展到一定規(guī)模以后的必然要求。需要重點(diǎn)研究的內(nèi)容風(fēng)電機(jī)最優(yōu)控制方案、風(fēng)電機(jī)控制器可靠性研究、人性化中文界面監(jiān)控系統(tǒng)、風(fēng)機(jī)并網(wǎng)靜態(tài)穩(wěn)定和動態(tài)穩(wěn)定的研究和仿真計(jì)算、大功率IGBT逆變器、風(fēng)電設(shè)備防雷保護(hù)系統(tǒng)。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的噪聲控制摘要：簡要分析了風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的噪聲源，重點(diǎn)介紹了阻尼減振降噪控制和噪聲傳播降噪控制的原理和方法，提出風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的噪聲控制措施和方法。關(guān)鍵詞：風(fēng)力發(fā)電機(jī)阻尼減振噪聲控制0引言能源是現(xiàn)代社會和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)。在常規(guī)能源告急和全球生態(tài)環(huán)境惡化的雙重壓力下，風(fēng)能作為最有開發(fā)利用前景和技術(shù)最成熟的一種新能源和可再生能源之一，已成了全球能源工業(yè)關(guān)注的熱點(diǎn)。自二十世紀(jì)七十年代以來，風(fēng)能開發(fā)和利用在歐美發(fā)達(dá)國家發(fā)展非常迅速，風(fēng)力發(fā)電的技術(shù)也日趨成熟。中國國家計(jì)委于1996年3月制定了“乘風(fēng)計(jì)劃”，以風(fēng)力發(fā)電機(jī)的國產(chǎn)化來帶動風(fēng)電場建設(shè)的產(chǎn)業(yè)化。該計(jì)劃旨在采取技貿(mào)結(jié)合的形式，引進(jìn)國外先進(jìn)技術(shù)，通過消化吸收，達(dá)到自主開發(fā)，自行設(shè)計(jì)和制造大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)的能力【1】。風(fēng)能開發(fā)能減輕空氣污染和水污染，但如果處理不當(dāng)，則會增加噪聲污染。近幾年，隨著風(fēng)力發(fā)電機(jī)國產(chǎn)化程度的不斷擴(kuò)大，而我國制造業(yè)與歐美發(fā)達(dá)國家還有一定的差距，因此國產(chǎn)化風(fēng)力發(fā)電機(jī)振動噪聲問題逐漸顯現(xiàn)出來。風(fēng)力發(fā)電場附近居民對風(fēng)力發(fā)電機(jī)組產(chǎn)生大噪聲煩擾的投訴、申告也越來越多，甚至威脅到風(fēng)力發(fā)電機(jī)的正常國產(chǎn)產(chǎn)業(yè)化，因此，風(fēng)力發(fā)電機(jī)的減振降噪控制是非常重要和必要的。本文將重點(diǎn)討論阻尼減振降噪技術(shù)和噪聲傳播降噪技術(shù)在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組噪聲控制中的應(yīng)用。1噪聲源分析風(fēng)力發(fā)電機(jī)組工作過程中在風(fēng)及運(yùn)動部件的激勵下，葉片及機(jī)組部件產(chǎn)生了較大的噪聲，其噪聲源主要有：機(jī)械噪聲及結(jié)構(gòu)噪聲齒輪噪聲。嚙合的齒輪對或齒輪組，由于互撞和摩擦激起齒輪體的振動，而通過固體結(jié)構(gòu)輻射齒輪噪聲。軸承噪聲。由軸承內(nèi)相對運(yùn)動元件之間的摩擦和振動及轉(zhuǎn)動部件的不平衡或相對運(yùn)動元件之間的撞擊引起振動輻射產(chǎn)生噪聲。周期作用力激發(fā)的噪聲。由轉(zhuǎn)動軸等旋轉(zhuǎn)機(jī)械部件產(chǎn)生周期作用力激發(fā)的噪聲。電機(jī)噪聲。不平衡的電磁力使電機(jī)產(chǎn)生電磁振動，并通過固體結(jié)構(gòu)輻射電磁噪聲。

機(jī)械噪聲和結(jié)構(gòu)噪聲是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的主要噪聲源，而且對人的煩擾度最大。這部分噪聲是能夠控制的，其主要途徑是避免或減少撞擊力、周期力和摩擦力，如提高加工工藝和安裝精度，使齒輪和軸承保持良好的潤滑條件等。為減小機(jī)械部件的振動，可在接近力源的地方切斷振動傳遞的途徑，如以彈性連接代替剛性連接；或采取高阻尼材料吸收機(jī)械部件的振動能，以降低振動噪聲。空氣動力噪聲空氣動力噪聲由葉片與空氣之間作用產(chǎn)生，它的大小與風(fēng)速有關(guān)，隨風(fēng)速增大而增強(qiáng)。處理空氣動力噪聲的困難在于其聲源處在傳播媒質(zhì)中，因而不容易分離出聲源區(qū)。通風(fēng)設(shè)備噪聲散熱器、通風(fēng)機(jī)等輔助設(shè)備產(chǎn)生的噪聲。2噪聲控制噪聲控制可以從噪聲源、噪聲傳播途徑和噪聲接受者三方面入手【2】。噪聲控制技術(shù)主要以噪聲的聲學(xué)控制方法為主，具體的技術(shù)途徑一般包括隔聲處理、吸聲處理、振動的隔離、阻尼減振等。隔聲處理和吸聲處理屬于噪聲傳播降噪控制；振動的隔離和阻尼減振屬于阻尼減振降噪控制。這些噪聲控制方法的機(jī)理在于，通過噪聲聲波與聲學(xué)材料或聲學(xué)結(jié)構(gòu)、振動波與阻尼材料或阻尼結(jié)構(gòu)的相互作用消耗能量，從而達(dá)到降低噪聲的目的。2.1阻尼減振降噪控制阻尼減振降噪技術(shù)是利用阻尼材料的特性以及阻尼結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計(jì)，耗散結(jié)構(gòu)件的振動能量，來達(dá)到減振降噪的目的。阻尼減振技術(shù)近年來得到了迅速的發(fā)展，尤其在航空航天、汽車工業(yè)、儀器儀表、兵器、建筑業(yè)及家電行業(yè)等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。