2023年10月16日-19日，2023北京國(guó)際風(fēng)能大會(huì)暨展覽會(huì)（CWP2023）在北京如約召開(kāi)。作為全球風(fēng)電行業(yè)年度最大的盛會(huì)之一，這場(chǎng)由百余名演講嘉賓和數(shù)千名國(guó)內(nèi)外參會(huì)代表共同參與的風(fēng)能盛會(huì)，再次登陸北京，聚焦中國(guó)能源革命的未來(lái)。

本屆大會(huì)以“構(gòu)筑全球穩(wěn)定供應(yīng)鏈 共建能源轉(zhuǎn)型新未來(lái)”為主題，將歷時(shí)四天，包括開(kāi)幕式、主旨發(fā)言、高峰對(duì)話、創(chuàng)新劇場(chǎng)以及關(guān)于“全球風(fēng)電產(chǎn)業(yè)布局及供應(yīng)鏈安全”“雙碳時(shí)代下的風(fēng)電技術(shù)發(fā)展前景”“國(guó)際風(fēng)電市場(chǎng)發(fā)展動(dòng)態(tài)及投資機(jī)會(huì)”“風(fēng)電機(jī)組可靠性論壇”等不同主題的21個(gè)分論壇。能見(jiàn)App全程直播本次大會(huì)。

10月19日上午，恒豐賽特實(shí)業(yè)（上海）有限公司資深大客戶經(jīng)理施濤濤在風(fēng)電機(jī)組優(yōu)化升級(jí)專(zhuān)題論壇上發(fā)表題為《關(guān)于老舊風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)提質(zhì)增效改造》的主題演講。

以下為發(fā)言全文：

各位風(fēng)電同仁早上好，恒豐賽特是一家集中于技術(shù)研發(fā)、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、銷(xiāo)售與高新技術(shù)企業(yè)。我們公司總部在上海浦東張江高科，生產(chǎn)基地在四川綿陽(yáng)。主要在前端是為整機(jī)廠家做一些電控系統(tǒng)的配套，主要是主控和變槳，后市場(chǎng)做一些提質(zhì)增效的改造，我是專(zhuān)業(yè)做主控和變槳的技改，今天就介紹一下我們公司和整機(jī)廠家的合作。

我演講的課題分為四個(gè)方面，是背景介紹、執(zhí)行情況、改造效果、客戶的滿意度。

這是國(guó)內(nèi)一個(gè)小的整機(jī)廠家，是他自己把原來(lái)的風(fēng)機(jī)收回來(lái)了，他原來(lái)早期都是用的國(guó)外的控制系統(tǒng)，主控和變槳都是的，它也是第一次進(jìn)行國(guó)產(chǎn)化的改造。本次改造幫他解決主控和變槳系統(tǒng)，被國(guó)外卡脖子問(wèn)題，我們有效的幫他們規(guī)避了風(fēng)險(xiǎn)。他們?cè)谏a(chǎn)過(guò)程中之前都是運(yùn)用的這套國(guó)外系統(tǒng)，運(yùn)行過(guò)程中代碼要重復(fù)修改，核心代碼沒(méi)有到他們手里，部分算法都是掌握在國(guó)外工程師手里，不能滿足后續(xù)的服務(wù)。在變槳系統(tǒng)當(dāng)中，變槳電機(jī)頻繁的損壞，角度，部分變槳有一些原因沒(méi)有辦法解決，極大的影響了現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試和并網(wǎng)的穩(wěn)定性。我們跟他整機(jī)合作，把這個(gè)主控唯一被動(dòng)的局面打破了。恒豐賽特的代碼可以給這個(gè)整機(jī)廠家開(kāi)放的，我們讓他們來(lái)學(xué)習(xí)整個(gè)程序的控制邏輯，彌補(bǔ)這個(gè)軟件技術(shù)層面的空缺，避免被國(guó)外整機(jī)廠家卡脖子。我們通過(guò)對(duì)原用國(guó)外變槳系統(tǒng)軟件、硬件整體的替換，可以有效解決整個(gè)變槳系統(tǒng)質(zhì)量問(wèn)題，提高整機(jī)運(yùn)行的穩(wěn)定性。

