2016年11月4日，在“2016中國風(fēng)電電氣裝備技術(shù)高峰論壇”的主題演講環(huán)節(jié)，上海電氣風(fēng)能有限公司劉吉輝 技術(shù)部副部長作了國內(nèi)風(fēng)電電氣技術(shù)的未來發(fā)展展望的相關(guān)報(bào)告。

　　各位風(fēng)電界的朋友們大家上午好，我這個(gè)主題有點(diǎn)大，前面的一些專家都講的比較具體，比較細(xì)，我這個(gè)比較宏觀，也比較粗，主要是結(jié)合我們上海電氣的一些情況給大家做個(gè)簡要的匯報(bào)，如果說沒有達(dá)到各位朋友們的預(yù)期多多包含。我的主題分為三個(gè)部分：

　　前面有些專家和同行也提到了，其實(shí)我們的技術(shù)在中國風(fēng)電來之前主要還是以定速定槳型兆瓦及以下風(fēng)電機(jī)組，從這個(gè)圖也可以看到原來的機(jī)型特點(diǎn)是比較小，還有停機(jī)時(shí)的葉片都是屬于開槳的狀態(tài)。

　　到了2005年以后，也就是我們現(xiàn)在的一些主流技術(shù)，主要分成兩大類，一個(gè)就是齒輪箱的傳動(dòng)，再一個(gè)就是直接驅(qū)動(dòng)的傳動(dòng)。齒輪箱的傳動(dòng)從市場產(chǎn)業(yè)化比直驅(qū)的傳動(dòng)要早，大概在2005-2007年，幾大電氣裝備企業(yè)走的都是技術(shù)引進(jìn)的路線，然后引進(jìn)的大部分都是齒輪箱帶電機(jī)雙饋的技術(shù)。當(dāng)然上海電氣也不例外，我們2005年就開始在跟德國在談，引進(jìn)了他的1.25雙饋技術(shù)。2006年技術(shù)正式輸入到上海電氣，2007年我們出了樣品。

　　這里面主要講的這幾個(gè)產(chǎn)品路線的一些特點(diǎn)，雙饋異步發(fā)電機(jī)它的方案相對來說是一個(gè)傳統(tǒng)的方案，比較成熟，工業(yè)也比較成熟，經(jīng)濟(jì)性相對好一些。缺點(diǎn)因?yàn)樗娋W(wǎng)的相關(guān)性，它的電子跟轉(zhuǎn)子都跟電網(wǎng)有直接或間接的連接，電網(wǎng)的友好性相對弱一些，受電網(wǎng)的影響多一些。

　　第二是感應(yīng)異步發(fā)電機(jī)，我們現(xiàn)在也引進(jìn)了兩個(gè)技術(shù)，一個(gè)是西門子的G2和G4，它的傳動(dòng)方案也是比較成熟，大家可以看到它的電網(wǎng)友好性比前面更好，因?yàn)樗峭ㄟ^電流其再跟電網(wǎng)相連，電網(wǎng)很多的適應(yīng)性只要電流器功能足夠強(qiáng)大就能更好的適應(yīng)電網(wǎng)。成本它比雙饋相對要高一些，因?yàn)樽兞髌鞯某杀鞠鄬碚f容量做得大一些。

　　第三是同步發(fā)電機(jī)組這種直驅(qū)的。其實(shí)直驅(qū)在國外做的也很早，現(xiàn)在在國內(nèi)來說做直驅(qū)也很好，但是做得比較大的就是我們的帶頭大哥金風(fēng)，金風(fēng)現(xiàn)在包括國內(nèi)還有一些其他做直驅(qū)的廠家，考慮做的是永磁電機(jī)，傳動(dòng)效率高，另外也是電網(wǎng)較好。缺點(diǎn)我們個(gè)人覺得歷史經(jīng)驗(yàn)略短，因?yàn)樽钤缥覀冏龅亩际嵌ㄋ俣际菐X輪箱傳動(dòng)的。另外直驅(qū)的金屬材料屬于稀有材料。

　　結(jié)合目前的電機(jī)技術(shù)從幾個(gè)方面做了分類，從滑差率來說有感應(yīng)機(jī)有同步機(jī)，從轉(zhuǎn)速來說有中高速、低速，電壓等級有低壓、高壓。冷卻方式有水冷還有空冷。