無論是在基礎(chǔ)理論方面，還是在新材料的研制以及應(yīng)用技術(shù)方面都已成長為一個獨(dú)立的科學(xué)分支。2.1.1阻尼材料及其特性材料阻尼是指材料內(nèi)部在經(jīng)受振動變形過程中損耗振動能量的能力【3】。阻尼材料也稱粘彈阻尼材料,或粘彈性高阻尼材料。它是一種兼有某些粘性液體和彈性固體特性的材料。粘性液體有耗散能量的能力，而不能儲存能量；相反，彈性材料有儲存能量的能力，而不能耗散能量。粘彈性材料介于兩者之間，當(dāng)它產(chǎn)生動態(tài)應(yīng)力和應(yīng)變時(shí)，有一部分能量被轉(zhuǎn)化為熱能而耗散掉，而另一部分能量以位能的形式儲存起來。能量被轉(zhuǎn)化和耗散的現(xiàn)象表現(xiàn)為阻尼特性。利用它可抑制共振頻率下的振動峰值，減少振動沿結(jié)構(gòu)的傳遞，降低結(jié)構(gòu)噪聲。各種阻尼材料都受環(huán)境溫度和工作頻率的影響，溫度不同，工作頻率不同，阻尼特性也不同。作為良好的阻尼材料，應(yīng)在較寬溫度范圍和較寬頻率范圍具有較高的損耗因子，如圖1所示。33402020406080001—20402020406080001—20溫度（9）圖1阻尼材料特性曲線2.1.2表面阻尼處理表面阻尼處理主要應(yīng)用于受彎曲振動為主的厚度不大的構(gòu)件或薄板零件。風(fēng)力發(fā)電機(jī)艙以及隔板等均為薄板振動件，因此表面阻尼處理在風(fēng)力發(fā)電機(jī)上能得以應(yīng)用。表面阻尼處理通常分為自由阻尼處理和約束阻尼處理兩大類。（1）自由阻尼處理將一層一定厚度的粘彈阻尼材料粘貼于基板表面上，當(dāng)基板產(chǎn)生彎曲振動時(shí)，阻尼層隨基本層一起振動，在阻尼層內(nèi)部產(chǎn)生拉-壓變形。根據(jù)阻尼材料的耗能機(jī)理，當(dāng)阻尼材料內(nèi)部產(chǎn)生交變應(yīng)力時(shí),阻尼材料就會將有序的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為無序的熱能，從而起到耗能的作用。自由阻尼結(jié)構(gòu)如圖2所示，阻尼層越厚，阻尼損耗因子越大，制振效能就越好。a）自由狀態(tài)b）振幼拉■壓變形狀態(tài)1—基本層2一阻尼層圖2自崔盟尼處理結(jié)構(gòu)a）自由狀態(tài)b）振動拉-壓變形狀態(tài)1一基本層2—阻尼層圖2自由阻尼處理結(jié)構(gòu)（2）約束阻尼處理在自由阻尼處理的阻尼層外側(cè)表面再粘貼一彈性層,這一彈性層應(yīng)具有遠(yuǎn)大于阻尼層的彈性摸量。當(dāng)阻尼層隨基本結(jié)構(gòu)層一起產(chǎn)生彎曲振動而使阻尼層產(chǎn)生拉-壓變形時(shí)，由于粘貼在外側(cè)彈性層的彈性摸量遠(yuǎn)大于阻尼層的彈性摸量，因此這一彈性層將起到約束阻尼層的拉-壓變形的作用，所以這一彈性層被稱為約束層，而受彈性層約束的阻尼層被稱為約束阻尼層。由于阻尼層與基本層接觸的表面所產(chǎn)生的拉-壓變形不同于與約束層接觸的表面所產(chǎn)生的拉-壓變形，從而在阻尼材料內(nèi)部產(chǎn)生剪切變形。因此約束阻尼處理結(jié)構(gòu)中，阻尼層不僅承受拉-壓變形，還同時(shí)承受剪切變形，它們都能起到耗能作用，如圖3所示。約束阻尼結(jié)構(gòu)比自由阻尼結(jié)構(gòu)耗散更多的能量，因此具有更好的減振降噪效果。igkonci.coia）自由狀態(tài)b）振動拉-壓及剪切變形狀態(tài)1一基本層2—阻尼層3—約束層圖3約束阻尼處理結(jié)構(gòu)實(shí)際應(yīng)用中往往將基本層與約束層采用同一種材料，且厚度相同，稱為對稱型復(fù)合阻尼材料結(jié)構(gòu)。2.1.3阻尼材料種類及其應(yīng)用阻尼材料分為阻尼板材和阻尼涂料兩大類，阻尼板材根據(jù)基體成分又分為瀝青阻尼板材和橡膠阻尼板材，阻尼板材具有良好的減振隔聲性能，性能穩(wěn)定，但對結(jié)構(gòu)表面形狀和安裝工藝性要求較高。阻尼板材可用于振動源附件的結(jié)構(gòu)部件表面，也可貼附于薄殼結(jié)構(gòu)表面做自由阻尼處理結(jié)構(gòu)。阻尼涂料是一種特殊的涂料，可以將其涂覆于各種材料、各種復(fù)雜形狀的結(jié)構(gòu)表面上，它具有減振、降噪、隔振和密封的作用。阻尼涂料可以噴涂或刮涂于薄殼結(jié)構(gòu)表面，做成自由阻尼處理結(jié)構(gòu)。阻尼涂料施工簡便，特別適合于形狀復(fù)雜的殼體涂覆，可以做到整體美觀。由于風(fēng)力發(fā)電機(jī)的主要機(jī)組部件安裝于機(jī)艙內(nèi)部，這些部件產(chǎn)生的振動直接傳遞給機(jī)艙，引起機(jī)艙振動并輻射產(chǎn)生噪聲。因此可以在機(jī)艙內(nèi)表面貼附阻尼材料對機(jī)艙進(jìn)行表面自由阻尼處理，衰減振動，降低結(jié)構(gòu)輻射噪聲，同時(shí)隔離機(jī)艙內(nèi)部的噪聲向外傳播。2.2噪聲傳播降噪控制噪聲傳播控制，又稱無源噪聲控制，它是在噪聲傳播途徑中使用聲學(xué)材料或聲學(xué)結(jié)構(gòu)來隔離或吸收一部分聲能，使聲波在通過聲學(xué)材料或聲學(xué)結(jié)構(gòu)時(shí)得到衰減而達(dá)到降噪控制的目

