近些年，隨著傳統(tǒng)能源的對環(huán)境不斷帶來惡劣的影響，以太陽能、風能為主力軍的低碳、節(jié)能、環(huán)保的新能源行業(yè)迅速崛起。這其中，風電經過多年來的發(fā)展，已成為了行業(yè)中的主要力量。

今天，針對風電行業(yè)在特殊環(huán)境下自動化產品使用狀況，我們特別邀請了國內著名風電設備研發(fā)及制造企業(yè)的自動化工程師劉健，談了談他對此問題的認識與看法。

首先，劉工向我們介紹了風電行業(yè)的工作環(huán)境。他說，風電工作環(huán)境歸結為戶外環(huán)境，具有高溫、高濕、低寒、風沙、鹽霧等主要特點。

其中，高溫是指風機在夏日工作的溫度，室外溫度往往在40-43攝氏度，地表溫度高達50攝氏度。這種情況下，液壓系統(tǒng)受到的影響會很大，由于液壓油是液壓系統(tǒng)的主要工作介質，而粘度又是液壓油的主要指標，隨著溫度的升高，液壓油的粘度將會明顯下降，會導致液壓泵的內滲漏量增大，增加液壓泵的容積損失降，低泵效率，同時油體受熱后體積增大，容器內壓增加，密封件的密封性能也會大大降低，嚴重時還會使?jié)櫥砻娈a生磨損，縮短設備壽命。其次，受到高溫考驗的還有柜體內的產品，如PLC等，由于大多數柜體的散熱能力有限，導致柜內的設備溫度有時會達到70度甚至更高，容易造成死機或者其他的故障現象。因此，在高溫環(huán)境下，不僅要求產品本身需要具備很好的耐熱性，同時，其還必須具有良好的冷卻配套設施加以輔助。

低寒主要指在一些三北地區(qū)或者其他特殊地區(qū)，其冬天最低環(huán)境溫度達到零下30攝氏度以下。通常，在這種溫度下，對主要零部件會有著極大的考驗，例如：傳動系統(tǒng)中的齒輪箱、主軸等，這類零部件在低溫時容易發(fā)生脆性斷裂，對系統(tǒng)的整體正常、安全運行都會產生很大的影響，這就要求，針對材料的不同特性，要采取必要的防止低溫脆斷技術措施，定期檢查，保障設備的安全工作。其次，一般電子電氣器件功能受溫度影響較大，低溫時往往不能達到正常啟動狀態(tài)，比如液晶顯示屏在低溫狀態(tài)下經常會出現無法正常啟動的現象，這時，可以采取在柜體內加熱，保持局部環(huán)境的溫度，通過實踐證明，這一方法是簡單有效的。此外，風力發(fā)電機組所使用的油品受到低溫的影響也比較大，這其中主要是潤滑油。低溫時潤滑油的流動性會變差，需要潤滑的部位可能得不到充分的供給，這會危及設備的安全運行!可以通過加熱的方法，使油溫維能夠持在正常的水平。

高濕主要指在一些近海、湖項目、林區(qū)等地，濕度持續(xù)性的達到95%以上。這種情況下，設備本身的絕緣，吸潮性能都會受到影響，同時還容易產生凝露，造成絕緣擊穿等現象。比如人機交互界面等就極易發(fā)生這樣的故障。這就需要設備本身的IP防護等級最好能夠都到IP65，這樣設備就不容易被濕空氣侵入，特別是當凝露出現的時候，給設備的絕緣造成破壞。

風沙主要指內蒙、甘肅、新疆等風沙大的地方，其風沙能侵入到機組內部，影響機組的運動特性。受風沙影響最大的，當屬風機葉片。經過風沙長期的吹打以及自身的磨損，葉片經常會開裂，如果發(fā)現不及時，風機繼續(xù)運作，那么葉片折斷、落地現象極有可能發(fā)生，會造成停機事故。此外，外部風沙很大，會造成沙塵大面積覆蓋自動化設備上，造成產品散熱、絕緣等性能將降低，這就要求，我們所用的一些控制產品要采用低功耗、無風扇的設計，以保證受到的影響最小化。

鹽霧主要指在沿海，沿鹽湖地區(qū)，其鹽霧較大，對機組腐蝕嚴重情況。通常，海上風電場從風機的基礎結構到塔筒，從葉片到機艙，從風電機組各類機械零部件到電氣元器件，都會面臨腐蝕的考驗，有些腐蝕因素甚至是致命的。就拿一個簡單的例子來說，比如海邊或海上風電機組控制器中的低壓電氣產品，由于鹽霧濕度的影響，表面一切正常的斷路器可能里面已掛滿結晶的小鹽粒，這就意味著產品的報廢，如果發(fā)現不及時，也將造成嚴重的安全隱患。目前，解決這個問題最好的方法，就是產品在設計生產時，一定要做好防腐處理，以保證產品能有更好的耐腐蝕性能。

