隨著2020年“30·60”碳達(dá)峰&碳中和目標(biāo)的提出，風(fēng)光新能源產(chǎn)業(yè)再度迎來(lái)發(fā)展的春天。中國(guó)風(fēng)電從2006年起歷經(jīng)十余載，自2008年以來(lái)一直保持世界第一，占全球累計(jì)風(fēng)電裝機(jī)量的32.24%。經(jīng)歷市場(chǎng)的風(fēng)云變幻浮浮沉沉后，風(fēng)電企業(yè)在市場(chǎng)角逐中也歷經(jīng)了大浪淘沙的洗禮，格局也愈發(fā)集中。在技術(shù)進(jìn)步和規(guī)模效應(yīng)推動(dòng)下，風(fēng)電已經(jīng)成為全球最具競(jìng)爭(zhēng)力的三大能源之一。

　　

　　但風(fēng)光之中痛點(diǎn)無(wú)法忽視，那就是國(guó)產(chǎn)風(fēng)電設(shè)備一直受困于零部件，無(wú)法全面實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化，導(dǎo)致成本無(wú)法更進(jìn)一步降低，特別是風(fēng)機(jī)變槳控制系統(tǒng)，長(zhǎng)期為國(guó)外品牌把持。到底什么是變槳系統(tǒng)?為什么會(huì)形成這種態(tài)勢(shì)?國(guó)內(nèi)企業(yè)是否在計(jì)劃突破?眾城卓越小講堂就來(lái)講一講。

　　

　　變槳系統(tǒng)是大型風(fēng)電機(jī)組控制和保護(hù)的重要執(zhí)行裝置，對(duì)機(jī)組安全、穩(wěn)定、高效運(yùn)行具有十分重要的作用。電動(dòng)變槳以電動(dòng)機(jī)為工作動(dòng)力，通過(guò)伺服驅(qū)動(dòng)器控制電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)減速機(jī)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(dòng)槳葉進(jìn)行變槳。

　　

　　電動(dòng)變槳距系統(tǒng)由變槳控制器、伺服驅(qū)動(dòng)器和備用電源系統(tǒng)組成，其能夠?qū)崿F(xiàn)3個(gè)槳葉獨(dú)立變槳距，給風(fēng)力發(fā)電機(jī)組提供功率輸出和足夠的剎車制動(dòng)能力，從而避免過(guò)載對(duì)風(fēng)機(jī)的破壞。其中驅(qū)動(dòng)器是變槳系統(tǒng)最為核心的部件，其平臺(tái)化的產(chǎn)品功能不但可以覆蓋陸上和海上所有風(fēng)機(jī)平臺(tái)的需求，也可以幫助這些平臺(tái)降低成本，以及進(jìn)一步提高變槳系統(tǒng)的可靠性和整機(jī)控制需求的適應(yīng)性。變槳距控制系統(tǒng)與變速恒頻技術(shù)相配合，最終提高了整個(gè)風(fēng)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(dāng)前大型風(fēng)電機(jī)組控制和保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)之一。

　　

　　

　　早在20世紀(jì)90年代，國(guó)外就已經(jīng)開(kāi)始對(duì)風(fēng)力發(fā)電變槳距控制技術(shù)進(jìn)行研究，主要針對(duì)其運(yùn)行特性和控制策略，生產(chǎn)出一批可靠的風(fēng)電機(jī)組，如今研究重點(diǎn)是如何把一些智能算法應(yīng)用到風(fēng)電系統(tǒng)上，使控制效果得到加強(qiáng)。2009年，在全球所安裝的風(fēng)電機(jī)組中有95%的風(fēng)電機(jī)組已經(jīng)采用了變槳變速方式，我國(guó)自2009年始，所安裝的MW級(jí)風(fēng)電機(jī)組中，也全部是變槳距機(jī)組。

　　

　　國(guó)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(guó)外一些國(guó)家開(kāi)發(fā)一種能夠評(píng)估測(cè)量風(fēng)力資源以及計(jì)算機(jī)模擬的系統(tǒng)，能夠驗(yàn)證變槳距失速控制的設(shè)計(jì)理論，它采用了新型風(fēng)機(jī)槳葉材料來(lái)研發(fā)變速恒頻控制系統(tǒng)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)和低速永磁發(fā)電機(jī)，使風(fēng)電的效率得到了很大程度的提高，可靠性也得到加強(qiáng)。

