但風光之中痛點無法忽視，那就是國產(chǎn)風電設備一直受困于零部件，無法全面實現(xiàn)國產(chǎn)化，導致成本無法更進一步降低，特別是風機變槳控制系統(tǒng)，長期為國外品牌把持。到底什么是變槳系統(tǒng)?為什么會形成這種態(tài)勢?國內(nèi)企業(yè)是否在計劃突破?眾城卓越小講堂就來講一講。

　　問題1、什么是風電變槳系統(tǒng)?

　　變槳系統(tǒng)是大型風電機組控制和保護的重要執(zhí)行裝置，對機組安全、穩(wěn)定、高效運行具有十分重要的作用。電動變槳以電動機為工作動力，通過伺服驅(qū)動器控制電動機帶動減速機的輸出半軸齒輪旋轉(zhuǎn)，輸出半軸齒輪與槳葉根部回轉(zhuǎn)支承內(nèi)側(cè)的齒輪嚙合，帶動槳葉進行變槳。

　　電動變槳距系統(tǒng)由變槳控制器、伺服驅(qū)動器和備用電源系統(tǒng)組成，其能夠?qū)崿F(xiàn) 3個槳葉獨立變槳距，給風力發(fā)電機組提供功率輸出和足夠的剎車制動能力，從而避免過載對風機的破壞。其中驅(qū)動器是變槳系統(tǒng)最為核心的部件，其平臺化的產(chǎn)品功能不但可以覆蓋陸上和海上所有風機平臺的需求，也可以幫助這些平臺降低成本，以及進一步提高變槳系統(tǒng)的可靠性和整機控制需求的適應性。變槳距控制系統(tǒng)與變速恒頻技術(shù)相配合，最終提高了整個風力發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電效率和電能質(zhì)量，穩(wěn)定的變槳控制已成為當前大型風電機組控制和保護技術(shù)領域研究的熱點和難點之一。

　　問題2、風電變槳系統(tǒng)的發(fā)展史?

　　早在20世紀90年代，國外就已經(jīng)開始對風力發(fā)電變槳距控制技術(shù)進行研究，主要針對其運行特性和控制策略，生產(chǎn)出一批可靠的風電機組，如今研究重點是如何把一些智能算法應用到風電系統(tǒng)上，使控制效果得到加強。2009年，在全球所安裝的風電機組中有95%的風電機組已經(jīng)采用了變槳變速方式，我國自2009年始，所安裝的MW級風電機組中，也全部是變槳距機組。

　　國外研究人員研究變槳距智能控制器獲得很多研究成果。另外，國外一些國家開發(fā)一種能夠評估測量風力資源以及計算機模擬的系統(tǒng)，能夠驗證變槳距失速控制的設計理論，它采用了新型風機槳葉材料來研發(fā)變速恒頻控制系統(tǒng)的風力發(fā)電機和低速永磁發(fā)電機，使風電的效率得到了很大程度的提高，可靠性也得到加強。

　　問題3、為什么說風電變槳系統(tǒng)這么重要?

　　風電變槳控制系統(tǒng)的價格僅占整個風機總價的3%左右，但這個小小的變槳控制系統(tǒng)卻是風機葉片啟停的總開關(guān)，直接影響著風機的捕風能力和安全生產(chǎn)，關(guān)乎著風機的生命線和效益線。老式的風電變槳控制系統(tǒng)一般要2年更換一次，維護成本大，使用壽命短。風力發(fā)電屬于非常復雜的重工業(yè)行業(yè)，產(chǎn)業(yè)鏈很長。從塔筒、葉片、發(fā)電機、齒輪箱、軸承，到大型PLC、變槳伺服驅(qū)動、大功率變流器、SVG，再加上變壓器、變流器等，整個產(chǎn)品線涵蓋了重工業(yè)的多個角度和層次，從價值角度而言，工控產(chǎn)品占比并不高，僅為10%左右，但是伺服驅(qū)動器決定了風力發(fā)電機的可靠性和穩(wěn)定性?？梢哉f控制和驅(qū)動產(chǎn)品是風力發(fā)電機的大腦和心臟，是非常核心的部分。

　　風電進入全面平價時代，無論是陸上風電還是海上風電，降低度電成本成為風電企業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必由之路。風電機組單機容量的大型化，是目前降低海上風電成本最有效的途徑之一，關(guān)鍵電控系統(tǒng)器件等核心技術(shù)上的創(chuàng)新和突破，將成為下一個風電時代搶占的制高點。

　　問題4、為什么風電變槳系統(tǒng)一直被國外品牌所掌控?

