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風(fēng)機(jī)也能“捅破天”

2022-12-10 來(lái)源:金風(fēng)科技微平臺(tái) 瀏覽數(shù):222

2022年,搭載支持北斗衛(wèi)星消息的智能手機(jī)問(wèn)世,具備“捅破天”的衛(wèi)星通信技術(shù),當(dāng)使用者身處戈壁荒漠無(wú)人區(qū)、出海作業(yè)遇險(xiǎn)、地震救援等無(wú)地面網(wǎng)絡(luò)信號(hào)覆蓋環(huán)境時(shí),可通過(guò)北斗衛(wèi)星短報(bào)文通訊技術(shù)將文字和位置信息向外發(fā)出,與外界取得聯(lián)系,獲取救援。

  “如何與臺(tái)風(fēng)并存”是中國(guó)海上風(fēng)電發(fā)展面臨的重要挑戰(zhàn),其中便包括風(fēng)機(jī)的通信、控制以及防臺(tái)風(fēng)問(wèn)題,借助“北斗衛(wèi)星通訊方式”,金風(fēng)科技探索出一種可靠、經(jīng)濟(jì)的解決方式。
  
  2022年,搭載支持北斗衛(wèi)星消息的智能手機(jī)問(wèn)世,具備“捅破天”的衛(wèi)星通信技術(shù),當(dāng)使用者身處戈壁荒漠無(wú)人區(qū)、出海作業(yè)遇險(xiǎn)、地震救援等無(wú)地面網(wǎng)絡(luò)信號(hào)覆蓋環(huán)境時(shí),可通過(guò)北斗衛(wèi)星短報(bào)文通訊技術(shù)將文字和位置信息向外發(fā)出,與外界取得聯(lián)系,獲取救援。
  
  其實(shí),早在2020年金風(fēng)科技海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組就用上了“捅破天”的衛(wèi)星通訊技術(shù)。在茫茫大海中沒(méi)有網(wǎng)絡(luò)的情況下,利用“北斗衛(wèi)星通訊方式”遠(yuǎn)程控制海上的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組及配置的抗臺(tái)柴油發(fā)電機(jī),讓其進(jìn)入“抗臺(tái)風(fēng)模式”控制風(fēng)機(jī)偏航,最大限度避免臺(tái)風(fēng)對(duì)風(fēng)機(jī)的破壞,讓機(jī)組在上電前沒(méi)有網(wǎng)絡(luò)的情況下也可以應(yīng)對(duì)臺(tái)風(fēng)威脅。
  
  臺(tái)風(fēng)是生成于熱帶或副熱帶海洋面且極速旋轉(zhuǎn)的大氣渦旋,其中超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)瞬間陣風(fēng)風(fēng)速超過(guò)51m/s,具有很強(qiáng)的破壞力。臺(tái)風(fēng)對(duì)海上及沿海山地地區(qū)風(fēng)電場(chǎng)的影響特征包括極端風(fēng)速、突變風(fēng)向和非常湍流等,這些因素單獨(dú)或共同作用使風(fēng)電機(jī)組不同程度受損。當(dāng)臺(tái)風(fēng)造成的瞬時(shí)風(fēng)速,湍流強(qiáng)度和入流角超過(guò)受損風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)制造標(biāo)準(zhǔn),將給風(fēng)電機(jī)組的安全運(yùn)行帶來(lái)極大挑戰(zhàn)。
  
  登陸我國(guó)大陸的臺(tái)風(fēng)以臺(tái)風(fēng)和強(qiáng)熱帶風(fēng)暴為主,占比達(dá)到20.09%和26.25%,7月-10月是臺(tái)風(fēng)高發(fā)期。例如2014年超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)“威馬遜”,其陣風(fēng)風(fēng)速達(dá)到66.7 m/s,橫掃菲律賓、中國(guó)和越南,多個(gè)風(fēng)電場(chǎng)發(fā)生嚴(yán)重事故,給客戶和主機(jī)廠家造成極大損失。
  
