但風光之中痛點無法忽視，那就是國產(chǎn)風電設備一直受困于零部件，無法全面實現(xiàn)國產(chǎn)化，導致成本無法更進一步降低，特別是風機變槳控制系統(tǒng)，長期為國外品牌把持。到底什么是變槳系統(tǒng)?為什么會形成這種態(tài)勢?國內(nèi)企業(yè)是否在計劃突破?眾城卓越小講堂就來講一講。

 

 

　　

　　變槳系統(tǒng)是大型風電機組控制和保護的重要執(zhí)行裝置，對機組安全、穩(wěn)定、高效運行具有十分重要的作用。電動變槳以電動機為工作動力，通過伺服驅(qū)動器控制電動機帶動減速機的輸出半軸齒輪旋轉(zhuǎn)，輸出半軸齒輪與槳葉根部回轉(zhuǎn)支承內(nèi)側(cè)的齒輪嚙合，帶動槳葉進行變槳。

　　

　　電動變槳距系統(tǒng)由變槳控制器、伺服驅(qū)動器和備用電源系統(tǒng)組成，其能夠?qū)崿F(xiàn)3個槳葉獨立變槳距，給風力發(fā)電機組提供功率輸出和足夠的剎車制動能力，從而避免過載對風機的破壞。其中驅(qū)動器是變槳系統(tǒng)最為核心的部件，其平臺化的產(chǎn)品功能不但可以覆蓋陸上和海上所有風機平臺的需求，也可以幫助這些平臺降低成本，以及進一步提高變槳系統(tǒng)的可靠性和整機控制需求的適應性。變槳距控制系統(tǒng)與變速恒頻技術相配合，最終提高了整個風力發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電效率和電能質(zhì)量，穩(wěn)定的變槳控制已成為當前大型風電機組控制和保護技術領域研究的熱點和難點之一。

　　

　　

　　早在20世紀90年代，國外就已經(jīng)開始對風力發(fā)電變槳距控制技術進行研究，主要針對其運行特性和控制策略，生產(chǎn)出一批可靠的風電機組，如今研究重點是如何把一些智能算法應用到風電系統(tǒng)上，使控制效果得到加強。2009年，在全球所安裝的風電機組中有95%的風電機組已經(jīng)采用了變槳變速方式，我國自2009年始，所安裝的MW級風電機組中，也全部是變槳距機組。

　　

　　國外研究人員研究變槳距智能控制器獲得很多研究成果。另外，國外一些國家開發(fā)一種能夠評估測量風力資源以及計算機模擬的系統(tǒng)，能夠驗證變槳距失速控制的設計理論，它采用了新型風機槳葉材料來研發(fā)變速恒頻控制系統(tǒng)的風力發(fā)電機和低速永磁發(fā)電機，使風電的效率得到了很大程度的提高，可靠性也得到加強。

　　

　　問題3、為什么說風電變槳系統(tǒng)這么重要?

　　

　　對標企業(yè)：陽光電源

　　

　　對標企業(yè)：

　　

　　ABB

　　

　　對標企業(yè)：

　　

　　華為

　　

　　風電變槳控制系統(tǒng)的價格僅占整個風機總價的3%左右，但這個小小的變槳控制系統(tǒng)卻是風機葉片啟停的總開關，直接影響著風機的捕風能力和安全生產(chǎn)，關乎著風機的生命線和效益線。老式的風電變槳控制系統(tǒng)一般要2年更換一次，維護成本大，使用壽命短。風力發(fā)電屬于非常復雜的重工業(yè)行業(yè)，產(chǎn)業(yè)鏈很長。從塔筒、葉片、發(fā)電機、齒輪箱、軸承，到大型PLC、變槳伺服驅(qū)動、大功率變流器、SVG，再加上變壓器、變流器等，整個產(chǎn)品線涵蓋了重工業(yè)的多個角度和層次，從價值角度而言，工控產(chǎn)品占比并不高，僅為10%左右，但是伺服驅(qū)動器決定了風力發(fā)電機的可靠性和穩(wěn)定性。可以說控制和驅(qū)動產(chǎn)品是風力發(fā)電機的大腦和心臟，是非常核心的部分。

　　

　　風電進入全面平價時代，無論是陸上風電還是海上風電，降低度電成本成為風電企業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必由之路。風電機組單機容量的大型化，是目前降低海上風電成本最有效的途徑之一，關鍵電控系統(tǒng)器件等核心技術上的創(chuàng)新和突破，將成為下一個風電時代搶占的制高點。

　　

　　問題4、為什么風電變槳系統(tǒng)一直被國外品牌所掌控?