這是我們公司拿到項(xiàng)目之后一個(gè)整體的流程，剛剛幾位整機(jī)廠家也說(shuō)了，在安全有效的基礎(chǔ)上才可以改，首先我們到風(fēng)場(chǎng)之后由項(xiàng)目經(jīng)理會(huì)到現(xiàn)場(chǎng)勘察之后，會(huì)拿到一些整機(jī)的資料，分為下面的幾個(gè)小組一起來(lái)做這個(gè)事情。第一個(gè)技術(shù)支持組，會(huì)把整機(jī)廠家跟我們合作的風(fēng)機(jī)模型、其他部件大致的數(shù)據(jù)都會(huì)給到我們，我們通過(guò)整機(jī)載荷自己運(yùn)算之后才會(huì)做下一步的整機(jī)改造方案。首先第一個(gè)是數(shù)據(jù)的核算，第二個(gè)是現(xiàn)場(chǎng)研發(fā)會(huì)做一個(gè)評(píng)估報(bào)告，第三個(gè)會(huì)提供國(guó)產(chǎn)化改造的要求、機(jī)組各項(xiàng)數(shù)據(jù)收集、機(jī)組的施工。

這是準(zhǔn)備階段實(shí)施的過(guò)程，分為準(zhǔn)備階段、研發(fā)階段、實(shí)施階段、驗(yàn)證階段、技術(shù)支持與服務(wù)。我們會(huì)把近幾年客戶的輸入、風(fēng)場(chǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)，到現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際的考察、風(fēng)機(jī)機(jī)組機(jī)械、尺寸、需求、訂單協(xié)議。第二是到研發(fā)改造整體方、電器原理圖、控制、風(fēng)機(jī)載荷、控制系統(tǒng)、用戶手冊(cè)、軟件仿真和測(cè)試、測(cè)試。下面是實(shí)施階段，樣機(jī)的安裝、接線檢查、安全電測(cè)試，業(yè)主整機(jī)廠商現(xiàn)場(chǎng)培訓(xùn)。最終風(fēng)場(chǎng)調(diào)試測(cè)試報(bào)告，這是功率曲線的驗(yàn)證、可利用率、可負(fù)載驗(yàn)證，最后是全方位后面的技術(shù)支持。

這是執(zhí)行情況，圖中是機(jī)艙的觸摸屏，原來(lái)是老式的黑屏，我們給它改為一個(gè)全觸摸的彩屏，字面都是中文顯示，以及是英文，方便業(yè)主的維護(hù)操作。這是我們自己知識(shí)產(chǎn)權(quán)推出的控制策略，第一個(gè)通過(guò)自適應(yīng)偏航來(lái)消除偏航的誤差，第二個(gè)是功率曲線控制的Knee Booster的拐點(diǎn)，第三是最優(yōu)風(fēng)能的能量捕獲，第四個(gè)是智能電功率的提升，最后是陣風(fēng)控制。

第一個(gè)是PR邏輯，主要原理是將SCADA，風(fēng)機(jī)的相對(duì)角、風(fēng)向、功率、風(fēng)速等進(jìn)行數(shù)字上傳到服務(wù)器，采用特定的算法數(shù)據(jù)上傳，并下發(fā)風(fēng)機(jī)的偏航指令，在不同的工況下找到最優(yōu)的PR角度，從而能提升發(fā)電量。第二個(gè)是老舊機(jī)組余量的提升，大家知道早期是1.5MW，特別是一些雙饋的機(jī)組設(shè)計(jì)余量還是比較大。我們通過(guò)這個(gè)余量，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)風(fēng)況對(duì)比，從而達(dá)到提升發(fā)電量的目的。第三個(gè)是Knee Booster的拐點(diǎn)變化，我們從應(yīng)用動(dòng)態(tài)控制算法優(yōu)化變速段跟橫速段的切換控制，使風(fēng)機(jī)盡可能在最優(yōu)轉(zhuǎn)速上提升功率曲線拐點(diǎn)處的功率輸出。最后是一個(gè)最佳風(fēng)能的捕獲，最佳CP值的控制算法是基于風(fēng)機(jī)模型并結(jié)合PI控制，通過(guò)實(shí)時(shí)微調(diào)槳葉追求最佳風(fēng)能的CP值，提供在低風(fēng)速下最佳效果。這是在線自動(dòng)補(bǔ)償和最優(yōu)變槳參數(shù)的實(shí)時(shí)安裝和安裝偏差。這個(gè)是新增風(fēng)速的控制功率槳角的功能，快速的跟蹤風(fēng)速變化，并使最大風(fēng)能轉(zhuǎn)化成效率，增加發(fā)電量。這個(gè)是陣風(fēng)控制，大范圍變化導(dǎo)致風(fēng)機(jī)航向不能正向偏功，可能正常一段風(fēng)過(guò)來(lái)的時(shí)候動(dòng)作是幾秒，如果來(lái)了一陣陣風(fēng)之后，控制邏輯就要相對(duì)的變化，我們會(huì)增加偏航的速度，風(fēng)機(jī)不能有效的損失發(fā)電量，我們采用陣風(fēng)的控制來(lái)捕獲它的風(fēng)向和風(fēng)速。