的。噪聲傳播降噪控制與阻尼減振降噪控制是相輔相成、密不可分的，阻尼對提高材料的隔聲性能有明顯的作用。對風(fēng)力發(fā)電機(jī)機(jī)艙內(nèi)表面貼覆阻尼隔聲材料做阻尼、隔聲處理，當(dāng)機(jī)艙內(nèi)齒輪箱、電機(jī)等部件產(chǎn)生的噪聲入射到機(jī)艙殼體表面時(shí)被轉(zhuǎn)化成以下主要部分：1）一部分被反射回機(jī)艙內(nèi)部；2）—部分在經(jīng)過機(jī)艙表面時(shí)被轉(zhuǎn)化成其它形式的能量或波形而被吸收。如：其中一部分被貼附于機(jī)艙殼體上的高阻尼材料轉(zhuǎn)化成熱能而被損耗了，另一部分轉(zhuǎn)換為結(jié)構(gòu)輻射噪聲或其它形式的波形；3）最后剩下的一部分透過機(jī)艙傳入外部環(huán)境。噪聲傳播過程中的能量分配見圖4。定戳設(shè)入射聲能為E_v反肘聲能為E軒損耗事能為E屮艘形轉(zhuǎn)比堆址為E透迪由粽皆E屮刑襯；E\=Ey+Ek+E*+E寸曙聲性能豹瓏聲性能是材料主要的聲學(xué)性能參數(shù).隔聲性能卽陽聲■來表示,赫料亠嵋的入射聲能E扎與另一側(cè)的趟過事能E劃相差的分貝狡就是該材料的陽世；：.通常以符月RrdBf技示「R=10lgE.-WigEfl=lQlg_-（1}F%式申】R一隔冏髭Ek——入射聲能Efl——過嗣綾<1>式表明，透過聲能與入射聲能之比越小，材料的隔聲性能越好*材純的囁向丼能以:吸⑺系數(shù)來晏示'吸涎系數(shù)是嵌示入弊序陀被材料吸妝部分斯酥入射聲儘的比率，用口農(nóng)示*忒屮：*一一服対系數(shù)Ea——人射卅養(yǎng)E一反射聲能（2）式表明，反射聲能越小，則材料的吸聲系數(shù)就越大，其吸聲性能越好。材料的隔聲性能與吸聲性能往往成反比例關(guān)系，隔聲性能越好，則其吸聲性能就越差。風(fēng)力發(fā)電機(jī)的噪聲控制主要目的是降低周圍環(huán)境噪聲，也就是控制發(fā)電機(jī)機(jī)艙內(nèi)部的噪聲傳播出來干擾周圍居民的生活，因此應(yīng)主要考慮選用阻尼隔聲材料，如阻尼涂料、瀝青阻尼板或橡膠阻尼板等,對風(fēng)電機(jī)的機(jī)艙采用阻尼隔聲處理，達(dá)到降低風(fēng)電機(jī)周圍環(huán)境噪聲的目的。另外，在對機(jī)艙進(jìn)行阻尼隔聲處理時(shí)應(yīng)注意密封及散熱問題。3結(jié)束語阻尼減振降噪控制和噪聲傳播中的隔聲降噪控制可作為風(fēng)力發(fā)電機(jī)組噪聲治理的重要

手段，它具有施工簡單方便，無需維修保養(yǎng)，無需改造現(xiàn)有結(jié)構(gòu)，投入相對較少的優(yōu)點(diǎn)。它不但可以作為一個獨(dú)立的手段予以采用,而且可以和其它降噪措施相輔相成，增加降噪效果。株洲時(shí)代新材料科技股份有限公司正致力于這方面的研究工作，針對大功率風(fēng)力發(fā)電機(jī)研究開發(fā)的的高性能阻尼涂料和阻尼板材對風(fēng)電機(jī)艙進(jìn)行阻尼隔聲處理，經(jīng)過實(shí)驗(yàn)證明其對降低風(fēng)電機(jī)的噪聲具有較好的效果。走自主創(chuàng)新之路我國第一片兆瓦級風(fēng)電葉片一一1.5兆瓦級38米風(fēng)電葉片，近日在甘肅白銀市順利下線。專家表示，這標(biāo)志著中國風(fēng)電設(shè)備制造邁向自主創(chuàng)新之路。這片葉片是由華翼風(fēng)電葉片研究開發(fā)有限公司自主研制的。據(jù)了解，這家公司是中國科學(xué)院工程熱物理研究所、保定國家新能源設(shè)備產(chǎn)業(yè)基地、中國風(fēng)能協(xié)會等共同發(fā)起成立的風(fēng)電葉片專業(yè)化研發(fā)機(jī)構(gòu)。出席下線儀式的中國風(fēng)能協(xié)會秘書長秦海巖說，中國風(fēng)電技術(shù)基礎(chǔ)還很薄弱，還沒有完全掌握相關(guān)核心技術(shù)。更多的風(fēng)電設(shè)備制造企業(yè)只會組裝風(fēng)機(jī)，還不能自主設(shè)計(jì)，許多引進(jìn)的設(shè)備還不能完全消化吸收。據(jù)秦海巖介紹，中國已有近70家企業(yè)涉足風(fēng)電整機(jī)制造，17至18家企業(yè)完成了樣機(jī)的制造，并網(wǎng)發(fā)電。大部分零部件均已實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化，產(chǎn)業(yè)鏈初步形成。但軸承、電流器、控制系統(tǒng)等風(fēng)機(jī)的核心部件相關(guān)技術(shù)，目前國內(nèi)企業(yè)并不完全掌握。近年來，我國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)爆發(fā)性增長態(tài)勢，風(fēng)電設(shè)備制造業(yè)有了很大發(fā)展。2005年11月，華翼風(fēng)電設(shè)備研發(fā)中心（以下簡稱華翼）在河北保定成立。兩年多來，華翼致力于建立具有自主知識產(chǎn)權(quán)的葉片研發(fā)體系，成為國內(nèi)首個風(fēng)電葉片自主研發(fā)機(jī)構(gòu)，填補(bǔ)了我國風(fēng)電行業(yè)沒有葉片自主研發(fā)機(jī)構(gòu)的空白。華翼匯聚了包括中科院15名院士在內(nèi)的國內(nèi)風(fēng)電領(lǐng)域最具代表性的高端專家學(xué)者，員工140余人，重點(diǎn)研發(fā)850千瓦至2.5兆瓦多個系列葉片產(chǎn)品。華翼致力于掌控風(fēng)電葉片的設(shè)計(jì)研發(fā)技術(shù)，突破風(fēng)電葉片核心技術(shù)壁壘，打造中國風(fēng)電行業(yè)的公共技術(shù)平臺和技術(shù)研發(fā)中心，促進(jìn)中國風(fēng)電技術(shù)的自主化發(fā)展。由華翼設(shè)計(jì)的葉片此次在甘肅白銀實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化，說明產(chǎn)業(yè)目標(biāo)正在逐步成為現(xiàn)實(shí)。產(chǎn)業(yè)有望長足發(fā)展葉片是風(fēng)力發(fā)電機(jī)的核心部件，造價(jià)約占整個設(shè)備的1/4到1/3。國際市場存在較大的需求。例如美國計(jì)劃未來兩年內(nèi)裝機(jī)500萬千瓦，日本和澳大利亞也有與中國規(guī)模相當(dāng)?shù)氖袌鲆?guī)劃。華翼風(fēng)電設(shè)備研發(fā)公司董事長、中科院院士徐建中說，中國風(fēng)度較低、北方沙塵天氣較多等特點(diǎn)都要求風(fēng)電設(shè)備自主創(chuàng)新。從引進(jìn)裝機(jī)，到聯(lián)合設(shè)計(jì)，再到消化吸收、自主設(shè)計(jì)，這標(biāo)志著中國風(fēng)電設(shè)備產(chǎn)業(yè)化的新進(jìn)程。

