2021年10月17日-20日,2021北京國(guó)際風(fēng)能大會(huì)暨展覽會(huì)(CWP 2021)在北京新國(guó)展隆重召開。作為全球風(fēng)電行業(yè)年度大的盛會(huì)之一,這場(chǎng)由百余名演講嘉賓和數(shù)千名國(guó)內(nèi)外參會(huì)代表共同參與的風(fēng)能盛會(huì),再次登陸北京。
本屆大會(huì)以“碳中和——風(fēng)電發(fā)展的新機(jī)遇”為主題,歷時(shí)四天,包括開幕式、主旨發(fā)言、高峰對(duì)話、創(chuàng)新劇場(chǎng)以及關(guān)于“國(guó)際成熟風(fēng)電市場(chǎng)發(fā)展動(dòng)態(tài)及投資機(jī)會(huì)”“國(guó)際新興風(fēng)電市場(chǎng)發(fā)展動(dòng)態(tài)及投資機(jī)會(huì)”“風(fēng)電設(shè)備智能運(yùn)維論壇”“碳達(dá)峰碳中和加速能源轉(zhuǎn)型”等不同主題的15個(gè)分論壇。能見App全程直播本次大會(huì)。
在19日下午召開的中小型風(fēng)能設(shè)備行業(yè)發(fā)展研討會(huì)上,合肥為民電源有限公司總經(jīng)理張為民發(fā)表了《小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組用并網(wǎng)控制逆變器及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)》的主題發(fā)言。
以下為發(fā)言全文:
張為民:各位領(lǐng)導(dǎo)、各位專家、各位同仁大家下午好,今天有幸給大家匯報(bào),內(nèi)容是小型風(fēng)力發(fā)展機(jī)組并網(wǎng)控制逆變轉(zhuǎn)其標(biāo)準(zhǔn)。隨著碳中和的推進(jìn),過(guò)去小風(fēng)電主要在離網(wǎng)上面運(yùn)行,極大的限制了他的應(yīng)用和大力推廣,光伏也是隨著并網(wǎng)的發(fā)展,才有了大幅度上升的提高。隨著并網(wǎng)的推進(jìn),發(fā)展的趨勢(shì)也將是更好的發(fā)展階段。
簡(jiǎn)單介紹一下我公司,成立于2005年,專注于小型風(fēng)力發(fā)電控制器、逆變器。這個(gè)期間看到很多企業(yè)已經(jīng)改行了,我們依然堅(jiān)持,堅(jiān)持對(duì)小型風(fēng)電控制器、逆變器以及解決方案,也參與國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),發(fā)明專利是使用信息實(shí)現(xiàn),這是我們?cè)俅螀⑴c的一些國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),起草小型工業(yè)化的逆變器、發(fā)電機(jī),還起草了離網(wǎng)逆變轉(zhuǎn),并網(wǎng)控制逆變器正在起草,也希望跟大家一起合作。
通過(guò)互補(bǔ)系統(tǒng),小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的發(fā)電機(jī),這些標(biāo)準(zhǔn)修建我們基本上都在參與,我們也希望同行們一起來(lái)推動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展,讓它更健全、更有助于我們行業(yè)的健康發(fā)展,避免我們行業(yè)進(jìn)入了一個(gè)惡性競(jìng)爭(zhēng)。我現(xiàn)在先介紹一下小型風(fēng)電的應(yīng)用場(chǎng)景,大家在做技術(shù)也知道,田埂地頭、甚至住宅附近都適用小型風(fēng)電,大風(fēng)電雖然現(xiàn)在度電成本很好,但是由于大風(fēng)電對(duì)電網(wǎng)條件,以及道路安裝還有風(fēng)資源各種場(chǎng)所的要求比較高。所以小風(fēng)電有它自己的應(yīng)用領(lǐng)域,所以大風(fēng)機(jī)有大風(fēng)機(jī)的架子,一定會(huì)有小風(fēng)機(jī)自身的發(fā)展市場(chǎng)。
這個(gè)是我們控制逆變器的系統(tǒng)解決方案結(jié)構(gòu)圖,前面是機(jī)組,中間是控制逆變器,控制逆變器、控制往大風(fēng)機(jī)叫這個(gè)機(jī)側(cè)整流,機(jī)側(cè)變流,網(wǎng)線變流等細(xì)分,這四個(gè)部分集中在一起,在大風(fēng)機(jī)的過(guò)程中,大風(fēng)機(jī)可能還有變價(jià)控制器,機(jī)倉(cāng)控制器,總控制器還有電流器,小風(fēng)電為了簡(jiǎn)化運(yùn)行,便于安裝維護(hù)以及這個(gè)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)一致,就一體化運(yùn)行。