　　

　　

　　對(duì)標(biāo)企業(yè)：陽(yáng)光電源

　　

　　對(duì)標(biāo)企業(yè)：

　　

　　ABB

　　

　　對(duì)標(biāo)企業(yè)：

　　

　　華為

　　

　　風(fēng)電變槳控制系統(tǒng)的價(jià)格僅占整個(gè)風(fēng)機(jī)總價(jià)的3%左右，但這個(gè)小小的變槳控制系統(tǒng)卻是風(fēng)機(jī)葉片啟停的總開(kāi)關(guān)，直接影響著風(fēng)機(jī)的捕風(fēng)能力和安全生產(chǎn)，關(guān)乎著風(fēng)機(jī)的生命線和效益線。老式的風(fēng)電變槳控制系統(tǒng)一般要2年更換一次，維護(hù)成本大，使用壽命短。風(fēng)力發(fā)電屬于非常復(fù)雜的重工業(yè)行業(yè)，產(chǎn)業(yè)鏈很長(zhǎng)。從塔筒、葉片、發(fā)電機(jī)、齒輪箱、軸承，到大型PLC、變槳伺服驅(qū)動(dòng)、大功率變流器、SVG，再加上變壓器、變流器等，整個(gè)產(chǎn)品線涵蓋了重工業(yè)的多個(gè)角度和層次，從價(jià)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(dòng)器決定了風(fēng)力發(fā)電機(jī)的可靠性和穩(wěn)定性。可以說(shuō)控制和驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品是風(fēng)力發(fā)電機(jī)的大腦和心臟，是非常核心的部分。

　　

　　風(fēng)電進(jìn)入全面平價(jià)時(shí)代，無(wú)論是陸上風(fēng)電還是海上風(fēng)電，降低度電成本成為風(fēng)電企業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必由之路。風(fēng)電機(jī)組單機(jī)容量的大型化，是目前降低海上風(fēng)電成本最有效的途徑之一，關(guān)鍵電控系統(tǒng)器件等核心技術(shù)上的創(chuàng)新和突破，將成為下一個(gè)風(fēng)電時(shí)代搶占的制高點(diǎn)。

　　

　　問(wèn)題4、為什么風(fēng)電變槳系統(tǒng)一直被國(guó)外品牌所掌控?

　　

　　(1)我國(guó)在這一技術(shù)領(lǐng)域的起步較晚，尤其是對(duì)兆瓦級(jí)以上大功率機(jī)組變速恒頻控制技術(shù)的研究，更是最近幾年的事情，這比風(fēng)機(jī)技術(shù)先進(jìn)國(guó)家要落后二十年時(shí)間。前已述及，我國(guó)風(fēng)電制造產(chǎn)業(yè)是從2005年開(kāi)始的最近四年才得到快速發(fā)展的，國(guó)內(nèi)主要風(fēng)機(jī)制造廠家為了快速搶占市場(chǎng)，都致力于擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模，無(wú)力對(duì)控制系統(tǒng)這樣的技術(shù)含量較高的產(chǎn)品進(jìn)行自主開(kāi)發(fā)，因此多直接從MITA、Windtec等國(guó)外公司采購(gòu)產(chǎn)品或引進(jìn)技術(shù)，這就導(dǎo)致裝機(jī)量高，但缺乏自有核心技術(shù)。

　　

　　(2)就風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)本身的要求來(lái)看，確有它的特殊性和復(fù)雜性。從硬件來(lái)講，風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)隨風(fēng)機(jī)一起安裝在接近自然的環(huán)境中，工作有較大振動(dòng)、大范圍的溫度變化、強(qiáng)電磁干擾這樣的復(fù)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(lái)講，風(fēng)機(jī)要實(shí)現(xiàn)完全的自動(dòng)控制，必須有一套與之相適應(yīng)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(shí)現(xiàn)在較低風(fēng)速下的最大風(fēng)能捕獲、在中等風(fēng)速下的定轉(zhuǎn)速以及在較大風(fēng)速下的恒頻、恒功運(yùn)行，這需要在這幾大部件中有一套先進(jìn)、復(fù)雜的控制算法。國(guó)內(nèi)企業(yè)要完全自主掌握確實(shí)需要一定時(shí)間。

　　