我國去年開始掀起的節(jié)能減排風(fēng)暴將令風(fēng)電這一新興綠色能源獲得長足發(fā)展。目前，我國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的龍頭企業(yè)中航惠騰公司的產(chǎn)品已經(jīng)成功服務(wù)于全國30多家大型風(fēng)電場，2007年其產(chǎn)量占國產(chǎn)葉片的90%；惠德風(fēng)電已批量投產(chǎn)并向美洲出口；國電聯(lián)合動力兆瓦級風(fēng)電機(jī)組成功下線，預(yù)計(jì)投產(chǎn)后年可實(shí)現(xiàn)產(chǎn)值80億元?？偼顿Y11億元的中國電谷風(fēng)電設(shè)備產(chǎn)業(yè)園已開工建設(shè)，投產(chǎn)后預(yù)計(jì)可實(shí)現(xiàn)產(chǎn)值100億元。此外，中國電谷3兆瓦海上風(fēng)機(jī)項(xiàng)目被科技部列為國家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目。風(fēng)電受益政策扶持在擴(kuò)大內(nèi)需、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)增長的10項(xiàng)措施中，加快重大基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、加快城市電網(wǎng)改造，支持重點(diǎn)節(jié)能減排工程建設(shè)等赫然置于十大措施的前列，而這些方向的重點(diǎn)加強(qiáng)都將促進(jìn)風(fēng)電行業(yè)的加速發(fā)展。其實(shí)早在今年8月財(cái)政部就發(fā)布了關(guān)于《風(fēng)力發(fā)電設(shè)備產(chǎn)業(yè)化專項(xiàng)資金管理暫行辦法》，明確了中央財(cái)政安排風(fēng)電設(shè)備產(chǎn)業(yè)化專項(xiàng)資金的補(bǔ)助標(biāo)準(zhǔn)和資金使用范圍，并將對風(fēng)力發(fā)電設(shè)備制造商給予直接的現(xiàn)金補(bǔ)貼。這一切都說明風(fēng)電行業(yè)已引起國家相關(guān)部委的足夠重視，有望開啟中國風(fēng)電發(fā)展的嶄新時(shí)代。另外，近期全球金融危機(jī)的影響正逐步擴(kuò)大，但風(fēng)電行業(yè)卻屬于朝陽產(chǎn)業(yè)。從近期剛剛閉幕的風(fēng)能大會上看，雖然受到金融風(fēng)暴的影響，但我國風(fēng)能企業(yè)發(fā)展依然健康發(fā)展，很多國內(nèi)風(fēng)電企業(yè)未來幾年的訂單飽滿。全球金融危機(jī)使很多行業(yè)投資收縮，但中國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)似乎沒有受到?jīng)_擊，反而出現(xiàn)了新的機(jī)遇。世界自然基金會和中國資源綜合利用協(xié)會可再生資源專業(yè)委員會10月29日發(fā)布的一份最新報(bào)告顯示，2007年，全球風(fēng)電投資中，15%的資金投向了中國，中國已成為全球最大的風(fēng)電市場。由于我國的風(fēng)電開發(fā)技術(shù)是目前新能源中技術(shù)比較成熟、已經(jīng)具備規(guī)模開發(fā)和商業(yè)化發(fā)展前景的發(fā)電方式之一，行業(yè)發(fā)展正進(jìn)入上升周期。風(fēng)電機(jī)最優(yōu)控制方案、風(fēng)電機(jī)控制器可靠性研究、人性化中文界面監(jiān)控系統(tǒng)、風(fēng)機(jī)并網(wǎng)靜態(tài)穩(wěn)定和動態(tài)穩(wěn)定的研究和仿真計(jì)算、

大功率IGBT逆變器、風(fēng)電設(shè)備防雷保護(hù)系統(tǒng)。"風(fēng)電前景廣闊、政府大力扶持，但分食這塊蛋糕的國內(nèi)風(fēng)電設(shè)備廠商卻缺少核心技術(shù)?！碧锏赂嬖V《科學(xué)時(shí)報(bào)》記者。據(jù)田德透露，目前他們正在研發(fā)1.5MW的低風(fēng)速風(fēng)能機(jī)，一年左右就能拿出樣機(jī)?！斑@可是國外也沒有的技術(shù)。咱們和國外都是在同步進(jìn)行，誰能早日成功，誰就會搶占先機(jī)。”田德說。田德表示，除了他的項(xiàng)目組，國內(nèi)很多項(xiàng)目組都在上馬相關(guān)項(xiàng)目。大家都看到這是一個新的機(jī)會點(diǎn)，希望自己能成為風(fēng)能這個光環(huán)上第一顆璀璨的明星。北京約克機(jī)電設(shè)備有限公司是一家從事進(jìn)口潤滑油貿(mào)易的民營企業(yè)，看準(zhǔn)新能源市場的未來前景，目前正在開發(fā)核電閥門、風(fēng)機(jī)葉片等相關(guān)零部件。該公司副總經(jīng)理在接受《科學(xué)時(shí)報(bào)》記者采訪時(shí)表示，目前風(fēng)電企業(yè)更多關(guān)注的是風(fēng)機(jī)什么時(shí)候下線，這樣好多簽訂單，而對于技術(shù)的持續(xù)開發(fā)重視程度不夠；同時(shí)，由于市場需求旺盛，國內(nèi)兆瓦級風(fēng)機(jī)的零部件廠商也不甚重視技術(shù)研發(fā)，而是更多依賴進(jìn)口，連帶提高了整個風(fēng)電的生產(chǎn)成本。“風(fēng)能產(chǎn)業(yè)是一條產(chǎn)業(yè)鏈，對國家工業(yè)化的水平要求很高。