現(xiàn)在市場(chǎng)有很多種的電器方案,有的是把整流電路和深壓電路還有前面控制放在一起,控制逆變是分離的,也有只有控制,變流另一部分組成都存在。也對(duì)這個(gè)行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)也就面臨著比較大的困難,為了對(duì)這個(gè)進(jìn)行統(tǒng)一,把它打包成控制逆變器一體化,把整流在控制放到一起,不管怎么分,做整機(jī)的時(shí)候,把它打包到一起去做檢測(cè)做認(rèn)證就可以了,這樣避免很多家產(chǎn)品的不統(tǒng)一,因?yàn)楝F(xiàn)在市場(chǎng)產(chǎn)品還有各種自己做控制器,拿光伏逆變器來(lái)做的,各種形狀都有,不排除大家各有各的想法和方案,但我們?cè)谧鲞@個(gè)的時(shí)候,希望給大家做統(tǒng)一,也可以生產(chǎn)都行,但是制造的時(shí)候,把它放到一起去。
下面講一下風(fēng)力發(fā)電機(jī)每個(gè)部分,風(fēng)力發(fā)電在控制方面,無(wú)外乎四大部分,個(gè)叫切入控制,大功率控制,再到額定風(fēng)速點(diǎn)到7個(gè)風(fēng)速之間的線速控制,以及國(guó)內(nèi)氣動(dòng)控制,這個(gè)切入控制就比較簡(jiǎn)單。如果切入過(guò)早,可能風(fēng)力發(fā)電機(jī)就被拖住了,發(fā)不了電,如果切入過(guò)遲,就可能在這個(gè)階段下就會(huì)存在浪費(fèi)。很多人會(huì)講發(fā)電機(jī)的摩擦以及轉(zhuǎn)移到量上去,跟蹤方法一般主流有幾種,大風(fēng)機(jī)尖速比方法,尖速比是通俗易懂,因?yàn)橥ㄟ^(guò)改變這個(gè)轉(zhuǎn)速,根據(jù)風(fēng)速改變轉(zhuǎn)速,來(lái)達(dá)到的大功率跟蹤,這是根本的,直接的方法也是準(zhǔn)確的方法,但是這種方法在小風(fēng)機(jī)上應(yīng)用的不太現(xiàn)實(shí)。
增加風(fēng)機(jī)成本,湍流比較嚴(yán)重,受到地面剪切的影響,風(fēng)速很難測(cè)的準(zhǔn)確,所以導(dǎo)致尖速比很難去運(yùn)行,而且中間還會(huì)涉及到很多檢測(cè)環(huán)節(jié)控制,對(duì)信號(hào)要求特別多。所以小風(fēng)機(jī)目前很少采用,小風(fēng)機(jī)向后面延伸,簡(jiǎn)化一點(diǎn)就叫功率信號(hào)反饋法,功率信號(hào)反饋法它就是根據(jù)它轉(zhuǎn)述以及他功率的對(duì)應(yīng)關(guān)系,來(lái)進(jìn)行功率跟蹤,因?yàn)榧馑俦确椒▽?duì)應(yīng)的叫轉(zhuǎn)速跟它的風(fēng)速,這個(gè)里面的轉(zhuǎn)速性和專業(yè)取下來(lái),風(fēng)速對(duì)應(yīng)的是功率,所以說(shuō)我們簡(jiǎn)化運(yùn)行上面就采用了轉(zhuǎn)速,對(duì)功率的這種跟蹤方法就省去了風(fēng)速儀還有各種其他的檢測(cè)機(jī)構(gòu),相對(duì)比較簡(jiǎn)化。優(yōu)轉(zhuǎn)矩控制法,采取了轉(zhuǎn)速依然保留著,但是不采用功率了,因?yàn)樾⌒惋L(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)矩根據(jù)轉(zhuǎn)速二次方成定義的關(guān)系,所以根據(jù)這個(gè)轉(zhuǎn)矩控制法,也能簡(jiǎn)化控制這種功率跟蹤。還有爬山法,爬山法在光伏中間應(yīng)用的比較多,但是在小型風(fēng)力發(fā)電中間,這個(gè)還比較難,因?yàn)樗环(wěn)定,機(jī)組慣性導(dǎo)致剛爬上去,立刻狀態(tài)改變了。后面就是其他方法,現(xiàn)在實(shí)際產(chǎn)品中間可能都是采用更簡(jiǎn)化的方法,比如說(shuō)功率轉(zhuǎn)速對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)矩的方法,但是我們現(xiàn)在很少轉(zhuǎn)矩。同時(shí)檢測(cè)轉(zhuǎn)這個(gè)位置、信號(hào),然后才能嚴(yán)格稱之為轉(zhuǎn)矩,小風(fēng)機(jī)怎么辦呢?