　　這個(gè)圖我是從ABB官網(wǎng)上截下來的，其實(shí)也就是對兩個(gè)大的分類也做了一些細(xì)分，其實(shí)從左邊大家可以看到到感應(yīng)電機(jī)有定速的、雙饋的、全變速的，全變速其實(shí)就是我們現(xiàn)在跟西門子合作的鼠籠電機(jī)。另外就是同步發(fā)電機(jī)，同步及有永磁的，還有低速、高速。

　　下面我們從控制方式來說有矢量控制、直接轉(zhuǎn)矩控制?？刂品绞浆F(xiàn)在據(jù)我們了解用的是直接轉(zhuǎn)矩控制，其他的還是電壓矢量控制，從并網(wǎng)方式來說就是接觸器和斷路器，像早期的技術(shù)原來引進(jìn)的低溫的1.25，最早它的變流器是德國SAG（音）的，它那有個(gè)不好的就是因?yàn)槲覀兊臄嗦菲饕话愣际秋L(fēng)速一萬次，比如風(fēng)速比較小的風(fēng)場，頻繁的脫網(wǎng)并網(wǎng)就會(huì)引起斷路器的失效。另外就是電壓等級，低壓方案、中壓方案。再一個(gè)是冷卻方式，水冷、空冷。

　　這個(gè)圖想講的就是從變流器的發(fā)展趨勢大家可以看到，肯定容量是不斷增大，甚至前面有專家也講到，未來的容量可能對變流器是8MW、10MW，甚至有的預(yù)測可能到2025年會(huì)到12MW。

　　說完變流器再講講變槳技術(shù)，原來的柜體很多，有7柜的、6柜的、3柜的。電機(jī)方面有直流、交流。電壓等級以前一般都是低壓的方案，大概60-100的范圍，這個(gè)方案帶來的不好就是功率一定的情況下電壓低流動(dòng)就大，電網(wǎng)都比較粗，布線工藝相對來說比較復(fù)雜，還有成本也很高。隨著現(xiàn)在大家都對空間的要求比較高，機(jī)組容量不斷增大，葉片不斷加長，對于變槳來說電機(jī)容量也不斷增大，如果還是原來低壓方案，可能做的尺寸會(huì)非常大，而且布線也有很大的困難，后來大家就推出常壓的方案，就是400V電機(jī)的方案，電流就會(huì)小很多，電流尺寸，空間上都能有很大的改善。從后備電源來講，有蓄電池，比如多的就是鉛酸蓄電池。還有超級電容，超級電容的壽命比較長，充電比較快。

　　結(jié)合上海電氣我們自己也在開發(fā)我們自主的電纜系統(tǒng)，為什么我們要做這個(gè)事情？其實(shí)也是目前大家都在講智能化風(fēng)機(jī)的控制、獨(dú)立變槳、整機(jī)載荷控制優(yōu)化、故障精確定位等功能可以大大提高機(jī)組的可靠性。這些功能的實(shí)現(xiàn)需要變槳控制系統(tǒng)的高度開放。

　　后面說一說目前的控制技術(shù)，控制對象因?yàn)樵谧耐卸急容^清楚：變槳、變流器、輔助部件。從控制變量：功率/轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速、槳距角。控制方式是閉環(huán)控制、開環(huán)控制，從控制柜位置也分機(jī)艙柜、塔底柜。隨著集成的提高，塔底柜慢慢也都沒有了。

　　這里面現(xiàn)在大家都在講風(fēng)機(jī)的智能化，上海電氣也推出了我們的智能控制系統(tǒng)，其實(shí)這個(gè)也是順應(yīng)客戶的一些需求，主要是從幾個(gè)方面，一個(gè)是提升發(fā)電量，二是提升穩(wěn)定性，三是提升風(fēng)區(qū)適用等級，四是拓展發(fā)電風(fēng)速區(qū)間，五是延長承載部件壽命。

　　最后是我們的監(jiān)控技術(shù)，目前的監(jiān)控技術(shù)主要是分成四塊，有SCADA系統(tǒng)、CMS、視頻監(jiān)測、遠(yuǎn)程集控。這是目前的情況。

　　還是從這幾個(gè)部件來談?wù)?，從發(fā)電機(jī)的技術(shù)發(fā)展趨勢，前面講肯定是大容量，再一個(gè)就是可能我們覺得還是會(huì)有多并聯(lián)的方面，因?yàn)槁覀冮_始從陸地走向海洋，希望有一些并聯(lián)方案，再一個(gè)就是結(jié)構(gòu)緊湊，因?yàn)殡S著大家對載荷逐漸的降低，還有對空間位置的限制，希望電機(jī)做得結(jié)構(gòu)緊湊。再一個(gè)是超導(dǎo)的，超導(dǎo)技術(shù)其實(shí)現(xiàn)在也有很多都在研究，我覺得這個(gè)可能也會(huì)是一個(gè)方向。