雖然現(xiàn)在其造價(jià)要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于火電和水電，但我們看好的是良好的產(chǎn)業(yè)前景，隨著風(fēng)機(jī)國產(chǎn)化率的提高，造價(jià)應(yīng)該會下來?！痹摳笨偨?jīng)理看好未來的市場。企業(yè)的利好判斷顯然帶有普遍性，但田德表示，由于很多項(xiàng)目沖動上馬，盈利的企業(yè)屈指可數(shù)。他提醒，大家都來做、都來關(guān)注是很好，但還是要量力而行，做之前先做好可行性論證。不過，“大家都來做才能優(yōu)勝劣汰?，F(xiàn)在，風(fēng)電公司其實(shí)就是春秋爭霸，做得好的、有能力的留下，沒能力的出局，這很正?！?。在田德看來，正是因?yàn)檫@樣的競爭，我國的風(fēng)電技術(shù)才可能大步向前邁進(jìn)?！爸挥惺袌霾攀亲詈玫姆ü?。”他說。競爭必須以自主創(chuàng)新為主線一個盡人皆知的事實(shí)是，目前我國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)對國外技術(shù)依賴嚴(yán)重，尤其是一些核心設(shè)備只能靠進(jìn)口，實(shí)現(xiàn)風(fēng)電設(shè)備的國產(chǎn)化已成當(dāng)務(wù)之急。而新的趨勢是，伴隨對未來風(fēng)電市場的利好判斷，近期越來越多的上市公司風(fēng)電業(yè)務(wù)獲得大量兆瓦級訂單。兆瓦級裝機(jī)容量已然成為市場主流。但據(jù)了解，目前國內(nèi)小于2MW的兆瓦級風(fēng)機(jī)真實(shí)的國產(chǎn)化率不足50%,2MW及以上兆瓦級風(fēng)機(jī)國產(chǎn)化率不足20%。“目前，國內(nèi)企業(yè)必須把握世界風(fēng)電設(shè)備發(fā)展趨勢，與國際接軌?！碧锏卤硎?。據(jù)田德介紹，我國從20世紀(jì)70年代開始研制大型風(fēng)電機(jī)組，到1997年才在國家乘風(fēng)計(jì)劃的支持下從科研走向市場。但由于缺乏基礎(chǔ)研究積累和人才等原因，我國風(fēng)電自主研發(fā)能力嚴(yán)重不足，總體上還處于跟蹤和引進(jìn)國外先進(jìn)技術(shù)階段。他認(rèn)為，只有產(chǎn)學(xué)研結(jié)合，走技術(shù)第一的道路，以自主創(chuàng)新為競爭主線，我國才能在風(fēng)能技術(shù)上有較大的飛躍。田德向記者透露，華北電力大學(xué)已與相關(guān)企業(yè)達(dá)成協(xié)議，嘗試“華電負(fù)責(zé)技術(shù)，企業(yè)負(fù)責(zé)制造”的新模式。據(jù)了解，針對財(cái)政部頒發(fā)的對于進(jìn)口部件產(chǎn)品不但退還關(guān)稅，連“進(jìn)口環(huán)節(jié)增值稅”也給予退稅處理的有關(guān)“先征后補(bǔ)”政策，合肥陽光電源有限公司總經(jīng)理、中國可再生能源學(xué)會理事曹仁賢等業(yè)內(nèi)人士已經(jīng)表達(dá)過不滿，認(rèn)為該政策“表面上是支持風(fēng)電產(chǎn)業(yè)降低成本，實(shí)質(zhì)上卻演變?yōu)橹С诌M(jìn)口產(chǎn)品”。中國農(nóng)機(jī)協(xié)會風(fēng)力機(jī)械分會秘書長祁和生更認(rèn)為該政策有可能間接補(bǔ)貼了外國品牌。對此，田德的評價(jià)是“初衷是好的，但具體操作上還有待完善'。他認(rèn)為國家應(yīng)該把政策激勵的目標(biāo)放在產(chǎn)學(xué)研結(jié)合上，因?yàn)閱螒{企業(yè)的力量完全不現(xiàn)實(shí)，即使不斷引進(jìn)，技術(shù)跟不上也是無法很好吸收的?！耙话愣?，國外只有二流公司會出售技術(shù)，一流的公司，比如丹麥的VESTAS等，你想買，人家也不會賣給你?！碧锏抡f。技術(shù)獨(dú)立，就可以獨(dú)占市場在接受記者的采訪過程中，田德接到了合作方打來的電話。電話中，田德對風(fēng)機(jī)技術(shù)自主化信心滿滿。據(jù)田德介紹，目前國內(nèi)風(fēng)能投資公司有50多家。它們都通過銀行貸款以及融資手段籌集資金，而針對風(fēng)能的評估一般都是自己進(jìn)行的。盡管目前盈利的項(xiàng)目不多，但受長遠(yuǎn)利益激勵，暫時(shí)的虧損仍未阻擋它們的投資熱情。值得注意的是地方政府的態(tài)度。在田德看來，受節(jié)能減排政策的影響，一些地方政府對風(fēng)能開發(fā)十分積極，例如，某市政府就給丹麥VESTAS公司劃出500畝地用于風(fēng)能開發(fā)，吸引其到當(dāng)?shù)芈鋺?。而眾所周知，這樣的項(xiàng)目究竟能在多大程度上解決類似風(fēng)電設(shè)備核心技術(shù)的國產(chǎn)化等敏感問題，其實(shí)還是存在疑惑的。局面似乎也無須過于悲觀。據(jù)田德介紹，國外技術(shù)其實(shí)也存在一定的問題，并沒有我們想象得那么理想。它們的產(chǎn)品價(jià)格高，使用過程中的維修費(fèi)用也相當(dāng)高，時(shí)間長了，將是一筆高昂的支出，這是我們無法支付的。從這個角度說，技術(shù)國產(chǎn)化也是我們當(dāng)前應(yīng)該著重解決的問題。據(jù)介紹，目前國內(nèi)主要本土風(fēng)電機(jī)組整機(jī)制造企業(yè)有12家，所生產(chǎn)的風(fēng)機(jī)產(chǎn)量已占市場總額的50%強(qiáng)，這是一個相當(dāng)驚人的數(shù)字。但田德認(rèn)為，雖然很多企業(yè)已經(jīng)生產(chǎn)出樣機(jī)，甚至有的已經(jīng)能夠小批量生產(chǎn)，但應(yīng)該看到，風(fēng)電機(jī)組制造有很高的進(jìn)入門檻，如果沒有核心技術(shù)或者不能很快消化吸收進(jìn)口技術(shù)形成自主開發(fā)能力，最終也將被市場淘汰。