電流代替轉(zhuǎn)矩,有一定的這種相關(guān)性,但是也引用了很多的誤差,這個(gè)電流,因?yàn)榘l(fā)電機(jī)有功率因素,還有電流的非陣型化,就導(dǎo)致這個(gè)電流不能嚴(yán)格定義轉(zhuǎn)矩,還有很多機(jī)組的差異性,機(jī)組差異性同時(shí)隨著發(fā)電機(jī)時(shí)間使用,參數(shù)還會(huì)發(fā)生改變,就導(dǎo)致轉(zhuǎn)速對(duì)應(yīng)電流的方法不太正確,現(xiàn)在還有采用電壓對(duì)應(yīng)電流的,這就更簡(jiǎn)單了,但是電壓跟轉(zhuǎn)速是不是一對(duì)一呢?大家都有關(guān)系,所以現(xiàn)在延伸出來(lái)的關(guān)系都有鏈條,但是每個(gè)鏈條中間都有很多的誤差,這些誤差環(huán)節(jié)都被我們忽略掉,認(rèn)為它不存在,但現(xiàn)實(shí)中它都是存在的,它還有各種慣性,各種時(shí)間常數(shù)。
比如現(xiàn)在采用直流母線電壓和風(fēng)機(jī)的電壓,就更避免很多的狀態(tài),電壓不但與前面的轉(zhuǎn)速有關(guān),而且與后面逆變器功率都有關(guān),導(dǎo)致了跟蹤不在狀態(tài),因?yàn)樾★L(fēng)機(jī)呈現(xiàn)的方式很難達(dá)到狀態(tài),所以有時(shí)候也不得已采用了折中控制方法。這就是我們目前大功率跟蹤的一些措施和方法。第二個(gè)大功率叫限速控制,限速控制解決的是額定風(fēng)速以上的階段,過(guò)去小型風(fēng)力發(fā)電是解決離網(wǎng)發(fā)電的問(wèn)題,只解決有沒(méi)有電的問(wèn)題,制訂額定風(fēng)速以下發(fā)電就可以了,額定風(fēng)速以上一般采用折尾的方式進(jìn)行算術(shù)。但大型風(fēng)電現(xiàn)在并網(wǎng)發(fā)電的,后要求是供電成本,要求考慮風(fēng)力的發(fā)電量,沒(méi)有發(fā)電量度電成本不可能降下來(lái),當(dāng)然度電成本還有整機(jī)成本可靠性都有關(guān)系,但是你沒(méi)有發(fā)電量度電成本肯定下不來(lái)。
限速控制分幾種,一是風(fēng)力機(jī)獨(dú)立完成,二是控制器獨(dú)立完成,還有一種控制器控制風(fēng)力機(jī)完成的,這個(gè)風(fēng)力機(jī)獨(dú)立完成就是兩邊。第二個(gè)就是葉片失速,葉片失速就是通過(guò)葉片的設(shè)計(jì)在這種情況下失速,對(duì)葉片的振動(dòng)機(jī)械的控制就很難把握。機(jī)械變槳,通過(guò)它的轉(zhuǎn)速離心錘的作用,來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)械變槳,是獨(dú)立完成。還有一種控制器完成的,就是電磁失速,通過(guò)這種功率來(lái)控制它的轉(zhuǎn)矩,轉(zhuǎn)矩大了以后,拖動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)往下轉(zhuǎn)速下降,轉(zhuǎn)速下降以后它就偏離了他的物流角,導(dǎo)致葉片失速。電動(dòng)變槳就大風(fēng)機(jī)差不多的一種結(jié)構(gòu),有大風(fēng)機(jī)控制器發(fā)的指令,對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)進(jìn)行變槳控制保證額定控制的運(yùn)行,還有偏航,因?yàn)轱L(fēng)速的變化太快,因?yàn)槲覀兊钠剿俣仁呛苈模?分鐘只有幾轉(zhuǎn)的樣子,很容易引起叫偏航誤差,這個(gè)偏航誤差一旦發(fā)生,上面的這個(gè)速度,載荷不但沒(méi)有降下來(lái),還會(huì)升上去,所以它有可能會(huì)導(dǎo)致更惡劣的工況發(fā)生,所以這種方案實(shí)際中不太好用。
后講剎車,有氣動(dòng)剎車、機(jī)械剎車、電磁剎車,機(jī)動(dòng)剎車就是我們變角距,或者是消費(fèi)電網(wǎng)模式,機(jī)械剎車就通過(guò)剎車盤來(lái)進(jìn)行剎車,主要是有油壓、電動(dòng)的、電磁剎就是通過(guò)電磁力矩來(lái)把它制動(dòng),但這個(gè)就是以發(fā)電機(jī)有一定的載荷,抗載荷能力,同時(shí)需要設(shè)計(jì)為前提的。
