自動(dòng)化設(shè)備在新能源領(lǐng)域的發(fā)展
石油作為工業(yè)的主要能源，它是否能再生，一直被各界討論。值得肯定的是，石油并非清潔型能源。一方面，出于環(huán)境生態(tài)的保護(hù)，我們不得不尋找清潔型能源來降低對(duì)大自然的破壞；另一方面，石油與美元直接掛鉤，在國(guó)際形勢(shì)復(fù)雜的今天，各國(guó)都希望發(fā)展新型能源，來擺脫對(duì)美元的依賴。
中國(guó)是能源消耗大國(guó)，但隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，能源結(jié)構(gòu)也發(fā)生深刻變化。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2018年國(guó)內(nèi)非化石能源占比達(dá)14.3%，并且有望在今年達(dá)到15%。其中新型能源較為廣泛的是水電、風(fēng)電、太陽能以及核電。其中，工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)及設(shè)備，已經(jīng)在新能源發(fā)電的系統(tǒng)構(gòu)成、功能實(shí)現(xiàn)、安全運(yùn)行、優(yōu)化調(diào)度、電能質(zhì)量保障方面得到廣泛應(yīng)用，并進(jìn)一步推動(dòng)新能源技術(shù)的發(fā)展。
工業(yè)自動(dòng)化在新能源行業(yè)的應(yīng)用
新能源產(chǎn)業(yè)的過去5年，在政策的刺激下，風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電累積裝機(jī)容量穩(wěn)居世界第一。其中自動(dòng)化技術(shù)與設(shè)備在新能源發(fā)電領(lǐng)域的應(yīng)用也日趨成熟。2015年至2019年，工業(yè)自動(dòng)化在新能源行業(yè)應(yīng)用規(guī)模，由969.7億上升至1099.3億，年復(fù)合增長(zhǎng)率為3.2%。隨著新能源發(fā)電項(xiàng)目規(guī)模的逐年提升，工業(yè)自動(dòng)化在新能源行業(yè)的應(yīng)用也將迎來更加廣闊的發(fā)展空間。
自動(dòng)化設(shè)備主要涵蓋了控制、驅(qū)動(dòng)、執(zhí)行、反饋、網(wǎng)絡(luò)5個(gè)方面，其中包括工控機(jī)、SCADA系統(tǒng)、DCS系統(tǒng)、伺服變頻器、傳感器、工業(yè)以太網(wǎng)等。在新能源發(fā)電領(lǐng)域，自動(dòng)化技術(shù)及設(shè)備主要用于保障電力系統(tǒng)常規(guī)安全運(yùn)行，除此之外，還承擔(dān)故障檢測(cè)、系統(tǒng)自動(dòng)重構(gòu)、智能決策等相關(guān)工作。
以風(fēng)力發(fā)電的自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用為例，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組下面的自控子系統(tǒng)，分別有變槳控制系統(tǒng)、偏航控制系統(tǒng)以及變流控制系統(tǒng)。由于風(fēng)電場(chǎng)通常分布在人煙稀少、環(huán)境惡劣地區(qū)，集中管理難度大，人工運(yùn)維的效率很低。所以，自動(dòng)化技術(shù)主要用于電場(chǎng)區(qū)域化集中控制，對(duì)區(qū)域內(nèi)個(gè)電場(chǎng)集中進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、監(jiān)視、控制和優(yōu)化，保證風(fēng)電場(chǎng)的安全性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性，以減少電場(chǎng)運(yùn)營(yíng)的人力成本。
風(fēng)電調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
在光伏領(lǐng)域，自動(dòng)化系統(tǒng)主要用于光伏電站的電池陣列、匯流箱、逆變器、箱式變電站等一次設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和控制，實(shí)現(xiàn)設(shè)備數(shù)據(jù)采集、解析、處理、事件記錄、存儲(chǔ)，并通過各種樣式的圖表、趨勢(shì)、報(bào)表呈現(xiàn)電站的運(yùn)行情況，對(duì)電站數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。
光伏自動(dòng)化系統(tǒng)架構(gòu)
自動(dòng)化設(shè)備的智能化挑戰(zhàn)
從風(fēng)電、光伏等行業(yè)看出，除了風(fēng)電機(jī)組本體的運(yùn)行控制外，自動(dòng)化技術(shù)在新能源產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用中，主要還是解決設(shè)備的維護(hù)和檢測(cè)上。無論是風(fēng)電場(chǎng)、還是光伏發(fā)電，設(shè)備一旦失效，就會(huì)影響整個(gè)機(jī)組系統(tǒng)的正常工作，導(dǎo)致系統(tǒng)整體服務(wù)中斷。系統(tǒng)的失效，最主要的原因在于認(rèn)為操作失誤造成。為此，自動(dòng)化設(shè)備在新能源產(chǎn)業(yè)的價(jià)值，則體現(xiàn)可靠性和人力成本兩方面。
控制系統(tǒng)對(duì)發(fā)電站運(yùn)行的檢測(cè)、控制、優(yōu)化至關(guān)重要。風(fēng)向風(fēng)速傳感器、轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)角傳感器、振動(dòng)傳感器、溫度傳感器等設(shè)備，大量應(yīng)用于新能源產(chǎn)業(yè)中。隨著工業(yè)化、信息化融合更加緊密，新能源發(fā)電的控制系統(tǒng)技術(shù)作為自動(dòng)控制層的核心，面臨這智能化的挑戰(zhàn)。
當(dāng)前，風(fēng)電機(jī)組的檢測(cè)和防護(hù)方面，給自動(dòng)化技術(shù)和設(shè)備提出新的需求。如機(jī)組的振動(dòng)、變形等狀態(tài)檢測(cè)和控制，海上風(fēng)機(jī)的銹蝕檢測(cè)與防護(hù)等等。未來的新能源產(chǎn)業(yè)，需要在工業(yè)云平臺(tái)、大數(shù)據(jù)平臺(tái)等智能化平臺(tái)輔助下，控制系統(tǒng)具有更精準(zhǔn)的檢測(cè)能力，更強(qiáng)大的數(shù)據(jù)分析能力和數(shù)據(jù)傳輸能力。