編者語：在zai風feng機ji主zhu要yao部bu件jian已yi基ji本ben實shi現xian國guo內nei配pei套tao的de情qing況kuang之zhi下xia
，控kong製zhi係xi統tong自zi主zhu配pei套tao能neng力li仍reng然ran較jiao弱ruo
，仍reng是shi風feng電dian設she備bei製zhi造zao業ye中zhong最zui薄bo弱ruo的de環huan節jie

，本ben文wen對dui造zao成cheng這zhe一yi現xian象xiang的de原yuan因yin進jin行xing了le分fen析xi，提ti出chu了le控kong製zhi係xi統tong下xia一yi步bu還hai要yao解jie決jue的de主zhu要yao技ji術shu問wen題ti。

  我國風電行業目前的形勢
 
   2005 年以來，我國風電裝機以年均 100% 的速度快速發展
，到 2008 年底，我國風電總裝機容量達到了 1215 萬 KW，占世界風電總裝機容量的 10% 左右
，這是一個相當驚人的增長。目前
，從裝機容量來看，我國已成為亞洲第一、世界第四
、風電裝機容量超 1000 萬 KW 的風電大國。排在前三位的依次是美國、德國和西班牙，其裝機容量分別為 2517 萬、2390 萬和 1675 萬 KW。

   需求的快速增長也帶動了我國風電設備製造業的快速發展。

   2004 年
，我國風機整機製造企業僅 6 家，目前明確進入風機整機製造的企業已超過 70 家，另外還有一些公司正在開展進入風機整機製造的前期準備工作，呈現出“你未唱罷我登場，百家風企競風流”這樣一個喜憂參半的格局。喜的是經過這些年的發展
，內資和合資企業的生產規模不斷擴大、技術能力不斷增強、市場占有率上升很快。2004 年，內（合）資企業和外資企業占當年風電新增裝機的比例分別為 25% 和 75%
，而到 2008 年這一比例正好顛倒了過來，內（合）資zi企qi業ye已yi經jing在zai風feng電dian市shi場chang上shang占zhan據ju絕jue對dui主zhu導dao地di位wei。至zhi於yu這zhe些xie整zheng機ji製zhi造zao廠chang家jia帶dai動dong的de零ling部bu件jian生sheng產chan企qi業ye究jiu竟jing有you多duo少shao
，更geng是shi一yi個ge無wu法fa準zhun確que統tong計ji的de數shu字zi。這zhe些xie風feng機ji整zheng機ji製zhi造zao企qi業ye及ji零ling部bu件jian企qi業ye的de發fa展zhan壯zhuang大da，有you力li地di促cu進jin了le我wo國guo風feng電dian製zhi造zao業ye技ji術shu水shui平ping和he生sheng產chan規gui模mo的de提ti高gao。憂you的de是shi這zhe 70 餘家風機企業的技術水平
、生產規模
、服務能力參差不齊
，真正形成規模、比(bi)較(jiao)有(you)競(jing)爭(zheng)能(neng)力(li)的(de)還(hai)隻(zhi)有(you)寥(liao)寥(liao)幾(ji)家(jia)，大(da)多(duo)數(shu)企(qi)業(ye)對(dui)於(yu)未(wei)來(lai)麵(mian)臨(lin)的(de)巨(ju)大(da)風(feng)險(xian)都(dou)估(gu)計(ji)不(bu)足(zu)，這(zhe)是(shi)我(wo)國(guo)目(mu)前(qian)風(feng)電(dian)設(she)備(bei)製(zhi)造(zao)業(ye)存(cun)在(zai)的(de)一(yi)個(ge)突(tu)出(chu)問(wen)題(ti)。

   從未來的發展形勢來看，風電產業至少將有十多年的黃金發展期。從世界範圍來看，美國
、德國等工業發達國家為解決能源短缺和環境汙染問題，都將大規模發展風力發電作為主要解決方案。在我國，情況也是如此。2008 年底
，1215 萬 KW 的風電裝機容量占我國電力總裝機容量的比例還僅為 1.5%，預計到 2020 年這一比例將達到 10% 左右
，即到 2020 年風電裝機容量將達到 1.4 億 KW 這樣的水平