我國幅員遼闊，北方低溫、風沙大，南方高溫、高濕、高鹽霧，海島雷擊較多，高原地區(qū)空氣稀薄，以上這些環(huán)境因素在我國的風電行業(yè)中都會遇到，這就要求應用與風相關的自動化產品時要細分區(qū)域，針對不同區(qū)域使用不同的適用產品。

接下來，他給我們介紹了風電行業(yè)自動化產品使用的一些特點。他說，風機內的自動化產品主要由PLC組成，另外，還有部分人機交互的產品會得到使用。其他的還有單片機系統(tǒng)控制，其屬于內置設備。風電產品相對而言，其自動化產品的控制功能相對簡單，基本均為一級執(zhí)行設備或者二級執(zhí)行設備，同時相互之間的協(xié)作也主要是內部協(xié)作。變流系統(tǒng)的控制策略和整機的控制策略會相對復雜一些。

以一個風機整機系統(tǒng)來舉例：

風機從上到下需要的機組系統(tǒng)包括了變槳系統(tǒng)、機艙系統(tǒng)、主控系統(tǒng)、變流系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)等。主控系統(tǒng)相當于風機的大腦，實現相關邏輯運算，與各系統(tǒng)信息交互。變槳系統(tǒng)接受主控系統(tǒng)的命令完成相關動作，并將檢測到到的相關信息反饋給主控;在主控通訊系統(tǒng)中斷或者機組斷電的時候;自行獨立執(zhí)行順槳系統(tǒng)，保證機組安全。機艙系統(tǒng)接受主控系統(tǒng)的命令完成相關動作，并將檢測到到的相關信息反饋給主控。變流系統(tǒng)接受主控系統(tǒng)的命令完成相關動作，并將檢測到到的相關信息反饋給主控;完成變流內部的控制。冷卻系統(tǒng)接受主控系統(tǒng)的命令完成相關動作，并將檢測到到的相關信息反饋給主控。

在這些系統(tǒng)之中，主控系統(tǒng)為PLC的主站系統(tǒng)，其他的均為PLC的子站系統(tǒng)。對于PLC所使用的產品品牌，目前多為倍福、西門子、歐姆龍、三菱、巴赫曼、和利時等，這些品牌對于風機系統(tǒng)來說，其穩(wěn)定性能較好，環(huán)境適應性強，通用及兼容性好。

除了機組系統(tǒng)之外，風機系統(tǒng)中，還有一個重要的部分，那就是通訊系統(tǒng)。通訊系統(tǒng)包含了人機交互系統(tǒng)、遠程通訊系統(tǒng)、中央監(jiān)控系統(tǒng)、能量管理系統(tǒng)，scada系統(tǒng)等相關系統(tǒng)。其中，人機交互系統(tǒng)實現人機信息的交互;遠程通訊系統(tǒng)將風機就地信息通過光纖或者其他通訊網絡傳遞給中央監(jiān)控;中央監(jiān)控系統(tǒng)實現對風場內所有風機的監(jiān)控;能量管理系統(tǒng)實現對風場內相關能量系統(tǒng)的控制;Scada系統(tǒng)實現風機的網絡遠程監(jiān)控。

在通訊系統(tǒng)之中，涉及的自動化產品主要為人機交互界面和交換機等。這其中首推研華的人機交互界面和東土的交換機，這些產品比較適合風機系統(tǒng)環(huán)境工作范圍寬、穩(wěn)定性能好的特點要求。

此外，針對實際的工作經驗，對風電自動化產品的改善，劉工給出了一些自己的觀點。他認為，目前風電自動化產品在使用中均會面臨一個問題，就是在設備帶電的時候，或者說柜體正常的時候，均可以較好的運行，而當柜體出現問題的時候，出現故障的概率就會相對較高。究其原因，多是因為產品的溫寬性能不夠引起的。他希望相關自動化廠商，今后在產品改進時可以做到：

1、提高產品的受耐性能，以更好的適應環(huán)境的變化;

2、給產品本身在小空間范圍內添加自己的環(huán)控設備，這樣設備無論在低溫或是高溫狀態(tài)下，均能更快的達到正常的工作狀態(tài)。

3、關于風機自控設備，建議不管是其發(fā)生任何故障，在報故障前須發(fā)出報警信息，這樣有利于對于風機的無人值守和安全運行。

最后，劉工對今后風電行業(yè)的發(fā)展進行了一下展望。他覺得，如今的風電的大環(huán)境已由前幾年的爆發(fā)式增長變?yōu)楝F在的理性和規(guī)劃式的發(fā)展。同時，由于電網建設等原因，導致一些地方風電發(fā)展已經過剩，存在部分棄風的狀況。風電在未來的發(fā)展應該考慮更多的因素，如發(fā)電量擔保，備件消耗等，只要我們考慮的更全面和更細致，風電行業(yè)還會繼續(xù)蓬勃發(fā)展。