這是變槳系統(tǒng)，把原來(lái)直流七柜改成交流的變槳方案，這是我們列舉了以前的方案，跟新方案的一個(gè)對(duì)比。以前七柜技術(shù)比較落后，故障率比較高，嚴(yán)重影響了整個(gè)機(jī)組的發(fā)電量，驅(qū)動(dòng)器故障率也是比較高，它的功能比較單一，備件價(jià)格比較昂貴，直流電機(jī)在緊急旋轉(zhuǎn)的時(shí)候?qū)φ麄€(gè)機(jī)組的沖擊載荷還是比較大的，柜類(lèi)的器件比較多，電氣回路比較復(fù)雜，業(yè)主處理故障還要帶著電機(jī)圖紙慢慢去測(cè)。蓄電池的成本也比較高，壽命比較短，我們就把它換成主流的交流變槳方案，性價(jià)比高，認(rèn)可度高。用的主流的交流的驅(qū)動(dòng)器，把CPU、開(kāi)關(guān)電源、充電器全部集合在一起，可靠性高。電機(jī)換成永磁同步，控制還是比較準(zhǔn)確，器件少，電氣回路簡(jiǎn)單，故障點(diǎn)少，便于維護(hù)。超級(jí)電容量壽命比較長(zhǎng)，具備檢測(cè)功能的能力，柜體結(jié)構(gòu)緊湊，接口配置靈活。現(xiàn)在市場(chǎng)上是分為兩種，一種從后面機(jī)艙，先測(cè)量一下輪轂的距離，如果尺寸能夠的話，我們是測(cè)量能放得下，就不用把變槳整體替換，就在里面改。如果有的變槳尺寸不夠，我們就把它從后面吊上來(lái)，整體把它替換掉。

早期投運(yùn)機(jī)組直流變槳系統(tǒng)故障率高，因?yàn)槲覀冞@次改的風(fēng)場(chǎng)變槳故障率占20%以上，其中編碼器、電機(jī)、電池、充電器、驅(qū)動(dòng)器、變槳PLC都是主要的故障點(diǎn)，同時(shí)在造成風(fēng)機(jī)機(jī)組燒機(jī)、倒機(jī)安全中，變槳無(wú)法收槳，造成事故是占到最大比例，因此變槳的安全穩(wěn)定對(duì)風(fēng)電機(jī)組期安全穩(wěn)定運(yùn)行，保證可利用率提升發(fā)電量起到一個(gè)至關(guān)重要的作用。

這個(gè)是早期直流變槳存在的問(wèn)題點(diǎn)，鉛酸電池的溫度性比較差，無(wú)均衡和故障保護(hù)單元，故障率高，電網(wǎng)失電條件下的緊急收槳有安全風(fēng)險(xiǎn)。直流電機(jī)內(nèi)置編碼器故障率比較高，碳刷需要定期維護(hù)，直流變槳系統(tǒng)電機(jī)設(shè)計(jì)是比較復(fù)雜的，回路耦合繁瑣，機(jī)械數(shù)量多，故障率比較高，直流變槳在自主安全收槳上不夠完善，往往需要通過(guò)滑環(huán)主控發(fā)命令，像24V短路之后不給它發(fā)命令，槳葉不能收回，從而就造成剛剛說(shuō)的安全事故。直流變槳在投入運(yùn)行中，隨著電子元器件的老化，故障率也是比較高，維護(hù)成本隨之升高。

這個(gè)是我們用的變槳解決方案，吊裝條件可以選擇保留或者是整體替換，我們使用三合一集成式的驅(qū)動(dòng)器帶動(dòng)原來(lái)直流方案，使用永磁同步電機(jī)替代原直流電機(jī)，IP等級(jí)高，免維護(hù)。使用超級(jí)電容，更換原來(lái)的鉛酸電池，優(yōu)化變槳系統(tǒng)安全回路設(shè)計(jì)，在軟件上保證變槳同步安全收槳，手動(dòng)變槳互鎖功能。同時(shí)只允許一個(gè)槳葉處于非安全位置當(dāng)中，其他兩只槳葉調(diào)了之后是不能動(dòng)的，能提高風(fēng)槳機(jī)組安全性，大幅度降低變槳系統(tǒng)故障率，減少小風(fēng)機(jī)停留時(shí)間和運(yùn)維成本，大幅度減少風(fēng)電變槳的備件采購(gòu)周期的成本，改造下來(lái)原來(lái)的直流變槳物料可以作為未來(lái)改造。有的時(shí)候我們跟業(yè)主去做，這一批的改造資金不夠，我們先通過(guò)改個(gè)五臺(tái)、十臺(tái)，剩下可以當(dāng)做后面變槳的備品備件。