，這是十分可觀的數字。這表明，從宏觀形勢來看

，風電行業大發展的高潮確實已經到來。

   風機控製係統的發展現狀

   風機的控製係統是風機的重要組成部分，它承擔著風機監控、自動調節、實現最大風能捕獲以及保證良好的電網兼容性等重要任務，它主要由監控係統

、主控係統
、變槳控製係統以及變頻係統（變頻器）幾部分組成。各部分的主要功能如下：      監控係統（ SCADA ）：監控係統實現對全風場風機狀況的監視與啟、停操作，它包括大型監控軟件及完善的通訊網絡。      主控係統：主控係統是風機控製係統的主體
，它實現自動啟動、自動調向
、自動調速
、自動並網、自動解列、故障自動停機

、自動電纜解繞及自動記錄與監控等重要控製、保護功能。它對外的三個主要接口係統就是監控係統、變槳控製係統以及變頻係統（變頻器），它ta與yu監jian控kong係xi統tong接jie口kou完wan成cheng風feng機ji實shi時shi數shu據ju及ji統tong計ji數shu據ju的de交jiao換huan，與yu變bian槳jiang控kong製zhi係xi統tong接jie口kou完wan成cheng對dui葉ye片pian的de控kong製zhi，實shi現xian最zui大da風feng能neng捕bu獲huo以yi及ji恒heng速su運yun行xing，與yu變bian頻pin係xi統tong（變頻器）接口實現對有功功率以及無功功率的自動調節。

   變槳控製係統：與yu主zhu控kong係xi統tong配pei合he
，通tong過guo對dui葉ye片pian節jie距ju角jiao的de控kong製zhi，實shi現xian最zui大da風feng能neng捕bu獲huo以yi及ji恒heng速su運yun行xing，提ti高gao了le風feng力li發fa電dian機ji組zu的de運yun行xing靈ling活huo性xing。目mu前qian來lai看kan
，變bian槳jiang控kong製zhi係xi統tong的de葉ye片pian驅qu動dong有you液ye壓ya和he電dian氣qi兩liang種zhong方fang式shi，電dian氣qi驅qu動dong方fang式shi中zhong又you有you采cai用yong交jiao流liu電dian機ji和he直zhi流liu電dian機ji兩liang種zhong不bu同tong方fang案an。究jiu竟jing采cai用yong何he種zhong方fang式shi主zhu要yao取qu決jue於yu製zhi造zao廠chang家jia多duo年nian來lai形xing成cheng的de技ji術shu路lu線xian及ji傳chuan統tong。

   變頻係統（變頻）器：與主控製係統接口，和發電機、電網連接
，直接承擔著保證供電品質、提高功率因素

，滿足電網兼容性標準等重要作用。

   從(cong)我(wo)國(guo)目(mu)前(qian)的(de)情(qing)況(kuang)來(lai)看(kan)

，風(feng)機(ji)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)的(de)上(shang)述(shu)各(ge)個(ge)組(zu)成(cheng)部(bu)分(fen)的(de)自(zi)主(zhu)配(pei)套(tao)規(gui)模(mo)還(hai)相(xiang)當(dang)不(bu)如(ru)人(ren)意(yi)，到(dao)目(mu)前(qian)為(wei)止(zhi)對(dui)國(guo)外(wai)品(pin)牌(pai)的(de)依(yi)賴(lai)仍(reng)然(ran)較(jiao)大(da)
，仍(reng)是(shi)風(feng)電(dian)設(she)備(bei)製(zhi)造(zao)業(ye)中(zhong)最(zui)薄(bo)弱(ruo)的(de)環(huan)節(jie)。而(er)風(feng)機(ji)其(qi)它(ta)部(bu)件(jian)
，包(bao)括(kuo)葉(ye)片(pian)、齒輪箱、發電機、軸承等核心部件已基本實現國產化配套（盡管質量水平及運行狀況還不能令人滿意），之所以如此
，原因主要有：