　　

　　(1)我國在這一技術領域的起步較晚，尤其是對兆瓦級以上大功率機組變速恒頻控制技術的研究，更是最近幾年的事情，這比風機技術先進國家要落后二十年時間。前已述及，我國風電制造產(chǎn)業(yè)是從2005年開始的最近四年才得到快速發(fā)展的，國內(nèi)主要風機制造廠家為了快速搶占市場，都致力于擴大生產(chǎn)規(guī)模，無力對控制系統(tǒng)這樣的技術含量較高的產(chǎn)品進行自主開發(fā)，因此多直接從MITA、Windtec等國外公司采購產(chǎn)品或引進技術，這就導致裝機量高，但缺乏自有核心技術。

　　

　　(2)就風機控制系統(tǒng)本身的要求來看，確有它的特殊性和復雜性。從硬件來講，風機控制系統(tǒng)隨風機一起安裝在接近自然的環(huán)境中，工作有較大振動、大范圍的溫度變化、強電磁干擾這樣的復雜條件下，因此其硬件要求比一般系統(tǒng)要高得多。從軟件來講，風機要實現(xiàn)完全的自動控制，必須有一套與之相適應的完善的控制軟件。主控系統(tǒng)、變槳系統(tǒng)和變頻器需要協(xié)同工作才能實現(xiàn)在較低風速下的最大風能捕獲、在中等風速下的定轉(zhuǎn)速以及在較大風速下的恒頻、恒功運行，這需要在這幾大部件中有一套先進、復雜的控制算法。國內(nèi)企業(yè)要完全自主掌握確實需要一定時間。

　　

　　(3)風機控制系統(tǒng)是與風機特性高度結(jié)合的系統(tǒng)，包括主控、變槳和變頻器在內(nèi)的控制軟件不僅算法復雜，而且其各項參數(shù)的設定與風機本身聯(lián)系緊密，風機控制系統(tǒng)的任務不僅僅是實現(xiàn)對風機的高度自動化監(jiān)控以及向電網(wǎng)供電，而且還必須通過合適的控制實現(xiàn)風能捕獲的最大化和載荷的最小化，一般的自動化企業(yè)即使能研制出樣機，也很難得到驗證，推廣就更加困難。而中小規(guī)模的風機制造商又無力進行這樣的開發(fā)。

　　

　　

　　從我國目前的情況來看，風電主控系統(tǒng)和變槳系統(tǒng)的各個組成部分的自主配套還不盡如人意，包括關鍵硬件、控制軟件等，對國外品牌的依賴仍然較大，仍是我國風電設備制造業(yè)中最薄弱的環(huán)節(jié)。國內(nèi)企業(yè)大多采取消化、引進、吸收、再創(chuàng)新的技術路線，國產(chǎn)化率較低，國產(chǎn)化效果不是很理想，運行狀況也不盡如人意，且售后服務備受詬病。

　　

　　作為大型風電機組控制系統(tǒng)的核心部分之一，變槳系統(tǒng)的采用對風電機組進行安全、穩(wěn)定、高效的運行工作有著積極作用。就目前來看，穩(wěn)定的風電變槳系統(tǒng)已經(jīng)成為我國大型風力發(fā)電機組控制技術研究的重要項目之一。從企業(yè)角度來看，由于風電變槳系統(tǒng)行業(yè)的資金和技術進入門檻相對較高，所以目前國內(nèi)從事風電變槳系統(tǒng)生產(chǎn)和制造的企業(yè)數(shù)量并不多，而且市場集中度相對較高，市場資源主要聚集在大型龍頭企業(yè)手中，風電主控系統(tǒng)和變槳系統(tǒng)作為風力發(fā)電機組的關鍵零部件，保障了風力發(fā)電機組的安全、可靠運行，提高了風能利用效率。因此，該領域的技術研發(fā)與創(chuàng)新備受業(yè)內(nèi)關注。

　　

　　“十一五”時期，我國風電裝備制造產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)了單機容量向兆瓦級的跨越發(fā)展，研發(fā)設計和制造水平與世界先進水平的差距迅速縮小，風電設備關鍵零部件的技術能力迅速提高，國內(nèi)企業(yè)通過這幾年的努力，已經(jīng)在控制系統(tǒng)主要部件的開發(fā)上取得了積極進展，已基本形成了自主的技術開發(fā)能力，所欠缺的主要是產(chǎn)品的大規(guī)模投運業(yè)績以及技術和經(jīng)驗積累。

　　

　　問題6、眾城卓越為什么在中國風電產(chǎn)業(yè)堅持?

　　

　　任何一個產(chǎn)業(yè)在發(fā)展之初，經(jīng)歷了最快途徑地拿來主義后，都有一批充滿理想與創(chuàng)新精神的企業(yè)家參與其中，而在中國風電產(chǎn)業(yè)發(fā)展的短短不到40年的時間里，就有不少人選擇了走一條艱難的路，那就是自主創(chuàng)新，從2014年開始，伴隨著中國第二輪風電產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展的節(jié)奏，眾城卓越也開始了在變槳控制系統(tǒng)的研發(fā)產(chǎn)出，每年都會推出新的伺服產(chǎn)品，并在變槳環(huán)節(jié)投入研發(fā)環(huán)節(jié)，短短幾年間獲得幾十項風電領域的實用專利和外觀專利，并不露聲色地定下做國產(chǎn)“平價精品、低調(diào)奢華”的目標。

　　

　　眾城卓越對自己有一個小小期許，自信而有力，那就是：托舉中國風電世界新能源旗幟，讓生活更美好。