风电降本增效的倍福方案

本刊 | 夏云峰

风电降本增效的倍福方案

本刊 | 夏云峰

2006年以来，倍福始终与中国风电行业风雨同舟，见证了产业的十年辉煌。这家专注于工业自动化产品研发和生产的外资企业，一直努力通过长期的技术积累和先进的产品组合帮助国内企业提高风电开发的智能化水平，在提升机组性能和降低开发成本这一升一降中，实现业主效益的最大化。

《风能》：关于倍福的业务开展情况，您有没有一些最新信息可以分享？

马兴凯：我们早在2006年就已经进入中国风电市场，可以说见证了这个行业十年的发展历程。截至2016年，超过10家整机厂家采用了倍福基于PC的风电控制系统， 并且行业前几大知名厂商均和我们保持着长期良好的业务合作关系，总装机量约4.5万台。倍福每年都会针对风电行业推出一些解决方案和产品，包括EJ模块、状态监测模块、电力测量模块、TwinCAT 3 Wind Framework 软件架构、极速风电场网络等，以适应不断变化的行业形势。这些产品在实际运行中表现不俗，不断赢得客户的信赖和认可。

比如，金风科技GW 3S风电机组的智能电控平台采用了基于倍福CM 产品打造的TCMS 系统，对机组关键部位的监测更为充分和及时。在倍福强大CPU处理能力的支持下，可实现对传动链、机舱、塔筒及叶片的在线监测和分析，为故障预警和精细化控制奠定了基础，使机组的智能化水平跨上新的台阶，显著提升了机组的性能和风电场的开发效益。

在向市场提供高质量产品的同时，我们还搭建了完善的售后服务体系。除德国总部的风电专家团队外，倍福中国约有20名风电技术工程师，为中国风电业务提供本土技术支持。同时倍福中国强化对风电客户的现场服务，为几十个风电场的数百位现场服务工程师开展技术培训，有利地保障了风电机组的高效、无故障运行。

《风能》：倍福的产品与市场同类型产品相比，具有哪些优势？在提高风电并网友好性、降低开发成本方面具有哪些价值点？

马兴凯：我们为风电机组提供电气控制系统，它不同于传统意义上的可编程逻辑控制器（PLC）。倍福控制系统的硬件是基于PC架构的，软件操作系统是通用或者嵌入式Windows，加上独有的TwinCAT软PLC技术，可以很好地执行用户的复杂工艺要求。开放和易操作是倍福控制系统的主要特点。同时，我们拥有高速实时以太网总线EtherCAT，使得整套控制系统的I/O响应时间可以小于100微秒。

在应对波动性方面，永磁直驱风电机组和双馈异步风电机组都可以在一定范围内调整输出的有功和无功功率，充分发挥机组自身的无功支撑能力，对维持电网的无功功率平衡和电压稳定有着十分重要的意义。研究表明，风电场监控网络的速度以及风电机组自动控制系统现场总线的速度对风电场电压或无功功率控制可实现的动态性有显著影响。倍福基于EtherCAT的风电场实时控制网络解决方案可实现风电场级小于1毫秒的网络通信周期，因为EtherCAT拓扑中的所有分布式时钟可通过传输延迟的测量进行同步，使得测量值和控制值的同步时间窗口能小于1微秒。这可以充分挖掘机组自身的潜力，提高并网的友好性，在出现波动时对电网提供有力的支持。

此外，我们每年都会通过产品配置优化为客户降低成本。倍福是一家技术型公司，对技术的追求决定了我们始终站在PC控制技术的前沿。在提升产品性价比的同时，倍福为客户提供丰富的风电应用经验，不断降低客户的产品成本。提高客户的市场竞争力是我们一贯的追求。

未来，倍福还将继续推陈出新，寻找更加优化的配置方案。同时，通过PC控制独有的开放性特点，打通客户远程支持和服务的通道，减少风电场运维的时间和次数，从而大幅降低后期维护成本。

《风能》：此前，一则黑客入侵风电场的新闻引发业内对风电机组控制系统网络安全的担忧，倍福是如何确保通信安全的？

马兴凯：倍福作为风电机组主控系统的主要供应商，一直非常关注风电应用中的信息安全问题。我们认为可以从以下三个方面来保证通信的安全：首先要对机组操作用户登录进行严格管理，只允许经过验证的用户进行权限范围内的操作，比如更改参数、配置状态码、手动操作等。倍福的TwinCAT 3 Wind Framework 软件框架中不仅包含了机组的运行控制功能，而且还包括一套完善的用户管理机制，可以实现对用户等级及权限的管理，还会将用户的操作记录全部保存到数据库中。其次，可以采用具有安全机制的通信协议，比如OPC UA。OPC UA 访问规范明确提出了标准安全模型，由于OPC UA 应用之间传递消息的底层通信技术提供了加密功能和标记技术，保证了消息的完整性和安全性。倍福作为OPC 技术应用的先行者，具有成熟的OPC UA 产品以及丰富的应用经验。另外，对风电场联网设备也需要加强管理，比如对服务器、工程师的笔记本电脑等必须进行安全设置，安装防火墙和杀毒软件，防止病毒入侵。

《风能》：随着我国风电开发重心向中东南部转移，风况会更加复杂，给机组的控制系统带来了哪些挑战？倍福为此提供了哪些解决方案？

马兴凯：我认为带来的挑战主要有两个方面：一是如何在低风速特殊环境下提高风能利用率？二是如何降低度电成本，提升风电场盈利能力？

在中东南部地区，更低的能量密度对风电机组的技术和配置提出了更高的要求，风电机组的控制必须具有高效率、高可靠性、更强的环境适应性、易维护性。

为应对挑战，倍福提供了基于PC的控制方案，它具有运算速度快、成本低、程序编写便捷等特点。在硬件方面增强了环境适应性，以满足如温度、湿度、海拔、振动、EMC等方面的要求，可以提供具有丰富感知能力的IO产品、强大的记忆和思维能力的CPU产品；在软件方面提供具有自学习、自适应和决策能力的控制策略、自诊断和维护能力的CMS、场级控制等，为保障风电机组的高效、无故障运行创造了条件。同时还可以借助数据库中的海量数据存储，使得系统诊断功能更加缜密和准确。通过有效组合和应用各种技术，使机组能够准确感知自身的状态和外部环境条件，从而优化调整控制策略和运行方式，保证运行在最佳工况点，以达到发电量和使用寿命的同时最优。

《风能》：围绕中国市场，倍福为下一步制定了怎样的发展战略？

马兴凯：伴随中国风电市场的快速发展，智能化、信息化、大数据、云计算等理念和技术被迅速引入到机组设计制造、风电开发建设和运营管理的各个环节，现代化程度将大大提高。

倍福为准确把握住中国风电产业发展的战略机遇， 将积极做好以下三方面工作：

第一，及时推出用于快速开发大型兆瓦级智能风电机组的TwinCAT 3 Wind Framework软件架构，将工业4.0技术与倍福成熟的风电行业知识完美结合于一体，成为新一代风电控制系统的理想开发平台。

第二，重点关注大兆瓦机型和海上风电机组的发展，贴近客户的需求，提供适合他们的产品。

第三，积极关注行业发展衍生应用，如风电机组在线监测与故障诊断系统、叶片监测和维护装备、机组改造、实时风电场网络、全生命周期管理等，为此提供解决方案，提升机组性能和风电场开发效益。

受访嘉宾：马兴凯，德国倍福自动化有限公司能源事业部经理。