   （1）我(wo)國(guo)在(zai)這(zhe)一(yi)技(ji)術(shu)領(ling)域(yu)的(de)起(qi)步(bu)較(jiao)晚(wan)，尤(you)其(qi)是(shi)對(dui)兆(zhao)瓦(wa)級(ji)以(yi)上(shang)大(da)功(gong)率(lv)機(ji)組(zu)變(bian)速(su)恒(heng)頻(pin)控(kong)製(zhi)技(ji)術(shu)的(de)研(yan)究(jiu)，更(geng)是(shi)最(zui)近(jin)幾(ji)年(nian)的(de)事(shi)情(qing)，這(zhe)比(bi)風(feng)機(ji)技(ji)術(shu)先(xian)進(jin)國(guo)家(jia)要(yao)落(luo)後(hou) 20 年時間。前已述及
，我國風電製造產業是從 2005 niankaishidezuijinsiniancaidedaokuaisufazhande，guoneizhuyaofengjizhizaochangjiaweilekuaisuqiangzhanshichang，douzhiliyukuodashengchanguimo，wuliduikongzhixitongzheyangdejishuhanliangjiaogaodechanpinjinxingzizhukaifa

，yinciduozhijiecong MITA、Windtec 等國外公司采購產品或引進技術。

   （2）就jiu風feng機ji控kong製zhi係xi統tong本ben身shen的de要yao求qiu來lai看kan，確que有you它ta的de特te殊shu性xing和he複fu雜za性xing。從cong硬ying件jian來lai講jiang，風feng機ji控kong製zhi係xi統tong隨sui風feng機ji一yi起qi安an裝zhuang在zai接jie近jin自zi然ran的de環huan境jing中zhong
，工gong作zuo有you較jiao大da振zhen動dong
、大範圍的溫度變化
、qiangdianciganraozheyangdefuzatiaojianxia
，yinciqiyingjianyaoqiubiyibanxitongyaogaodeduo。congruanjianlaijiang
，fengjiyaoshixianwanquandezidongkongzhi，bixuyouyitaoyuzhixiangshiyingdewanshandekongzhiruanjian。zhukongxitong
、變槳係統和變頻器需要協同工作才能實現在較低風速下的最大風能捕獲、在中等風速下的定轉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
、複雜的控製算法。國內企業要完全自主掌握確實需要一定時間。

   （3）風機控製係統是與風機特性高度結合的係統，包括主控、變(bian)槳(jiang)和(he)變(bian)頻(pin)器(qi)在(zai)內(nei)的(de)控(kong)製(zhi)軟(ruan)件(jian)不(bu)僅(jin)算(suan)法(fa)複(fu)雜(za)，而(er)且(qie)其(qi)各(ge)項(xiang)參(can)數(shu)的(de)設(she)定(ding)與(yu)風(feng)機(ji)本(ben)身(shen)聯(lian)係(xi)緊(jin)密(mi)
，風(feng)機(ji)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)的(de)任(ren)務(wu)不(bu)僅(jin)僅(jin)是(shi)實(shi)現(xian)對(dui)風(feng)機(ji)的(de)高(gao)度(du)自(zi)動(dong)化(hua)監(jian)控(kong)以(yi)及(ji)向(xiang)電(dian)網(wang)供(gong)電(dian)
，而(er)且(qie)還(hai)必(bi)須(xu)通(tong)過(guo)合(he)適(shi)的(de)控(kong)製(zhi)實(shi)現(xian)風(feng)能(neng)捕(bu)獲(huo)的(de)最(zui)大(da)化(hua)和(he)載(zai)荷(he)的(de)最(zui)小(xiao)化(hua)
，一(yi)般(ban)的(de)自(zi)動(dong)化(hua)企(qi)業(ye)即(ji)使(shi)能(neng)研(yan)製(zhi)出(chu)樣(yang)機(ji)
，也(ye)很(hen)難(nan)得(de)到(dao)驗(yan)證(zheng)
，推(tui)廣(guang)就(jiu)更(geng)加(jia)困(kun)難(nan)。而(er)中(zhong)小(xiao)規(gui)模(mo)的(de)風(feng)機(ji)製(zhi)造(zao)商(shang)又(you)無(wu)力(li)進(jin)行(xing)這(zhe)樣(yang)的(de)開(kai)發(fa)。