　　這里面還是引用一個(gè)ABB的圖，它提出將來可能是高速電機(jī)會(huì)是一個(gè)主流，但是這個(gè)東西仁者見仁、智者見智。從未來電機(jī)發(fā)展趨勢來說，我們覺得雙饋機(jī)組跟直驅(qū)肯定是并存狀態(tài)，隨著我們從陸地走向海洋，可能將來直驅(qū)還是一個(gè)主流的，因?yàn)榇蠹抑牢鏖T子海上風(fēng)電超過市場一半的份額，其實(shí)配的就是他的7MW，未來1-2年3MW機(jī)組的成本可下降3-5%，但是這個(gè)降成本肯定是降固件的成本。比如說有的研發(fā)，他選擇的器件可能可靠性高一些，價(jià)格貴一些，但是將來的維護(hù)成本會(huì)少一些，綜合來看他的這個(gè)成本會(huì)低一些。

　　再一個(gè)就是變流器技術(shù)未來趨勢，我覺得還是大容量、中壓、電網(wǎng)適應(yīng)性、調(diào)頻、調(diào)壓、高壓柔直輸電。低壓、中壓我這個(gè)就不講了，前面有很多專家已經(jīng)講的很專業(yè)了。

　　再一個(gè)是變槳技術(shù)未來趨勢，一個(gè)是深度集成，從7柜到6柜再到3柜，會(huì)不會(huì)將來還有更高度的集成，不斷也有廠家在提到，你看我的東西現(xiàn)在越來越少，很多東西都集成到驅(qū)動(dòng)器或者是哪個(gè)模塊中去了。再一個(gè)是常壓驅(qū)動(dòng)器，還有大容量、獨(dú)立變槳。

　　最左邊的是MOOG做的方案，做了一些獨(dú)立變槳的控制，提供的就是一個(gè)一體化的解決方案。我們覺得智能獨(dú)立變槳控制技術(shù)是變槳控制的發(fā)展趨勢，主要是通過檢測槳葉載荷引入整機(jī)控制模型，獨(dú)立調(diào)節(jié)各槳葉節(jié)距角，以減少槳葉拍打、塔架陰影、剪切風(fēng)對風(fēng)機(jī)影響，從而提高風(fēng)機(jī)工作穩(wěn)定性。

　　控制技術(shù)未來的趨勢，前面瑞能的趙總講了三個(gè)性，感知性、適應(yīng)性、進(jìn)化性，其實(shí)我們也差不多，我覺得是自適應(yīng)、多機(jī)協(xié)同、前饋降載、預(yù)測控制。

　　這里面講講對我們控制技術(shù)有很大幫助的一些感知技術(shù)，最左邊就是激光雷達(dá)的測風(fēng)，可以測到前方甚至可以到100m的風(fēng)速，就可以讓我們提前感知，就像我們開車一樣，我提前知道哪里有彎道，哪里有障礙物，就可以提前做一些應(yīng)變。中間的是輪轂導(dǎo)流罩超聲波測風(fēng)，它能感受到輪轂中心的風(fēng)速。再一個(gè)是超聲波測風(fēng)儀，它已經(jīng)突破了常規(guī)的風(fēng)速風(fēng)向，還能夠測溫度、濕度、氣壓，后面這三個(gè)參數(shù)有什么用呢？如果說我知道它的溫度跟濕度，我也可以通過這種模型得出它是否會(huì)結(jié)冰。比如說這個(gè)溫度特別低，濕度特別大，我覺得這種情況可能就是一種結(jié)冰的模型。還有就是如果知道溫度、氣壓、濕度，還可以計(jì)算出空氣密度，大家熟悉空氣控制系統(tǒng)來說，知道了空氣密度就可以優(yōu)化之前穩(wěn)態(tài)的計(jì)算模型。所以說這些感知技術(shù)都是在推動(dòng)新的控制策略不斷優(yōu)化。

　　監(jiān)控技術(shù)未來趨勢將來肯定還是基于云平臺(tái)、大數(shù)據(jù)、遠(yuǎn)程集控、基于風(fēng)機(jī)的全生命周期進(jìn)行數(shù)字管理。