我們講講電流,電流主要完成兩部分,一個(gè)是整流,一個(gè)是升壓。整流就是交流整個(gè),升壓就是把低壓的環(huán)境升上可并網(wǎng)的低壓,前面的整流一般要配上升壓電路,才能進(jìn)行整流升壓,但對(duì)于全控整流自身具有升壓功能,所以不需要在額外增加升壓,全控整流它的好處就是電極電流噪音比較小,對(duì)噪音的控制以及基礎(chǔ)的振動(dòng)還有效率都有一定的提升。但是它控制起來(lái)比較復(fù)雜,所以在小風(fēng)電方面一般也很少使用。
并網(wǎng)逆變,一種是兩電平逆變,過(guò)去叫兩電平全橋逆變,加變壓器,為什么要加變壓器?就是為了完成施壓功能,還有一個(gè)就是逆變過(guò)程中,有共模電流,所以需要加變壓器來(lái)進(jìn)行隔離,但是三電平逆變?nèi)齻(gè)臺(tái)階,它的斜坡電流很小,導(dǎo)致共模電流比較小,現(xiàn)在大型光伏都是被采用3D或者單向采用結(jié)構(gòu)就是這個(gè)原理,這是我們并網(wǎng)控制逆變器一體機(jī)前面也有單項(xiàng)也有三項(xiàng),這是10千瓦后面是30千瓦的技術(shù),還有我已經(jīng)畫出來(lái)了,還有各種帶儲(chǔ)能的。
我們的產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)就是一體化,運(yùn)行維護(hù)比較簡(jiǎn)單,功能模塊兼容性比較好,其他的手動(dòng)制動(dòng)、和電子制動(dòng),因?yàn)椴⒕W(wǎng)階段效率比較重要,如果在這上面浪費(fèi)5%的能量,給你整個(gè)機(jī)組造價(jià)會(huì)提升很多,所以為什么過(guò)去有時(shí)候大家基礎(chǔ)很難做起來(lái),比方你買控制逆變器,準(zhǔn)備這個(gè)價(jià)格,不關(guān)注性能指標(biāo),那給你性能指標(biāo)比較差,導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)效率相對(duì)比較低。
行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),大風(fēng)電有很多標(biāo)準(zhǔn),但是小風(fēng)電并網(wǎng)逆變器的標(biāo)準(zhǔn)一直缺乏,大風(fēng)電很多東西沒(méi)法套用,但是如果沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)又嚴(yán)重影響行業(yè)的正常發(fā)展,并網(wǎng)我希望通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)規(guī)范。你比如要求整流控制,還有逆變電能質(zhì)量,逆變功率控制,逆變運(yùn)行適應(yīng)性,啟停,電磁兼容性,安全與保護(hù)。
風(fēng)機(jī)控制整流,四大階段加一個(gè)整流的切入控制,還有運(yùn)行適應(yīng)性,在電壓運(yùn)行范圍能夠正常的發(fā)電。還有一個(gè)軟啟動(dòng),現(xiàn)在介入的技術(shù)比較少,電網(wǎng)用它的要求可能沒(méi)有,以后可能需要軟啟動(dòng),對(duì)電網(wǎng)的沖擊不能一下達(dá)到額定功率,一下又沒(méi)有了,這樣如果你大批量的技術(shù)并上去之后電網(wǎng)沖擊很大。以前我們說(shuō)控制要平衡軟啟動(dòng),還有恢復(fù)并網(wǎng)系統(tǒng)開發(fā)電網(wǎng)以及前面風(fēng)機(jī)的條件進(jìn)行恢復(fù)并網(wǎng)自動(dòng)開關(guān)機(jī),還有其他性能效率穩(wěn)定性運(yùn)行時(shí)間,噪音耐振動(dòng),指示遠(yuǎn)程監(jiān)控,外觀與結(jié)構(gòu),防護(hù)等級(jí),其他產(chǎn)品都很容易看到的東西。還有電磁兼容性,電磁兼容性過(guò)去我們接觸講少,但隨著后期大面積推電網(wǎng)給我們電池兼容性一定會(huì)提出更大的要求。
就匯報(bào)到這里,希望大家一起把這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)做好,謝謝大家。
(根據(jù)演講速記整理,未經(jīng)演講人審核)