   即ji便bian如ru此ci，國guo內nei企qi業ye通tong過guo這zhe幾ji年nian的de努nu力li，已yi經jing在zai控kong製zhi係xi統tong主zhu要yao部bu件jian的de開kai發fa上shang取qu得de了le積ji極ji進jin展zhan
，已yi基ji本ben形xing成cheng了le自zi主zhu的de技ji術shu開kai發fa能neng力li，所suo欠qian缺que的de主zhu要yao是shi產chan品pin的de大da規gui模mo投tou運yun業ye績ji以yi及ji

   jishuhejingyanjilei。biru，zuoweifengjikongzhixitongzhongjishuhanliangzuigaodezhukongxitonghebianpinqi
，guoneiqiyezaizizhukaifashangyiqudezhongyaojinzhan。dongfangzikongjingguojiniandenuli，yichenggongkaifachuDWS5000風feng機ji控kong製zhi係xi統tong，並bing已yi完wan成cheng各ge種zhong測ce試shi及ji風feng機ji運yun行xing驗yan證zheng，實shi現xian了le規gui模mo化hua生sheng產chan，基ji本ben形xing成cheng了le自zi主zhu開kai發fa能neng力li。科ke諾nuo偉wei業ye也ye研yan製zhi出chu了le兆zhao瓦wa級ji機ji組zu的de控kong製zhi係xi統tong。在zai變bian頻pin器qi方fang麵mian
，東dong方fang自zi控kong
、合肥陽光
、清能華福、科諾偉業等一批企業也異軍突起，開發出了大功率雙饋及直驅機型的變頻器
，產品已有小批量在風場投運，呈獻出可喜的發展勢頭。

   隨著國內企業所開發風機容量越來越大，風機控製技術必須不斷發展才能滿足這一要求，如葉片的驅動和控製技術

、rugengdarongliangdebianpinqikaifa，doushibixubuduanjiejuedexindeketi，zhelibujinxingxiangxichanshu。dangqian，youyufenglifadianjizuzaiwoguodianwangzhongsuozhanbiliyuelaiyueda，fenglifadianfangshidedianwangjianrongxingjiaochadewentiyezhujianbaoluchulai，tongshiyonghuduibutongfengchang、不同型號風機之間的聯網要求也越來越高

，這也對風機控製係統提出了新的任務。

   （1）采用統一和開放的協議以實現不同風場、不(bu)同(tong)廠(chang)家(jia)和(he)型(xing)號(hao)的(de)風(feng)機(ji)之(zhi)間(jian)的(de)方(fang)便(bian)互(hu)聯(lian)。目(mu)前(qian)
，風(feng)機(ji)投(tou)資(zi)用(yong)戶(hu)和(he)電(dian)網(wang)調(tiao)度(du)中(zhong)心(xin)對(dui)廣(guang)布(bu)於(yu)不(bu)同(tong)地(di)域(yu)的(de)風(feng)場(chang)之(zhi)間(jian)的(de)聯(lian)網(wang)要(yao)求(qiu)越(yue)來(lai)越(yue)迫(po)切(qie)，雖(sui)然(ran)各(ge)個(ge)風(feng)機(ji)製(zhi)造(zao)廠(chang)家(jia)都(dou)提(ti)供(gong)了(le)一(yi)定(ding)的(de)手(shou)段(duan)實(shi)現(xian)風(feng)機(ji)互(hu)連(lian)，但(dan)是(shi)由(you)於(yu)采(cai)用(yong)的(de)方(fang)案(an)不(bu)同(tong)，不(bu)同(tong)廠(chang)家(jia)的(de)風(feng)機(ji)進(jin)行(xing)互(hu)聯(lian)時(shi)還(hai)是(shi)會(hui)有(you)很(hen)多(duo)問(wen)題(ti)存(cun)在(zai)
，實(shi)施(shi)起(qi)來(lai)難(nan)度(du)較(jiao)大(da)。因(yin)此(ci)，實(shi)現(xian)不(bu)同(tong)風(feng)機(ji)之(zhi)間(jian)的(de)方(fang)便(bian)互(hu)聯(lian)是(shi)一(yi)個(ge)亟(ji)待(dai)解(jie)決(jue)的(de)重(zhong)要(yao)課(ke)題(ti)。