據(jù)記者調(diào)查，近些年國內(nèi)涉足風(fēng)電的企業(yè)太多，而且都是靠購買外國技術(shù)生產(chǎn)的，很短時(shí)間就開始大規(guī)模生產(chǎn)，并簽下巨額訂單，風(fēng)機(jī)質(zhì)量很難保證。田德透露,現(xiàn)在有些國產(chǎn)兆瓦級風(fēng)機(jī)已經(jīng)出現(xiàn)問題，達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)，返修率很高，如果這些風(fēng)機(jī)投入生產(chǎn)，將帶來很大隱患；而對生產(chǎn)企業(yè)來說，未來的維護(hù)成本也會吃不消。同樣，北京約克的副總經(jīng)理也認(rèn)為：“國內(nèi)機(jī)械制造的水平必須提高。風(fēng)機(jī)上用到的大型鑄造件國內(nèi)還只有很少的廠家能生產(chǎn)，如果原材料、毛坯都不行的話，只會導(dǎo)致讓國內(nèi)風(fēng)電行業(yè)處于無'心'化的尷尬境地?！被A(chǔ)人才培養(yǎng)必須跟上記者從田德提供的一份資料中看到，華北電力大學(xué)風(fēng)能專業(yè)的教學(xué)計(jì)劃已經(jīng)相當(dāng)完整，從基礎(chǔ)理論到技術(shù)實(shí)踐，主要圍繞“設(shè)計(jì)一研究一試驗(yàn)”進(jìn)行，所有環(huán)節(jié)安排得細(xì)致緊密。據(jù)田德介紹，華北電力大學(xué)風(fēng)能專業(yè)至今還沒有應(yīng)屆畢業(yè)生，只有幾個其他專業(yè)的學(xué)生是在最后一年轉(zhuǎn)到風(fēng)電專業(yè)的，今年剛剛畢業(yè)，都去了很好的公司，如新疆金風(fēng)等。田德說，目前，人們對風(fēng)電專業(yè)的認(rèn)識還很淺，認(rèn)識多在表面。從今年華北電力大學(xué)風(fēng)能專業(yè)的招生情況看，專業(yè)的第一志愿填報(bào)率在80%左右，顯然，學(xué)生和家長們都對這個專業(yè)的未來抱以希望。而據(jù)田德介紹，現(xiàn)在開設(shè)風(fēng)能相關(guān)專業(yè)的大學(xué)越來越多；保定電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院這樣的學(xué)校加入這個隊(duì)伍，將使人才培養(yǎng)滿足不同層次的需要，呈現(xiàn)的是一種良性供應(yīng)。不過他也提醒，在未來風(fēng)能技術(shù)的國際競爭中，學(xué)子們究竟能扮演什么角色還有待關(guān)注。《科學(xué)時(shí)報(bào)》風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的發(fā)展將帶動大型風(fēng)電場的建設(shè)。以大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組組成的大型風(fēng)電場，可為電網(wǎng)提供可再生的綠色能源，也可解決邊遠(yuǎn)地區(qū)的能源供應(yīng)緊張形勢，大型風(fēng)電場的運(yùn)行管理己提上議事日程。目前，我國各大風(fēng)電場在引進(jìn)國外風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的同時(shí)，一般也都配有相應(yīng)的監(jiān)控系統(tǒng)。但各有自己的設(shè)計(jì)思路，致使風(fēng)電場監(jiān)控技術(shù)互不兼容。如果一個風(fēng)電場中有多種機(jī)型的風(fēng)電機(jī)組的話，就會給風(fēng)電場的運(yùn)行管理造成很大困難。因此，國家計(jì)委在科技攻關(guān)計(jì)劃中實(shí)施對大型風(fēng)電機(jī)組進(jìn)行攻關(guān)的同時(shí)，也把風(fēng)電場的監(jiān)控系統(tǒng)列入攻關(guān)計(jì)劃，以期開發(fā)出適合我國風(fēng)電場運(yùn)行管理的監(jiān)控系統(tǒng)。1通訊方式目前風(fēng)電場所采用的風(fēng)電機(jī)組都是以大型并網(wǎng)型機(jī)組為主，各機(jī)組有自己的控制系統(tǒng)，用來采集自然參數(shù)，機(jī)組自身數(shù)據(jù)及狀態(tài)，通過計(jì)算、分析、判斷而控制機(jī)組的啟動、停機(jī)、調(diào)向、剎車和開啟油泵等一系列控制和保護(hù)動作，能使單臺風(fēng)力發(fā)電機(jī)組實(shí)現(xiàn)全部自動控制，無需人為干預(yù)。當(dāng)這些性能優(yōu)良的風(fēng)電機(jī)組安裝在某一風(fēng)電場時(shí)，集中監(jiān)控管理各風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)行數(shù)據(jù)、狀態(tài)、保護(hù)裝置動作情況、故障類型等，十分重要。為了實(shí)現(xiàn)上述功能，下位機(jī)（機(jī)組控制機(jī)）控制系統(tǒng)應(yīng)能將機(jī)組的數(shù)據(jù)、狀態(tài)和故障情況等通過專用的通訊裝置和接口電路與中央控制室的上位計(jì)算機(jī)通訊，同時(shí)上位機(jī)應(yīng)能向下位機(jī)傳達(dá)控制指令，由下位機(jī)的控制系統(tǒng)執(zhí)行相應(yīng)的動作，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控功能。根據(jù)風(fēng)電場運(yùn)行的實(shí)際情況，上、下位機(jī)通訊有如下特點(diǎn)：一臺上位機(jī)能監(jiān)控多臺風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)行，屬于一對多通訊方式；下位機(jī)應(yīng)能獨(dú)立運(yùn)行，并能對上位機(jī)通訊；上、下位機(jī)之間的安裝距離較遠(yuǎn)，超過500m;下位機(jī)之間的安裝距離也較遠(yuǎn)，超過100m;上、下位機(jī)之間的通訊軟件必須協(xié)調(diào)一致，并應(yīng)開發(fā)出工業(yè)控制專用功能。