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(fēng)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(fēng)電經(jīng)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(fēng)電行業(yè)在特殊環(huán)境下自動化產(chǎn)品使用狀況，我們特別邀請了國內(nèi)著名風(fēng)電設(shè)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(rèn)識與看法。

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

其中，高溫是指風(fēng)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(dá)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(zhì)，而粘度又是液壓油的主要指標(biāo)，隨著溫度的升高，液壓油的粘度將會明顯下降，會導(dǎo)致液壓泵的內(nèi)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(nèi)壓增加，密封件的密封性能也會大大降低，嚴(yán)重時還會使?jié)櫥砻娈a(chǎn)生磨損，縮短設(shè)備壽命。其次，受到高溫考驗的還有柜體內(nèi)的產(chǎn)品，如PLC等，由于大多數(shù)柜體的散熱能力有限，導(dǎo)致柜內(nèi)的設(shè)備溫度有時會達(dá)到70度甚至更高，容易造成死機或者其他的故障現(xiàn)象。因此，在高溫環(huán)境下，不僅要求產(chǎn)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(shè)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(dá)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(chǎn)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(shù)措施，定期檢查，保障設(shè)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(dá)到正常啟動狀態(tài)，比如液晶顯示屏在低溫狀態(tài)下經(jīng)常會出現(xiàn)無法正常啟動的現(xiàn)象，這時，可以采取在柜體內(nèi)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(fēng)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(shè)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(dá)到95%以上。這種情況下，設(shè)備本身的絕緣，吸潮性能都會受到影響，同時還容易產(chǎn)生凝露，造成絕緣擊穿等現(xiàn)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(shè)備本身的IP防護(hù)等級最好能夠都到IP65，這樣設(shè)備就不容易被濕空氣侵入，特別是當(dāng)凝露出現(xiàn)的時候，給設(shè)備的絕緣造成破壞。

風(fēng)沙主要指內(nèi)蒙、甘肅、新疆等風(fēng)沙大的地方，其風(fēng)沙能侵入到機組內(nèi)部，影響機組的運動特性。受風(fēng)沙影響最大的，當(dāng)屬風(fēng)機葉片。經(jīng)過風(fēng)沙長期的吹打以及自身的磨損，葉片經(jīng)常會開裂，如果發(fā)現(xiàn)不及時，風(fēng)機繼續(xù)運作，那么葉片折斷、落地現(xiàn)象極有可能發(fā)生，會造成停機事故。此外，外部風(fēng)沙很大，會造成沙塵大面積覆蓋自動化設(shè)備上，造成產(chǎn)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(chǎn)品要采用低功耗、無風(fēng)扇的設(shè)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(yán)重情況。通常，海上風(fēng)電場從風(fēng)機的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)到塔筒，從葉片到機艙，從風(fēng)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(fēng)電機組控制器中的低壓電氣產(chǎn)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(jié)晶的小鹽粒，這就意味著產(chǎn)品的報廢，如果發(fā)現(xiàn)不及時，也將造成嚴(yán)重的安全隱患。目前，解決這個問題最好的方法，就是產(chǎn)品在設(shè)計生產(chǎn)時，一定要做好防腐處理，以保證產(chǎn)品能有更好的耐腐蝕性能。

我國幅員遼闊，北方低溫、風(fēng)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(fēng)電行業(yè)中都會遇到，這就要求應(yīng)用與風(fēng)相關(guān)的自動化產(chǎn)品時要細(xì)分區(qū)域，針對不同區(qū)域使用不同的適用產(chǎn)品。

接下來，他給我們介紹了風(fēng)電行業(yè)自動化產(chǎn)品使用的一些特點。他說，風(fēng)機內(nèi)的自動化產(chǎn)品主要由PLC組成，另外，還有部分人機交互的產(chǎn)品會得到使用。其他的還有單片機系統(tǒng)控制，其屬于內(nèi)置設(shè)備。風(fēng)電產(chǎn)品相對而言，其自動化產(chǎn)品的控制功能相對簡單，基本均為一級執(zhí)行設(shè)備或者二級執(zhí)行設(shè)備，同時相互之間的協(xié)作也主要是內(nèi)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(fù)雜一些。

以一個風(fēng)機整機系統(tǒng)來舉例：

風(fēng)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(dāng)于風(fēng)機的大腦，實現(xiàn)相關(guān)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(guān)動作，并將檢測到到的相關(guān)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(guān)動作，并將檢測到到的相關(guān)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(guān)動作，并將檢測到到的相關(guān)信息反饋給主控;完成變流內(nèi)部的控制。冷卻系統(tǒng)接受主控系統(tǒng)的命令完成相關(guān)動作，并將檢測到到的相關(guān)信息反饋給主控。

在這些系統(tǒng)之中，主控系統(tǒng)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(chǎn)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(fēng)機系統(tǒng)來說，其穩(wěn)定性能較好，環(huán)境適應(yīng)性強，通用及兼容性好。

除了機組系統(tǒng)之外，風(fēng)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(yuǎn)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(guān)系統(tǒng)。其中，人機交互系統(tǒng)實現(xiàn)人機信息的交互;遠(yuǎn)程通訊系統(tǒng)將風(fēng)機就地信息通過光纖或者其他通訊網(wǎng)絡(luò)傳遞給中央監(jiān)控;中央監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)對風(fēng)場內(nèi)所有風(fēng)機的監(jiān)控;能量管理系統(tǒng)實現(xiàn)對風(fēng)場內(nèi)相關(guān)能量系統(tǒng)的控制;Scada系統(tǒng)實現(xiàn)風(fēng)機的網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程監(jiān)控。

在通訊系統(tǒng)之中，涉及的自動化產(chǎn)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(chǎn)品比較適合風(fēng)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(jīng)驗，對風(fēng)電自動化產(chǎn)品的改善，劉工給出了一些自己的觀點。他認(rèn)為，目前風(fēng)電自動化產(chǎn)品在使用中均會面臨一個問題，就是在設(shè)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(dāng)柜體出現(xiàn)問題的時候，出現(xiàn)故障的概率就會相對較高。究其原因，多是因為產(chǎn)品的溫寬性能不夠引起的。他希望相關(guān)自動化廠商，今后在產(chǎn)品改進(jìn)時可以做到：

1、提高產(chǎn)品的受耐性能，以更好的適應(yīng)環(huán)境的變化;

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

3、關(guān)于風(fēng)機自控設(shè)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(fēng)機的無人值守和安全運行。

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