   （2）需要進一步提高低電壓穿越運行能力（ LVRT ）。風(feng)力(li)發(fa)電(dian)機(ji)組(zu)，尤(you)其(qi)是(shi)雙(shuang)饋(kui)型(xing)風(feng)機(ji)，抵(di)抗(kang)電(dian)網(wang)電(dian)壓(ya)跌(die)落(luo)的(de)能(neng)力(li)本(ben)身(shen)較(jiao)差(cha)。當(dang)發(fa)生(sheng)電(dian)網(wang)電(dian)壓(ya)跌(die)落(luo)時(shi)，從(cong)前(qian)的(de)做(zuo)法(fa)是(shi)讓(rang)風(feng)機(ji)從(cong)電(dian)網(wang)切(qie)出(chu)。當(dang)風(feng)機(ji)在(zai)電(dian)網(wang)中(zhong)所(suo)占(zhan)比(bi)例(li)較(jiao)小(xiao)時(shi)
，這(zhe)種(zhong)做(zuo)法(fa)對(dui)電(dian)網(wang)的(de)影(ying)響(xiang)還(hai)可(ke)以(yi)忽(hu)略(lve)不(bu)計(ji)。但(dan)是(shi)，隨(sui)著(zhe)在(zai)網(wang)運(yun)行(xing)風(feng)機(ji)的(de)數(shu)量(liang)越(yue)來(lai)越(yue)大(da)，尤(you)其(qi)是(shi)在(zai)風(feng)力(li)發(fa)電(dian)集(ji)中(zhong)的(de)地(di)區(qu)
，如(ru)國(guo)家(jia)規(gui)劃(hua)建(jian)設(she)的(de)六(liu)個(ge)千(qian)萬(wan)千(qian)瓦(wa)風(feng)電(dian)基(ji)地(di)
，這(zhe)種(zhong)做(zuo)法(fa)會(hui)對(dui)電(dian)網(wang)造(zao)成(cheng)嚴(yan)重(zhong)影(ying)響(xiang)
，甚(shen)至(zhi)可(ke)能(neng)進(jin)一(yi)步(bu)擴(kuo)大(da)事(shi)故(gu)。歐(ou)洲(zhou)很(hen)多(duo)國(guo)家(jia)，如(ru)德(de)國(guo)

、西班牙、丹麥等國家
，早就出台了相關標準
，要求在這種情況下風機能保持在網運行以支撐電網。風機具有的這種能力稱為低電壓穿越運行能力（LVRT），有的國家甚至要求當電網電壓跌落至零時還能保持在網運行。我國也於今年 8 月由國家電網公司出台了《風電場接入電網技術規定》，其中規定了我國自己的低電壓穿越技術要求
，明確要求風電機組在並網點電壓跌落至 20% 額定電壓時能夠保持並網運行 625 ms、當跌落發生 3 s 內能夠恢複到額定電壓的 90% 時，風電機組保持並網運行的低電壓穿越運行要求。應該說
，這還隻是一個初步的
、xiangduijiaodideyunxingyaoqiu。zaijinhoukenenghaihuichutaigengweiyangedeshangwangxianzhicuoshi。zhexieyaoqiudeshixian，zhuyaokaokongzhixitongzhongbianpinqisuanfajijiegoudegaishan，dangranhezhukonghebianjiangxitongyeyoumiqielianxi。
 