為了適應(yīng)遠(yuǎn)距離通訊的需要，目前國內(nèi)風(fēng)電場所引進(jìn)的監(jiān)控系統(tǒng)主要采用如下兩種通訊方式：異步串行通訊，用RS-422或RS-485通訊接口。它的傳輸距離可達(dá)數(shù)千公里，傳輸速度也可達(dá)數(shù)百萬位。由于所用傳輸線較少，所以成本較低，很適合風(fēng)電場監(jiān)控系統(tǒng)采用。同時(shí)因?yàn)榇朔N通訊方式的通訊協(xié)議比較簡單，也很常用，所以成為較遠(yuǎn)距離通訊的首選方式。調(diào)制解調(diào)器(MODEM)方式。這是將數(shù)字信號調(diào)制成一種模擬信號，通過介質(zhì)傳輸?shù)竭h(yuǎn)方，在遠(yuǎn)方再用解調(diào)器將信號恢復(fù)，取出信息進(jìn)行處理，是一種實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離信號傳輸?shù)姆绞健４朔N傳輸方式的傳輸距離不受限制，可以將某地的信息與世界各地交換,且抗干擾能力較強(qiáng)，可靠性高，雖相對說來成本較高，但在風(fēng)電機(jī)組通訊中也有較多的應(yīng)用。2下位機(jī)通訊接口的設(shè)計(jì)監(jiān)控系統(tǒng)的下位機(jī)是指各風(fēng)電機(jī)組的中心控制器。對于每臺風(fēng)力發(fā)電機(jī)組來說，即使沒有上位機(jī)的參與，也能安全正確地工作。所以相對于整個監(jiān)控系統(tǒng)來說，下位機(jī)控制系統(tǒng)是一個子系統(tǒng)，具有在各種異常工況下單獨(dú)處理風(fēng)電機(jī)組故障，保證風(fēng)電機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行的能力。從整個風(fēng)電場的運(yùn)行管理來說，每臺風(fēng)電機(jī)組的下位控制器都應(yīng)具有與上位機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的功能，使上位機(jī)能隨時(shí)了解下位機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)并對其進(jìn)行常規(guī)的管理性控制，為風(fēng)電場的管理提供方便。因此，下位機(jī)控制器必須使各自的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組可靠地工作，同時(shí)具有與上位機(jī)通訊聯(lián)系的專用通訊接口?？删幊炭刂破?PLC)具有功能齊全，可靠性高和編程方便的特點(diǎn)，在工業(yè)控制領(lǐng)域受到廣泛的歡迎。尤其是近年來，為了適應(yīng)現(xiàn)場控制要求及集散控制的要求，國外的PLC廠家紛紛推出與各自PLC相配套的通訊模塊，這些模塊提供了RS232/422適配器或RS-232接口與PC機(jī)之間實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊，并有專門的編程軟件，使軟件開發(fā)更加方便。因而，采用可編程控制器(PLC)作為風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的下位控制器，完全可以滿足風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制和風(fēng)電場監(jiān)控的要求。3風(fēng)電監(jiān)控界面設(shè)計(jì)監(jiān)控應(yīng)用軟件是根據(jù)具體對象來實(shí)施工業(yè)監(jiān)控而開發(fā)出的軟件，用在監(jiān)控系統(tǒng)中執(zhí)行監(jiān)視、控制生產(chǎn)過程和及時(shí)調(diào)整的應(yīng)用程序。對于風(fēng)電場監(jiān)控系統(tǒng)，首先要顯示風(fēng)電場整體及機(jī)組安裝的具體位置，而后要了解各臺機(jī)組之間的連接關(guān)系及每臺風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)行情況。因此，風(fēng)電場的監(jiān)控軟件應(yīng)具有如下功能：友好的控制界面。在編制監(jiān)控軟件時(shí)，應(yīng)充分考慮到風(fēng)電場運(yùn)行管理的要求，應(yīng)當(dāng)使用漢語菜單，使操作簡單，盡可能為風(fēng)電場的管理提供方便。能夠顯示各臺機(jī)組的運(yùn)行數(shù)據(jù)，如每臺機(jī)組的瞬時(shí)發(fā)電功率、累計(jì)發(fā)電量、發(fā)電小時(shí)數(shù)、風(fēng)輪及電機(jī)的轉(zhuǎn)速和風(fēng)速、風(fēng)向等，將下位機(jī)的這些數(shù)據(jù)調(diào)入上位機(jī)，在顯示器上顯示出來，必要時(shí)還應(yīng)當(dāng)用曲線或圖表的形式直觀地顯示出來。顯示各風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)，如開機(jī)、停車、調(diào)向、手/自動控制以及大/小發(fā)電機(jī)工作等情況。通過各風(fēng)電機(jī)組的狀態(tài)了解整個風(fēng)電場的運(yùn)行情況，這對整個風(fēng)電場的管理是十分重要的。能夠及時(shí)顯示各機(jī)組運(yùn)行過程中發(fā)生的故障。在顯示故障時(shí)，應(yīng)能顯示出故障的類型及