　　在這里我想簡要介紹一下上海電氣也推出了智能監(jiān)控平臺(tái)，因?yàn)槲覀兪窃?014年下半年的時(shí)候立項(xiàng)，到現(xiàn)在應(yīng)該兩年時(shí)間不到，其實(shí)之前規(guī)劃就是說有這么10個(gè)模塊，其實(shí)已經(jīng)有幾個(gè)模塊開始上線了，有智能監(jiān)控、健康管理、風(fēng)資源、知識(shí)庫。

　　監(jiān)控模塊就是為了適應(yīng)云平臺(tái)的技術(shù)，解決原來大量數(shù)據(jù)傳輸?shù)膯栴}，現(xiàn)在就是說風(fēng)場接入到集控中心，這個(gè)已經(jīng)不是問題了，而且我們也接入了一個(gè)全國單體風(fēng)機(jī)最多的工廠。左邊這個(gè)圖可以看到我們可以結(jié)合現(xiàn)在的信息，都可以精確的對每一個(gè)風(fēng)場進(jìn)行定位，同時(shí)也可以把風(fēng)場的監(jiān)管數(shù)據(jù)，通過一頁的主界面展示出來。

　　這個(gè)就是智能監(jiān)控模塊下的視頻監(jiān)控，是我們自主開發(fā)的，把傳統(tǒng)的視頻監(jiān)控跟現(xiàn)在的智能云平臺(tái)做了一個(gè)很好的結(jié)合。不光能夠降成本，而且還能夠提高管理效益，對于顧客來說不需要好幾套軟件，我只要一套軟件，我想看視頻就看視頻，想看數(shù)據(jù)就看數(shù)據(jù)。

　　這個(gè)主要是講監(jiān)控模塊一個(gè)是單機(jī)的界面，跟傳統(tǒng)的沒有太大區(qū)別，包括還有監(jiān)控模塊的一個(gè)報(bào)表界面。再就是監(jiān)控模塊也有對風(fēng)機(jī)的健康值進(jìn)行預(yù)測，我們有了一些數(shù)據(jù)以后，就像人一樣，有了體檢的數(shù)據(jù)以后，比如說你的指標(biāo)每次檢查出來了，可能就會(huì)告訴你你有一個(gè)什么樣的趨勢，可能是怎么樣的，我們會(huì)做一些故障的預(yù)警，然后提前做一些預(yù)防性的保養(yǎng)或者是維修。再一個(gè)就是風(fēng)機(jī)的故障界面，這個(gè)故障界面跟大家都很熟悉，大家現(xiàn)在都基于故障處理的一些庫，總結(jié)出這些專家?guī)欤瑢砼龅揭恍┫嗨频墓收?，解決方式就可以跳出來。

　　還有知識(shí)模塊，以前我們打印出來的紙或者文本都非常厚，將來可以非?？焖俚南螺d文檔資料。再一個(gè)是風(fēng)資源模塊，為了推這個(gè)東西就是讓我們的客戶在工廠有一個(gè)投資預(yù)期的模型預(yù)算，看市場是否有投資的價(jià)值。

　　第一我們也是結(jié)合DNV GL預(yù)測，他說未來單機(jī)的容量會(huì)到12MW，風(fēng)輪直徑會(huì)到200m，基于這個(gè)發(fā)電機(jī)、變流器、電變槳等電氣部件功率容量也會(huì)逐漸增大。

　　第二是先進(jìn)控制策略，基于現(xiàn)在感知技術(shù)的不斷發(fā)展和引進(jìn)，激光雷達(dá)測風(fēng)技術(shù)的成熟應(yīng)用，控制技術(shù)將會(huì)由被動(dòng)反饋控制轉(zhuǎn)向主動(dòng)前饋控制。還有風(fēng)電場內(nèi)風(fēng)電機(jī)組之間協(xié)同控制，使尾流影響更小。

　　第三是其他電氣技術(shù)，我們覺得將來肯定還是基于風(fēng)電機(jī)組全生命周期的LCOE的模型，進(jìn)行優(yōu)化和創(chuàng)新的設(shè)計(jì)?；跀?shù)據(jù)中心平臺(tái)，不斷進(jìn)行風(fēng)電場、單機(jī)和零部件的性能優(yōu)化。

　　這就是我的簡要的一個(gè)匯報(bào)，謝謝大家！