風(fēng)電降本增效的倍福方案

本刊 | 夏云峰

風(fēng)電降本增效的倍福方案

本刊 | 夏云峰

2006年以來，倍福始終與中國風(fēng)電行業(yè)風(fēng)雨同舟，見證了產(chǎn)業(yè)的十年輝煌。這家專注于工業(yè)自動化產(chǎn)品研發(fā)和生產(chǎn)的外資企業(yè)，一直努力通過長期的技術(shù)積累和先進的產(chǎn)品組合幫助國內(nèi)企業(yè)提高風(fēng)電開發(fā)的智能化水平，在提升機組性能和降低開發(fā)成本這一升一降中，實現(xiàn)業(yè)主效益的最大化。

《風(fēng)能》：關(guān)于倍福的業(yè)務(wù)開展情況，您有沒有一些最新信息可以分享？

馬興凱：我們早在2006年就已經(jīng)進入中國風(fēng)電市場，可以說見證了這個行業(yè)十年的發(fā)展歷程。截至2016年，超過10家整機廠家采用了倍福基于PC的風(fēng)電控制系統(tǒng)， 并且行業(yè)前幾大知名廠商均和我們保持著長期良好的業(yè)務(wù)合作關(guān)系，總裝機量約4.5萬臺。倍福每年都會針對風(fēng)電行業(yè)推出一些解決方案和產(chǎn)品，包括EJ模塊、狀態(tài)監(jiān)測模塊、電力測量模塊、TwinCAT 3 Wind Framework 軟件架構(gòu)、極速風(fēng)電場網(wǎng)絡(luò)等，以適應(yīng)不斷變化的行業(yè)形勢。這些產(chǎn)品在實際運行中表現(xiàn)不俗，不斷贏得客戶的信賴和認(rèn)可。

比如，金風(fēng)科技GW 3S風(fēng)電機組的智能電控平臺采用了基于倍福CM 產(chǎn)品打造的TCMS 系統(tǒng)，對機組關(guān)鍵部位的監(jiān)測更為充分和及時。在倍福強大CPU處理能力的支持下，可實現(xiàn)對傳動鏈、機艙、塔筒及葉片的在線監(jiān)測和分析，為故障預(yù)警和精細(xì)化控制奠定了基礎(chǔ)，使機組的智能化水平跨上新的臺階，顯著提升了機組的性能和風(fēng)電場的開發(fā)效益。

在向市場提供高質(zhì)量產(chǎn)品的同時，我們還搭建了完善的售后服務(wù)體系。除德國總部的風(fēng)電專家團隊外，倍福中國約有20名風(fēng)電技術(shù)工程師，為中國風(fēng)電業(yè)務(wù)提供本土技術(shù)支持。同時倍福中國強化對風(fēng)電客戶的現(xiàn)場服務(wù)，為幾十個風(fēng)電場的數(shù)百位現(xiàn)場服務(wù)工程師開展技術(shù)培訓(xùn)，有利地保障了風(fēng)電機組的高效、無故障運行。

《風(fēng)能》：倍福的產(chǎn)品與市場同類型產(chǎn)品相比，具有哪些優(yōu)勢？在提高風(fēng)電并網(wǎng)友好性、降低開發(fā)成本方面具有哪些價值點？

馬興凱：我們?yōu)轱L(fēng)電機組提供電氣控制系統(tǒng)，它不同于傳統(tǒng)意義上的可編程邏輯控制器（PLC）。倍?？刂葡到y(tǒng)的硬件是基于PC架構(gòu)的，軟件操作系統(tǒng)是通用或者嵌入式Windows，加上獨有的TwinCAT軟PLC技術(shù)，可以很好地執(zhí)行用戶的復(fù)雜工藝要求。開放和易操作是倍福控制系統(tǒng)的主要特點。同時，我們擁有高速實時以太網(wǎng)總線EtherCAT，使得整套控制系統(tǒng)的I/O響應(yīng)時間可以小于100微秒。

在應(yīng)對波動性方面，永磁直驅(qū)風(fēng)電機組和雙饋異步風(fēng)電機組都可以在一定范圍內(nèi)調(diào)整輸出的有功和無功功率，充分發(fā)揮機組自身的無功支撐能力，對維持電網(wǎng)的無功功率平衡和電壓穩(wěn)定有著十分重要的意義。研究表明，風(fēng)電場監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的速度以及風(fēng)電機組自動控制系統(tǒng)現(xiàn)場總線的速度對風(fēng)電場電壓或無功功率控制可實現(xiàn)的動態(tài)性有顯著影響。倍福基于EtherCAT的風(fēng)電場實時控制網(wǎng)絡(luò)解決方案可實現(xiàn)風(fēng)電場級小于1毫秒的網(wǎng)絡(luò)通信周期，因為EtherCAT拓?fù)渲械乃蟹植际綍r鐘可通過傳輸延遲的測量進行同步，使得測量值和控制值的同步時間窗口能小于1微秒。這可以充分挖掘機組自身的潛力，提高并網(wǎng)的友好性，在出現(xiàn)波動時對電網(wǎng)提供有力的支持。

此外，我們每年都會通過產(chǎn)品配置優(yōu)化為客戶降低成本。倍福是一家技術(shù)型公司，對技術(shù)的追求決定了我們始終站在PC控制技術(shù)的前沿。在提升產(chǎn)品性價比的同時，倍福為客戶提供豐富的風(fēng)電應(yīng)用經(jīng)驗，不斷降低客戶的產(chǎn)品成本。提高客戶的市場競爭力是我們一貫的追求。

