淺析傳統傳感器技術在風電行業發展

     從人類發展的早期開始，便將風能作為一種能源使用，隨著科學技術的發展，人們開始更加精準地運用風能。
     德國的石勒蘇益格－荷爾斯泰因州位于北海和波羅的海之間，即使在風力不大的情況下，力士樂公司生產的風力發電機組仍可運行。如果風向從西北向北變化8度，測風儀就會把感測到的信號傳輸到控制系統，控制偏航驅動裝置將機艙定位到合適的位置。測風儀包括風速傳感器和風向傳感器，是隨著風電行業的發展而發展起來的。一般來說，風速傳感器應滿足測量范圍為0～60米／秒，誤差范圍在0.5米/秒以內，工作環境溫度應滿足當地氣溫條件。而風向傳感器應滿足測量范圍為0～360度，精確度在2.5度以內，工作環境溫度應滿足當地氣溫條件。 
     中國科學院電工研究所新能源組的副研究員李建林表示，“風電行業對測量高電壓、大電流傳感器，振動傳感器，溫度、濕度、測風、以及壓力傳感器等產品應用均會有所推進。”其中，由于電流傳感器是風能渦輪機中轉換器必不可少的元件，在風電行業中的應用尤為重要。在某些逆變器內，小型和PCB安裝電流傳感器的應用非常廣泛。這些傳感器是轉換器閉環控制的一部分，可以確保逆變器快速反應。當逆變器與發電機的智能功率控制同時使用時，可以確保在風能渦輪機啟動之后在一個很寬的風速范圍內為電網提供持續功率，直到渦輪機在上限風速時停機為止。為了對驅動器進行最佳定位，各個轉換器內的傳感器會對電流進行連續測量，電路控制器的質量和反應時間最終由電流傳感器的設計和性能而確定。這就是具有小電流額定值的閉環電流傳感器廣泛應用在風電行業的原因。除了具有極好的線性度和精確度之外，閉環電流傳感器本身還具有高帶寬以及快速的反應時間等優點。
     李建林指出，國內的電流傳感器市場還有待發展，尤其是大電流傳感器技術，遠遠落后于國際水平。由于國內的大電流傳感器技術相對不夠成熟，國內風電整機廠商在采購大電流傳感器時，大多數會選擇進口產品，由于進口產品的價格往往高于國內產品的價格，這在一定程度上增加了生產成本壓力。而在小電流傳感器技術方面，國內的技術水平與國際水平已沒有多少差距。
     由于國內風力發電站多設在“三北地區”（華北、東北、西北）及沿海地區，氣候相對惡劣，因此風電機組對傳感器性能的要求較高，尤其是對加熱功能、抗震性、抗高頻電磁干擾、防極性接反（連接）及風向指針抗沖擊和振動等能力的要求要遠高于通用傳感器的性能指標，而潮汐發電站的機組還要求傳感器具有良好的防海水腐蝕性能。 
     李建林表示，傳感器在風電行業的應用并非僅僅局限于風力發電行業，就我國電力行業來說，使用傳感器的場合非常多。在電廠、電站主要使用壓力傳感器、溫度傳感器、流量傳感器，在輸變電領域主要使用電壓傳感器、電流傳感器。它們大都屬于技術水平不高但對可靠性和穩定性要求較高的通用傳感器，而技術水平要求較高的光傳感器現在在電力行業應用還較少。由于電廠、電站的傳感器一般都是由機組設備廠商進行選擇，所以國內傳感器應用的相對較多。輸變電領域則不同，相對發電領域，由于傳感器的一次性投入比較小，各個電網區域選擇品牌時對價格不是很敏感，而且使用一些比較新的技術可以提高輸變電水平，所以國外品牌的傳感器應用比較多。”