　　(1)我國在這一技術(shù)領域的起步較晚，尤其是對兆瓦級以上大功率機組變速恒頻控制技術(shù)的研究，更是最近幾年的事情，這比風機技術(shù)先進國家要落后二十年時間。前已述及，我國風電制造產(chǎn)業(yè)是從2005年開始的最近四年才得到快速發(fā)展的，國內(nèi)主要風機制造廠家為了快速搶占市場，都致力于擴大生產(chǎn)規(guī)模，無力對控制系統(tǒng)這樣的技術(shù)含量較高的產(chǎn)品進行自主開發(fā)，因此多直接從MITA、Windtec等國外公司采購產(chǎn)品或引進技術(shù)，這就導致裝機量高，但缺乏自有核心技術(shù)。

　　(2)就風機控制系統(tǒng)本身的要求來看，確有它的特殊性和復雜性。從硬件來講，風機控制系統(tǒng)隨風機一起安裝在接近自然的環(huán)境中，工作有較大振動、大范圍的溫度變化、強電磁干擾這樣的復雜條件下，因此其硬件要求比一般系統(tǒng)要高得多。從軟件來講，風機要實現(xiàn)完全的自動控制，必須有一套與之相適應的完善的控制軟件。主控系統(tǒng)、變槳系統(tǒng)和變頻器需要協(xié)同工作才能實現(xiàn)在較低風速下的最大風能捕獲、在中等風速下的定轉(zhuǎn)速以及在較大風速下的恒頻、恒功運行，這需要在這幾大部件中有一套先進、復雜的控制算法。國內(nèi)企業(yè)要完全自主掌握確實需要一定時間。

　　(3)風機控制系統(tǒng)是與風機特性高度結(jié)合的系統(tǒng)，包括主控、變槳和變頻器在內(nèi)的控制軟件不僅算法復雜，而且其各項參數(shù)的設定與風機本身聯(lián)系緊密，風機控制系統(tǒng)的任務不僅僅是實現(xiàn)對風機的高度自動化監(jiān)控以及向電網(wǎng)供電，而且還必須通過合適的控制實現(xiàn)風能捕獲的最大化和載荷的最小化，一般的自動化企業(yè)即使能研制出樣機，也很難得到驗證，推廣就更加困難。而中小規(guī)模的風機制造商又無力進行這樣的開發(fā)。

　　問題5、中國的風電變槳系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀如何?

　　從我國目前的情況來看，風電主控系統(tǒng)和變槳系統(tǒng)的各個組成部分的自主配套還不盡如人意，包括關(guān)鍵硬件、控制軟件等，對國外品牌的依賴仍然較大，仍是我國風電設備制造業(yè)中最薄弱的環(huán)節(jié)。國內(nèi)企業(yè)大多采取消化、引進、吸收、再創(chuàng)新的技術(shù)路線，國產(chǎn)化率較低，國產(chǎn)化效果不是很理想，運行狀況也不盡如人意，且售后服務備受詬病。

　　作為大型風電機組控制系統(tǒng)的核心部分之一，變槳系統(tǒng)的采用對風電機組進行安全、穩(wěn)定、高效的運行工作有著積極作用。就目前來看，穩(wěn)定的風電變槳系統(tǒng)已經(jīng)成為我國大型風力發(fā)電機組控制技術(shù)研究的重要項目之一。從企業(yè)角度來看，由于風電變槳系統(tǒng)行業(yè)的資金和技術(shù)進入門檻相對較高，所以目前國內(nèi)從事風電變槳系統(tǒng)生產(chǎn)和制造的企業(yè)數(shù)量并不多，而且市場集中度相對較高，市場資源主要聚集在大型龍頭企業(yè)手中，風電主控系統(tǒng)和變槳系統(tǒng)作為風力發(fā)電機組的關(guān)鍵零部件，保障了風力發(fā)電機組的安全、可靠運行，提高了風能利用效率。因此，該領域的技術(shù)研發(fā)與創(chuàng)新備受業(yè)內(nèi)關(guān)注。

　　“十一五”時期，我國風電裝備制造產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)了單機容量向兆瓦級的跨越發(fā)展，研發(fā)設計和制造水平與世界先進水平的差距迅速縮小，風電設備關(guān)鍵零部件的技術(shù)能力迅速提高，國內(nèi)企業(yè)通過這幾年的努力，已經(jīng)在控制系統(tǒng)主要部件的開發(fā)上取得了積極進展，已基本形成了自主的技術(shù)開發(fā)能力，所欠缺的主要是產(chǎn)品的大規(guī)模投運業(yè)績以及技術(shù)和經(jīng)驗積累。

　　問題6、眾城卓越為什么在中國風電產(chǎn)業(yè)堅持?

　　任何一個產(chǎn)業(yè)在發(fā)展之初，經(jīng)歷了最快途徑地拿來主義后，都有一批充滿理想與創(chuàng)新精神的企業(yè)家參與其中，而在中國風電產(chǎn)業(yè)發(fā)展的短短不到40年的時間里，就有不少人選擇了走一條艱難的路，那就是自主創(chuàng)新，從2014年開始，伴隨著中國第二輪風電產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展的節(jié)奏，眾城卓越也開始了在變槳控制系統(tǒng)的研發(fā)產(chǎn)出，每年都會推出新的伺服產(chǎn)品，并在變槳環(huán)節(jié)投入研發(fā)環(huán)節(jié)，短短幾年間獲得幾十項風電領域的實用專利和外觀專利，并不露聲色地定下做國產(chǎn)“平價精品、低調(diào)奢華”的目標。

　　眾城卓越對自己有一個小小期許，自信而有力，那就是：托舉中國風電世界新能源旗幟，讓生活更美好。