未來，倍福還將繼續(xù)推陳出新，尋找更加優(yōu)化的配置方案。同時，通過PC控制獨有的開放性特點，打通客戶遠(yuǎn)程支持和服務(wù)的通道，減少風(fēng)電場運維的時間和次數(shù)，從而大幅降低后期維護成本。

《風(fēng)能》：此前，一則黑客入侵風(fēng)電場的新聞引發(fā)業(yè)內(nèi)對風(fēng)電機組控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)安全的擔(dān)憂，倍福是如何確保通信安全的？

馬興凱：倍福作為風(fēng)電機組主控系統(tǒng)的主要供應(yīng)商，一直非常關(guān)注風(fēng)電應(yīng)用中的信息安全問題。我們認(rèn)為可以從以下三個方面來保證通信的安全：首先要對機組操作用戶登錄進行嚴(yán)格管理，只允許經(jīng)過驗證的用戶進行權(quán)限范圍內(nèi)的操作，比如更改參數(shù)、配置狀態(tài)碼、手動操作等。倍福的TwinCAT 3 Wind Framework 軟件框架中不僅包含了機組的運行控制功能，而且還包括一套完善的用戶管理機制，可以實現(xiàn)對用戶等級及權(quán)限的管理，還會將用戶的操作記錄全部保存到數(shù)據(jù)庫中。其次，可以采用具有安全機制的通信協(xié)議，比如OPC UA。OPC UA 訪問規(guī)范明確提出了標(biāo)準(zhǔn)安全模型，由于OPC UA 應(yīng)用之間傳遞消息的底層通信技術(shù)提供了加密功能和標(biāo)記技術(shù)，保證了消息的完整性和安全性。倍福作為OPC 技術(shù)應(yīng)用的先行者，具有成熟的OPC UA 產(chǎn)品以及豐富的應(yīng)用經(jīng)驗。另外，對風(fēng)電場聯(lián)網(wǎng)設(shè)備也需要加強管理，比如對服務(wù)器、工程師的筆記本電腦等必須進行安全設(shè)置，安裝防火墻和殺毒軟件，防止病毒入侵。

《風(fēng)能》：隨著我國風(fēng)電開發(fā)重心向中東南部轉(zhuǎn)移，風(fēng)況會更加復(fù)雜，給機組的控制系統(tǒng)帶來了哪些挑戰(zhàn)？倍福為此提供了哪些解決方案？

馬興凱：我認(rèn)為帶來的挑戰(zhàn)主要有兩個方面：一是如何在低風(fēng)速特殊環(huán)境下提高風(fēng)能利用率？二是如何降低度電成本，提升風(fēng)電場盈利能力？

在中東南部地區(qū)，更低的能量密度對風(fēng)電機組的技術(shù)和配置提出了更高的要求，風(fēng)電機組的控制必須具有高效率、高可靠性、更強的環(huán)境適應(yīng)性、易維護性。

為應(yīng)對挑戰(zhàn)，倍福提供了基于PC的控制方案，它具有運算速度快、成本低、程序編寫便捷等特點。在硬件方面增強了環(huán)境適應(yīng)性，以滿足如溫度、濕度、海拔、振動、EMC等方面的要求，可以提供具有豐富感知能力的IO產(chǎn)品、強大的記憶和思維能力的CPU產(chǎn)品；在軟件方面提供具有自學(xué)習(xí)、自適應(yīng)和決策能力的控制策略、自診斷和維護能力的CMS、場級控制等，為保障風(fēng)電機組的高效、無故障運行創(chuàng)造了條件。同時還可以借助數(shù)據(jù)庫中的海量數(shù)據(jù)存儲，使得系統(tǒng)診斷功能更加縝密和準(zhǔn)確。通過有效組合和應(yīng)用各種技術(shù)，使機組能夠準(zhǔn)確感知自身的狀態(tài)和外部環(huán)境條件，從而優(yōu)化調(diào)整控制策略和運行方式，保證運行在最佳工況點，以達(dá)到發(fā)電量和使用壽命的同時最優(yōu)。

《風(fēng)能》：圍繞中國市場，倍福為下一步制定了怎樣的發(fā)展戰(zhàn)略？

馬興凱：伴隨中國風(fēng)電市場的快速發(fā)展，智能化、信息化、大數(shù)據(jù)、云計算等理念和技術(shù)被迅速引入到機組設(shè)計制造、風(fēng)電開發(fā)建設(shè)和運營管理的各個環(huán)節(jié)，現(xiàn)代化程度將大大提高。

倍福為準(zhǔn)確把握住中國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展的戰(zhàn)略機遇， 將積極做好以下三方面工作：

第一，及時推出用于快速開發(fā)大型兆瓦級智能風(fēng)電機組的TwinCAT 3 Wind Framework軟件架構(gòu)，將工業(yè)4.0技術(shù)與倍福成熟的風(fēng)電行業(yè)知識完美結(jié)合于一體，成為新一代風(fēng)電控制系統(tǒng)的理想開發(fā)平臺。

第二，重點關(guān)注大兆瓦機型和海上風(fēng)電機組的發(fā)展，貼近客戶的需求，提供適合他們的產(chǎn)品。

第三，積極關(guān)注行業(yè)發(fā)展衍生應(yīng)用，如風(fēng)電機組在線監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)、葉片監(jiān)測和維護裝備、機組改造、實時風(fēng)電場網(wǎng)絡(luò)、全生命周期管理等，為此提供解決方案，提升機組性能和風(fēng)電場開發(fā)效益。

受訪嘉賓：馬興凱，德國倍福自動化有限公司能源事業(yè)部經(jīng)理。