發(fā)生時(shí)間，以便運(yùn)行人員及時(shí)處理及消除故障，保證風(fēng)電機(jī)組的安全和持續(xù)運(yùn)行。能夠?qū)︼L(fēng)電機(jī)組實(shí)現(xiàn)集中控制。值班員在集中控制室內(nèi)，只需對標(biāo)明某種功能的相應(yīng)鍵進(jìn)行操作，就能對下位機(jī)進(jìn)行改變設(shè)置、狀態(tài)和對其實(shí)施控制。如開機(jī)、停機(jī)和左右調(diào)向等。但這類操作必須有一定的權(quán)限，以保證整個風(fēng)電場的運(yùn)行安全。系統(tǒng)管理。監(jiān)控軟件應(yīng)當(dāng)具有運(yùn)行數(shù)據(jù)的定時(shí)打印和人工即時(shí)打印以及故障自動記錄的功能，以便隨時(shí)查看風(fēng)電場運(yùn)行狀況的歷史記錄情況。歡迎大家發(fā)表自己的見解！摘要本文針對在特定的地點(diǎn)開發(fā)一個由適宜的輸電線路連接而成的陸上風(fēng)能源工程所必要的條件，提供了一份詳細(xì)的研究報(bào)告。在開發(fā)過程中，為了使開發(fā)中的成本最小化并能得到最大的回報(bào)，許多影響因素應(yīng)同時(shí)考慮。在某種程度，地點(diǎn)的選擇能使項(xiàng)目取得最大的成功。在選擇地點(diǎn)時(shí)應(yīng)考慮風(fēng)能資源，連接費(fèi)用，土地的可用性，潛在的環(huán)境影響，位置的便利性和可建設(shè)性，購電協(xié)議、融資結(jié)構(gòu)和可能的風(fēng)力發(fā)電機(jī)制造商，還用當(dāng)?shù)氐恼苇h(huán)境。只有在以上所有因素都考慮的基礎(chǔ)上，才能決定在使用一臺單獨(dú)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)，一組風(fēng)力發(fā)電機(jī)，還是一個大規(guī)模的風(fēng)力發(fā)電場中哪個最為合適，并且決定哪種風(fēng)力發(fā)電場設(shè)計(jì)最合理。最初地點(diǎn)的選擇和風(fēng)險(xiǎn)評估，在決定一個風(fēng)力發(fā)電場可能的容量及其限制因素中起著至關(guān)重要的作用。在這些調(diào)查研究中，位于首位的是提出可能的風(fēng)力發(fā)電場設(shè)計(jì)方案，接著是更多的詳細(xì)分析，包括：風(fēng)速、發(fā)電機(jī)的位置和潛在的環(huán)境影響。另外，發(fā)電機(jī)的供應(yīng)商和輸電線的連接安排必須在對發(fā)電場的設(shè)計(jì)達(dá)成一致之前得到解決。在建設(shè)風(fēng)力發(fā)電場過程中危險(xiǎn)的情況往往不是由于不合理的開發(fā)計(jì)劃和不切實(shí)際的地點(diǎn)選擇所造成的。對于技術(shù)和商業(yè)上的風(fēng)險(xiǎn)，在合適的時(shí)間內(nèi)，關(guān)注在開發(fā)中相關(guān)的方面是非常重要的。本文嘗試性地概括了這些問題。1引言陸上電網(wǎng)連接的風(fēng)力發(fā)電配置可以有各種規(guī)模，從一臺單獨(dú)的千瓦風(fēng)力發(fā)電機(jī)到一個大型的風(fēng)力發(fā)電場，其發(fā)電能力為100兆瓦或更多，每個發(fā)電機(jī)有130米高。這種差異導(dǎo)致了對開發(fā)過程要求的不同，環(huán)境影響，成本和項(xiàng)目開發(fā)的期限。本文討論了如何在所有這些影響因素中找到平衡。一個樂觀的風(fēng)能項(xiàng)目可以得到最大的經(jīng)濟(jì)回報(bào)，最小的環(huán)境影響，并保證最好的運(yùn)作，從總體上保護(hù)風(fēng)能產(chǎn)業(yè)的長期利益。2.影響風(fēng)力發(fā)電場建設(shè)的因素首先，確定何時(shí)建設(shè)一個風(fēng)力發(fā)電場，這是一個非常重要的關(guān)鍵問題。下面是詳細(xì)說明：2.1風(fēng)力資源顯而易見，風(fēng)力系統(tǒng)對于一個風(fēng)力發(fā)電項(xiàng)目來說是主要的驅(qū)動力，因此其測量的方法應(yīng)使用最高的標(biāo)準(zhǔn)，這一點(diǎn)很關(guān)鍵?？煽客暾娘L(fēng)力測量數(shù)據(jù)對于滿足工程所有者與投資人的要求是必須的。從最初的財(cái)政模型直到獲得風(fēng)力發(fā)電場的財(cái)政許可證，估計(jì)和測量風(fēng)速，風(fēng)向和湍流都是必要的步驟。特定地點(diǎn)的風(fēng)力特征可以從風(fēng)向風(fēng)速圖中的數(shù)據(jù)總結(jié)而得，這些特征可以用于地點(diǎn)的選擇和最后的場址的設(shè)計(jì)中。圖1中顯示了一張風(fēng)向風(fēng)速圖的例圖

15.0%圖1風(fēng)向風(fēng)速圖2.2輸電網(wǎng)連接典型的風(fēng)力發(fā)電場通常連接到國有電力網(wǎng)系統(tǒng)，或者一個小型的遠(yuǎn)距離分配電力網(wǎng)，在使用后者時(shí)需要考慮兩個關(guān)鍵問題：技術(shù)的可行性和成本問題。輸電網(wǎng)的選擇很大程度上依賴風(fēng)力發(fā)電機(jī)的規(guī)格,同時(shí)分配電網(wǎng)、傳輸電網(wǎng)或者變電站的連接需要由電力專家詳細(xì)分析而定。輸電網(wǎng)的連接和發(fā)電場地點(diǎn)選擇在優(yōu)化風(fēng)力發(fā)電項(xiàng)目規(guī)模中是個重要影響因素，這會在后文中加以解釋。2.3土地的可用性保障用于風(fēng)力發(fā)電場的土地能安全使用20—25年，這點(diǎn)很重要。在大多數(shù)情況下，風(fēng)力發(fā)電場建于農(nóng)場中，這需要工程的所有者與土地所有人簽訂租約。土地所有人和他們的承租人所要求的在租約期間風(fēng)力發(fā)電場與他們農(nóng)場的活動應(yīng)相適應(yīng)的要求必須得到滿足。并且他們愿意與開發(fā)人達(dá)成適當(dāng)?shù)姆?/p>