  “如何與臺(tái)風(fēng)并存”是中國(guó)海上風(fēng)電發(fā)展面臨的重要挑戰(zhàn),歐洲也沒(méi)有成熟的經(jīng)驗(yàn)可借鑒。目前海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組安裝完成后,風(fēng)電場(chǎng)的海纜和電力系統(tǒng)并不能第一時(shí)間連接到單臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組而使其會(huì)在一段時(shí)間內(nèi)處于斷電狀態(tài)。此外,在風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)營(yíng)期間也會(huì)有定期海纜巡檢或偶然的海纜故障導(dǎo)致的停電維修等需求。在這些時(shí)間內(nèi)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組因?yàn)槭щ娗译x岸較遠(yuǎn)而無(wú)法與控制中心進(jìn)行通信。如果臺(tái)風(fēng)在這段時(shí)間來(lái)襲,風(fēng)力發(fā)電機(jī)組無(wú)法受遠(yuǎn)程控制中心的監(jiān)控及控制,將面臨受損風(fēng)險(xiǎn)。因此,研究海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在未上電窗口期的通信、控制以及防臺(tái)風(fēng)技術(shù)是中國(guó)海上風(fēng)電向深遠(yuǎn)海發(fā)展的迫切需求。
  
  因此,從2020年起金風(fēng)科技就在不斷探索和研究解決這一問(wèn)題的辦法。我們需要一種可靠的、經(jīng)濟(jì)的通訊方式,且最好不要改變風(fēng)機(jī)主要的硬件和軟件設(shè)計(jì)便于遠(yuǎn)程控制,同時(shí)還需要現(xiàn)場(chǎng)操作便捷。
  
  通訊方式
  
  海上風(fēng)電離岸較遠(yuǎn),手機(jī)信號(hào)不穩(wěn)定或是沒(méi)有無(wú)法使用手機(jī)網(wǎng)絡(luò);能用的通訊有衛(wèi)星通訊方式和電臺(tái)方式。通過(guò)對(duì)北斗衛(wèi)星短報(bào)文功能、高軌衛(wèi)星寬帶和海事通訊衛(wèi)星等可靠性和經(jīng)濟(jì)性的綜合對(duì)比評(píng)估,北斗衛(wèi)星通訊可靠短報(bào)文功能通訊費(fèi)用低,非常適合海上“抗臺(tái)通訊”場(chǎng)景批量使用。
  
  控制方式
  
  對(duì)于風(fēng)機(jī)控制方式可以有兩種方案,一是通過(guò)先控制柴油機(jī)后間接控制風(fēng)機(jī),或者也可以直接控制風(fēng)機(jī),然后再間接控制柴油機(jī)電源。間接控制風(fēng)機(jī)的方式更具經(jīng)濟(jì)性,同時(shí)在控制界面設(shè)置上也盡量保持SCADA界面設(shè)置和風(fēng)機(jī)WEB界面一致,這樣以便于快速開發(fā)而且現(xiàn)場(chǎng)人員操作也上手快。
  
  便捷操作
  
  通過(guò)一套北斗接收器與風(fēng)機(jī)和柴油機(jī)控制PLC,現(xiàn)場(chǎng)只需接入電源和通訊線纜,設(shè)備采用快速安裝方式臨時(shí)固定,現(xiàn)場(chǎng)操作方便快捷。
  
  通過(guò)不同控制方案、通訊方案、設(shè)備選型的對(duì)比分析、測(cè)試優(yōu)化,最終在2020年底,金風(fēng)科技在三峽陽(yáng)江沙扒項(xiàng)目首次成功測(cè)試驗(yàn)證。通過(guò)增加一套通訊PLC工裝來(lái)和機(jī)組及柴油機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。當(dāng)需要機(jī)組動(dòng)作時(shí),可以從陸上集控中心下發(fā)命令,風(fēng)機(jī)和柴油機(jī)執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作,同時(shí)還可以監(jiān)控風(fēng)機(jī)和柴油機(jī)的關(guān)鍵數(shù)據(jù),如柴油機(jī)狀態(tài)、功率,風(fēng)機(jī)狀態(tài)、風(fēng)扇、對(duì)風(fēng)角度等信息。
  