　　(3)風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)是與風(fēng)機(jī)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(fù)雜，而且其各項(xiàng)參數(shù)的設(shè)定與風(fēng)機(jī)本身聯(lián)系緊密，風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)的任務(wù)不僅僅是實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)機(jī)的高度自動(dòng)化監(jiān)控以及向電網(wǎng)供電，而且還必須通過(guò)合適的控制實(shí)現(xiàn)風(fēng)能捕獲的最大化和載荷的最小化，一般的自動(dòng)化企業(yè)即使能研制出樣機(jī)，也很難得到驗(yàn)證，推廣就更加困難。而中小規(guī)模的風(fēng)機(jī)制造商又無(wú)力進(jìn)行這樣的開(kāi)發(fā)。

　　

　　問(wèn)題5、中國(guó)的風(fēng)電變槳系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀如何?

　　

　　從我國(guó)目前的情況來(lái)看，風(fēng)電主控系統(tǒng)和變槳系統(tǒng)的各個(gè)組成部分的自主配套還不盡如人意，包括關(guān)鍵硬件、控制軟件等，對(duì)國(guó)外品牌的依賴仍然較大，仍是我國(guó)風(fēng)電設(shè)備制造業(yè)中最薄弱的環(huán)節(jié)。國(guó)內(nèi)企業(yè)大多采取消化、引進(jìn)、吸收、再創(chuàng)新的技術(shù)路線，國(guó)產(chǎn)化率較低，國(guó)產(chǎn)化效果不是很理想，運(yùn)行狀況也不盡如人意，且售后服務(wù)備受詬病。

　　

　　作為大型風(fēng)電機(jī)組控制系統(tǒng)的核心部分之一，變槳系統(tǒng)的采用對(duì)風(fēng)電機(jī)組進(jìn)行安全、穩(wěn)定、高效的運(yùn)行工作有著積極作用。就目前來(lái)看，穩(wěn)定的風(fēng)電變槳系統(tǒng)已經(jīng)成為我國(guó)大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制技術(shù)研究的重要項(xiàng)目之一。從企業(yè)角度來(lái)看，由于風(fēng)電變槳系統(tǒng)行業(yè)的資金和技術(shù)進(jìn)入門(mén)檻相對(duì)較高，所以目前國(guó)內(nèi)從事風(fēng)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(chǎng)集中度相對(duì)較高，市場(chǎng)資源主要聚集在大型龍頭企業(yè)手中，風(fēng)電主控系統(tǒng)和變槳系統(tǒng)作為風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的關(guān)鍵零部件，保障了風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的安全、可靠運(yùn)行，提高了風(fēng)能利用效率。因此，該領(lǐng)域的技術(shù)研發(fā)與創(chuàng)新備受業(yè)內(nèi)關(guān)注。

　　

　　“十一五”時(shí)期，我國(guó)風(fēng)電裝備制造產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)了單機(jī)容量向兆瓦級(jí)的跨越發(fā)展，研發(fā)設(shè)計(jì)和制造水平與世界先進(jìn)水平的差距迅速縮小，風(fēng)電設(shè)備關(guān)鍵零部件的技術(shù)能力迅速提高，國(guó)內(nèi)企業(yè)通過(guò)這幾年的努力，已經(jīng)在控制系統(tǒng)主要部件的開(kāi)發(fā)上取得了積極進(jìn)展，已基本形成了自主的技術(shù)開(kāi)發(fā)能力，所欠缺的主要是產(chǎn)品的大規(guī)模投運(yùn)業(yè)績(jī)以及技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)積累。

　　

　　問(wèn)題6、眾城卓越為什么在中國(guó)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)堅(jiān)持?

　　

　　任何一個(gè)產(chǎn)業(yè)在發(fā)展之初，經(jīng)歷了最快途徑地拿來(lái)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(guó)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展的短短不到40年的時(shí)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(kāi)始，伴隨著中國(guó)第二輪風(fēng)電產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展的節(jié)奏，眾城卓越也開(kāi)始了在變槳控制系統(tǒng)的研發(fā)產(chǎn)出，每年都會(huì)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(xiàng)風(fēng)電領(lǐng)域的實(shí)用專利和外觀專利，并不露聲色地定下做國(guó)產(chǎn)“平價(jià)精品、低調(diào)奢華”的目標(biāo)。

　　

　　眾城卓越對(duì)自己有一個(gè)小小期許，自信而有力，那就是：托舉中國(guó)風(fēng)電世界新能源旗幟，讓生活更美好。