這是一個(gè)國(guó)產(chǎn)化的SCADA監(jiān)控系統(tǒng)，從日志上可以看到分為環(huán)境監(jiān)控、地圖監(jiān)控、列表監(jiān)控、風(fēng)機(jī)數(shù)據(jù)監(jiān)控。這是基于分布式設(shè)計(jì)的三層軟件架構(gòu)，進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和調(diào)用，配置是比較靈活的，可靠性高，架構(gòu)是采用BS架構(gòu)，兼容linus、windows、國(guó)產(chǎn)麒麟操作系統(tǒng)，支持平臺(tái)的跨越，支持Modbus/OPC、104、101、61850、FTP，基本上現(xiàn)在風(fēng)電主流的通訊協(xié)議這個(gè)都可以接入。有秒級(jí)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)查詢、互聯(lián)網(wǎng)前端的顯示技術(shù)，頁(yè)面比較友好，機(jī)組的快道、日志下載10分鐘10毫秒。這些數(shù)據(jù)都可以調(diào)得出來(lái)，風(fēng)機(jī)現(xiàn)場(chǎng)可以接著入設(shè)備實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的監(jiān)控，秒級(jí)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，聲光報(bào)警、歷史數(shù)據(jù)、日志、故障快照、數(shù)據(jù)兼容、統(tǒng)計(jì)報(bào)告的導(dǎo)出、用戶權(quán)限、用戶等級(jí)，機(jī)組通訊丟失數(shù)據(jù)場(chǎng)景的續(xù)傳，監(jiān)控雙機(jī)熱備擴(kuò)展功能。

這是改造后的功率曲線的對(duì)比，在同一時(shí)間比相鄰機(jī)組發(fā)電量有明顯的提升，提升了24%，在同一時(shí)間內(nèi)相鄰機(jī)組的功率曲線明顯提升，改造后是優(yōu)于前面的，相鄰機(jī)組、同比機(jī)組發(fā)電量統(tǒng)計(jì)的是30%，其中軟件優(yōu)化占到8%，風(fēng)機(jī)可利用率是22%。

最后我講一下改造之后能達(dá)到哪些要求，其中一些運(yùn)算能力、儲(chǔ)存能力無(wú)法達(dá)到控制算法的要求，原來(lái)直流變槳的技術(shù)落后、故障點(diǎn)多、電氣回路復(fù)雜，后備蓄電池維護(hù)成本高、壽命短，我們主控改造之后，單臺(tái)風(fēng)機(jī)軟件提升發(fā)電效率2%到4%的使用，同步配置控制算法，降低風(fēng)機(jī)載荷，減少維護(hù)費(fèi)用，延長(zhǎng)風(fēng)機(jī)使用壽命，新增日志快照，新增風(fēng)場(chǎng)有功的AGC、AVC、風(fēng)場(chǎng)的數(shù)據(jù)上傳，增加變流器信號(hào)的顯示和上傳，增加低壓穿越，高低壓穿越、一次調(diào)頻和慣量，新增風(fēng)場(chǎng)滑網(wǎng)通訊，國(guó)產(chǎn)的SCADA，增加各種日志報(bào)表，以前都是國(guó)外的比較單一的，不能給業(yè)主做定制化的要求，新增機(jī)倉(cāng)遠(yuǎn)程操作界面，是可以遠(yuǎn)程共享。變槳有更高級(jí)的控制算法，更高級(jí)的變槳跟蹤響應(yīng)的速度，還有控制的精度，替換成更高的三合一交流的驅(qū)動(dòng)器，性價(jià)比高，永磁同步電機(jī)，固定元器件少，電氣回路簡(jiǎn)單，超級(jí)電容壽命長(zhǎng)，具備容量的檢測(cè)，結(jié)構(gòu)緊湊。謝謝大家！  

 （根據(jù)演講速記整理，未經(jīng)演講人審核）