編者語：我wo國guo的de風feng電dian產chan業ye在zai最zui近jin幾ji年nian得de到dao了le快kuai速su發fa展zhan，已yi經jing成cheng為wei世shi界jie風feng電dian大da國guo。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，本文對造成這一現象的原因進行了分析
，提出了控製係統下一步還要解決的主要技術問題。

   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1215萬千瓦

，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


、風電裝機容量超千萬千瓦的風電大國。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1675萬千瓦。

   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zhe70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，1215萬千瓦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1.4億千瓦這樣的水平
，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。

   congwoguomuqiandeqingkuanglaikan，fengjikongzhixitongdeshangshugegezuchengbufendezizhupeitaoguimohaixiangdangbururenyi
，daomuqianweizhiduiguowaipinpaideyilairengranjiaoda
，rengshifengdianshebeizhizaoyezhongzuiboruodehuanjie。erfengjiqitabujian
，baokuoyepian
、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二er十shi年nian時shi間jian。前qian已yi述shu及ji，我wo國guo風feng電dian製zhi造zao產chan業ye是shi從cong2005niankaishidezuijinsiniancaidedaokuaisufazhande，guoneizhuyaofengjizhizaochangjiaweilekuaisuqiangzhanshichang
，douzhiliyukuodashengchanguimo
，wuliduikongzhixitongzheyangdejishuhanliangjiaogaodechanpinjinxingzizhukaifa
，yinciduozhijiecongMITA
、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、強qiang電dian磁ci幹gan擾rao這zhe樣yang的de複fu雜za條tiao件jian下xia
，因yin此ci其qi硬ying件jian要yao求qiu比bi一yi般ban係xi統tong要yao高gao得de多duo。從cong軟ruan件jian來lai講jiang，風feng機ji要yao實shi現xian完wan全quan的de自zi動dong控kong製zhi，必bi須xu有you一yi套tao與yu之zhi相xiang適shi應ying的de完wan善shan的de控kong製zhi軟ruan件jian。主zhu控kong係xi統tong、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


、bianjianghebianpinqizaineidekongzhiruanjianbujinsuanfafuza
，erqieqigexiangcanshudeshedingyufengjibenshenlianxijinmi，fengjikongzhixitongderenwubujinjinshishixianduifengjidegaoduzidonghuajiankongyijixiangdianwanggongdian
，erqiehaibixutongguoheshidekongzhishixianfengnengbuhuodezuidahuahezaihedezuixiaohua，yibandezidonghuaqiyejishinengyanzhichuyangji，yehennandedaoyanzheng，tuiguangjiugengjiakunnan。erzhongxiaoguimodefengjizhizaoshangyouwulijinxingzheyangdekaifa。

   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技ji術shu和he經jing驗yan積ji累lei。比bi如ru，作zuo為wei風feng機ji控kong製zhi係xi統tong中zhong技ji術shu含han量liang最zui高gao的de主zhu控kong係xi統tong和he變bian頻pin器qi
，國guo內nei企qi業ye在zai自zi主zhu開kai發fa上shang已yi取qu得de重zhong要yao進jin展zhan。東dong方fang自zi控kong經jing過guo幾ji年nian的de努nu力li，已yi成cheng功gong開kai發fa出chuDWS5000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
、如ru更geng大da容rong量liang的de變bian頻pin器qi開kai發fa，都dou是shi必bi須xu不bu斷duan解jie決jue的de新xin的de課ke題ti
，這zhe裏li不bu進jin行xing詳xiang細xi闡chan述shu。當dang前qian

，由you於yu風feng力li發fa電dian機ji組zu在zai我wo國guo電dian網wang中zhong所suo占zhan比bi例li越yue來lai越yue大da
，風feng力li發fa電dian方fang式shi的de電dian網wang兼jian容rong性xing較jiao差cha的de問wen題ti也ye逐zhu漸jian暴bao露lu出chu來lai，同tong時shi用yong戶hu對dui不bu同tong風feng場chang
、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625ms、當跌落發生3s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、發fa多duo少shao電dian
，這zhe在zai風feng電dian所suo占zhan比bi例li較jiao小xiao的de情qing況kuang下xia也ye沒mei有you多duo大da問wen題ti。但dan是shi，隨sui著zhe風feng電dian上shang網wang電dian量liang的de大da幅fu度du增zeng加jia，在zai用yong電dian低di穀gu段duan往wang往wang是shi風feng機ji出chu力li最zui大da的de時shi段duan，造zao成cheng電dian網wang調tiao峰feng異yi常chang困kun難nan，電dian網wang頻pin率lv
、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年(nian)畢(bi)業(ye)於(yu)浙(zhe)江(jiang)大(da)學(xue)
，同(tong)年(nian)至(zhi)東(dong)方(fang)汽(qi)輪(lun)機(ji)廠(chang)工(gong)作(zuo)，先(xian)後(hou)從(cong)事(shi)蒸(zheng)汽(qi)輪(lun)機(ji)及(ji)燃(ran)氣(qi)輪(lun)機(ji)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)的(de)開(kai)發(fa)與(yu)調(tiao)試(shi)。目(mu)前(qian)擔(dan)任(ren)東(dong)方(fang)電(dian)氣(qi)自(zi)控(kong)公(gong)司(si)副(fu)總(zong)經(jing)理(li)，負(fu)責(ze)風(feng)機(ji)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)的(de)國(guo)產(chan)化(hua)開(kai)發(fa)工(gong)作(zuo)。