   （3）實現在功率預估條件下的風電場有功及無功功率自動控製。目前，風電機組都是運行在不調節的方式，也就是說，有多少風
、faduoshaodian
，zhezaifengdiansuozhanbilijiaoxiaodeqingkuangxiayemeiyouduodawenti。danshi，suizhefengdianshangwangdianliangdedafuduzengjia，zaiyongdiandiguduanwangwangshifengjichulizuidadeshiduan，zaochengdianwangtiaofengyichangkunnan，dianwangpinlv、電dian壓ya均jun易yi出chu現xian較jiao大da波bo動dong。當dang前qian，電dian網wang對dui這zhe一yi問wen題ti已yi相xiang當dang重zhong視shi，要yao求qiu開kai展zhan建jian設she風feng電dian場chang功gong率lv預yu測ce係xi統tong和he風feng電dian出chu力li自zi動dong控kong製zhi係xi統tong，實shi現xian在zai功gong率lv預yu測ce基ji礎chu上shang的de有you功gong功gong率lv和he無wu功gong功gong率lv控kong製zhi能neng力li。事shi際ji上shang
，這zhe個ge係xi統tong的de建jian設she不bu是shi一yi件jian容rong易yi的de事shi情qing，涉she及ji到dao很hen多duo方fang麵mian的de技ji術shu問wen題ti。但dan是shi，無wu論lun如ru何he說shuo
，序xu幕mu已yi經jing拉la開kai。

   發展展望 

   從cong上shang麵mian的de敘xu述shu中zhong可ke以yi看kan出chu，控kong製zhi係xi統tong作zuo為wei風feng電dian機ji組zu中zhong最zui關guan鍵jian的de核he心xin零ling部bu件jian，目mu前qian仍reng是shi國guo內nei風feng電dian設she備bei製zhi造zao業ye中zhong最zui薄bo弱ruo的de環huan節jie，也ye是shi國guo內nei目mu前qian唯wei一yi沒mei有you實shi現xian批pi量liang國guo產chan化hua的de部bu件jian
，其qi主zhu要yao原yuan因yin在zai第di二er部bu分fen中zhong已yi經jing分fen析xi過guo。但dan是shi

，我wo們men也ye看kan到dao，以yi東dong方fang自zi控kong為wei代dai表biao的de國guo內nei一yi些xie企qi業ye，已yi經jing在zai包bao括kuo變bian頻pin器qi在zai內nei的de控kong製zhi係xi統tong的de自zi主zhu研yan發fa方fang麵mian邁mai出chu了le重zhong要yao的de步bu伐fa，取qu得de了le很hen多duo成cheng果guo。因yin此ci
，預yu計ji再zai經jing過guo兩liang到dao三san年nian時shi間jian，將jiang可ke實shi現xian風feng機ji控kong製zhi係xi統tong的de全quan麵mian國guo產chan化hua配pei套tao，並bing具ju備bei如ru海hai上shang風feng機ji等deng更geng大da型xing風feng電dian機ji組zu控kong製zhi係xi統tong的de自zi主zhu研yan發fa能neng力li，這zhe樣yang
，風feng機ji國guo產chan化hua的de最zui後hou一yi個ge瓶ping頸jing也ye將jiang被bei突tu破po。同tong時shi，借jie此ci一yi角jiao，也ye呼hu籲xu國guo內nei的de風feng機ji用yong戶hu樹shu立li對dui國guo產chan控kong製zhi係xi統tong的de使shi用yong信xin心xin
，支zhi持chi國guo產chan化hua事shi業ye的de發fa展zhan。同tong時shi，國guo內nei企qi業ye在zai服fu務wu支zhi持chi及ji備bei件jian供gong應ying方fang麵mian畢bi竟jing有you較jiao大da的de優you勢shi，從cong長chang遠yuan來lai看kan
，一yi定ding會hui給gei風feng電dian企qi業ye帶dai來lai良liang好hao的de回hui報bao。

　　作者簡介： 陳建國 （ 1970 -  ）

   男，四川廣元人，1992 nianbiyeyuzhejiangdaxue，tongnianzhidongfangqilunjichanggongzuo，xianhoucongshizhengqilunjijiranqilunjikongzhixitongdekaifayutiaoshi。muqiandanrendongfangdianqizikonggongsifuzongjingli，fuzefengjikongzhixitongdeguochanhuakaifagongzuo。