  金風(fēng)科技的北斗抗臺(tái)方案的成功開發(fā)應(yīng)用,填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)對(duì)不帶電情況下機(jī)組的抗臺(tái)方案空白,已獲得專利授權(quán)。此方案:
  
  1.完美融合北斗通訊衛(wèi)星短報(bào)文通信功能,可以不受天氣及地理位置影響,可以在任何地方對(duì)機(jī)組進(jìn)行遠(yuǎn)距離控制,方便組網(wǎng)。
  
  2.獨(dú)立的便攜式遠(yuǎn)程控制設(shè)備,技術(shù)通用性強(qiáng),可支撐任何機(jī)組及平臺(tái)。此方案不用改變?cè)L(fēng)力發(fā)電機(jī)組的設(shè)計(jì),只需在使用時(shí)安裝在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組上,不需要時(shí)也可拆除。設(shè)備可循環(huán)使用,節(jié)約成本。
  
  3.獨(dú)立的遠(yuǎn)程控制軟件,通過(guò)北斗衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)直接控制遠(yuǎn)程抗臺(tái)設(shè)備,不用改變?cè)L(fēng)力發(fā)電機(jī)組和柴油發(fā)電機(jī)組的程序,可以集中控制,方便操作。
 
 
  目前該項(xiàng)技術(shù)已在4個(gè)海上風(fēng)電項(xiàng)目,超過(guò)100臺(tái)海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組投入使用,在2021-2022期間成功規(guī)避了多個(gè)臺(tái)風(fēng)威脅。例如2021年第18號(hào)臺(tái)風(fēng)“圓規(guī)”過(guò)境廣東期間,金風(fēng)科技機(jī)組通過(guò)北斗控制設(shè)備遠(yuǎn)程啟動(dòng)備用柴油發(fā)電機(jī),在不依賴電網(wǎng)的情況下,提前控制風(fēng)機(jī)進(jìn)入“抗臺(tái)模式”,實(shí)施偏航等一系列抗臺(tái)動(dòng)作,成功避免了臺(tái)風(fēng)對(duì)風(fēng)機(jī)產(chǎn)生破壞性損傷。
  
  目前,“北斗抗臺(tái)”方案除了在抗臺(tái)策略上應(yīng)用之外,也已經(jīng)拓展到金風(fēng)大兆瓦海上機(jī)組抗渦等其他方面,技術(shù)通用性強(qiáng)。通過(guò)這個(gè)擴(kuò)展應(yīng)用,我們可以大幅減少特殊工況下人員出海維護(hù)作業(yè)的需求,減少人員安全風(fēng)險(xiǎn)的同時(shí)也降低了運(yùn)維成本。
  
  北斗抗臺(tái)方案是一次成功的跨界技術(shù)融合創(chuàng)新的嘗試,受到行業(yè)類同行及業(yè)主的高度認(rèn)可,為行業(yè)在此類問(wèn)題的解決上提供了一個(gè)很好的思路啟發(fā)。未來(lái),在深遠(yuǎn)海海上風(fēng)電項(xiàng)目上,此類應(yīng)用衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)方案將會(huì)擁有越來(lái)越多的應(yīng)用場(chǎng)景,比如遠(yuǎn)海漂浮式風(fēng)機(jī)水文監(jiān)測(cè)、機(jī)組振動(dòng)監(jiān)測(cè)、運(yùn)輸監(jiān)測(cè)、人員安全監(jiān)測(cè)等。海上環(huán)境瞬息萬(wàn)變,未來(lái)一定還會(huì)有更多未知的問(wèn)題在等著我們?nèi)グl(fā)現(xiàn),去探索,去解決。只要堅(jiān)守一顆不斷創(chuàng)新的初心,我們一定能看到大海中更美麗的風(fēng)景。

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