2016年11月4日，在“2016中國風電電氣裝備技術高峰論壇”的主題演講環節，上海電氣風能有限公司劉吉輝 技術部副部長作了國內風電電氣技術的未來發展展望的相關報告。

　　各位風電界的朋友們大家上午好，我這個主題有點大，前面的一些專家都講的比較具體，比較細，我這個比較宏觀，也比較粗，主要是結合我們上海電氣的一些情況給大家做個簡要的匯報，如果說沒有達到各位朋友們的預期多多包含。我的主題分為三個部分：

　　前面有些專家和同行也提到了，其實我們的技術在中國風電來之前主要還是以定速定槳型兆瓦及以下風電機組，從這個圖也可以看到原來的機型特點是比較小，還有停機時的葉片都是屬于開槳的狀態。

　　到了2005年以后，也就是我們現在的一些主流技術，主要分成兩大類，一個就是齒輪箱的傳動，再一個就是直接驅動的傳動。齒輪箱的傳動從市場產業化比直驅的傳動要早，大概在2005-2007年，幾大電氣裝備企業走的都是技術引進的路線，然后引進的大部分都是齒輪箱帶電機雙饋的技術。當然上海電氣也不例外，我們2005年就開始在跟德國在談，引進了他的1.25雙饋技術。2006年技術正式輸入到上海電氣，2007年我們出了樣品。

　　這里面主要講的這幾個產品路線的一些特點，雙饋異步發電機它的方案相對來說是一個傳統的方案，比較成熟，工業也比較成熟，經濟性相對好一些。缺點因為它跟電網的相關性，它的電子跟轉子都跟電網有直接或間接的連接，電網的友好性相對弱一些，受電網的影響多一些。

　　第二是感應異步發電機，我們現在也引進了兩個技術，一個是西門子的G2和G4，它的傳動方案也是比較成熟，大家可以看到它的電網友好性比前面更好，因為它是通過電流其再跟電網相連，電網很多的適應性只要電流器功能足夠強大就能更好的適應電網。成本它比雙饋相對要高一些，因為變流器的成本相對來說容量做得大一些。

　　第三是同步發電機組這種直驅的。其實直驅在國外做的也很早，現在在國內來說做直驅也很好，但是做得比較大的就是我們的帶頭大哥金風，金風現在包括國內還有一些其他做直驅的廠家，考慮做的是永磁電機，傳動效率高，另外也是電網較好。缺點我們個人覺得歷史經驗略短，因為最早我們做的都是定速定槳都是帶齒輪箱傳動的。另外直驅的金屬材料屬于稀有材料。

　　結合目前的電機技術從幾個方面做了分類，從滑差率來說有感應機有同步機，從轉速來說有中高速、低速，電壓等級有低壓、高壓。冷卻方式有水冷還有空冷。

　　這個圖我是從ABB官網上截下來的，其實也就是對兩個大的分類也做了一些細分，其實從左邊大家可以看到到感應電機有定速的、雙饋的、全變速的，全變速其實就是我們現在跟西門子合作的鼠籠電機。另外就是同步發電機，同步及有永磁的，還有低速、高速。

　　下面我們從控制方式來說有矢量控制、直接轉矩控制?？刂品绞浆F在據我們了解用的是直接轉矩控制，其他的還是電壓矢量控制，從并網方式來說就是接觸器和斷路器，像早期的技術原來引進的低溫的1.25，最早它的變流器是德國SAG（音）的，它那有個不好的就是因為我們的斷路器一般都是風速一萬次，比如風速比較小的風場，頻繁的脫網并網就會引起斷路器的失效。另外就是電壓等級，低壓方案、中壓方案。再一個是冷卻方式，水冷、空冷。

　　這個圖想講的就是從變流器的發展趨勢大家可以看到，肯定容量是不斷增大，甚至前面有專家也講到，未來的容量可能對變流器是8MW、10MW，甚至有的預測可能到2025年會到12MW。

　　說完變流器再講講變槳技術，原來的柜體很多，有7柜的、6柜的、3柜的。電機方面有直流、交流。電壓等級以前一般都是低壓的方案，大概60-100的范圍，這個方案帶來的不好就是功率一定的情況下電壓低流動就大，電網都比較粗，布線工藝相對來說比較復雜，還有成本也很高。隨著現在大家都對空間的要求比較高，機組容量不斷增大，葉片不斷加長，對于變槳來說電機容量也不斷增大，如果還是原來低壓方案，可能做的尺寸會非常大，而且布線也有很大的困難，后來大家就推出常壓的方案，就是400V電機的方案，電流就會小很多，電流尺寸，空間上都能有很大的改善。從后備電源來講，有蓄電池，比如多的就是鉛酸蓄電池。還有超級電容，超級電容的壽命比較長，充電比較快。

　　結合上海電氣我們自己也在開發我們自主的電纜系統，為什么我們要做這個事情？其實也是目前大家都在講智能化風機的控制、獨立變槳、整機載荷控制優化、故障精確定位等功能可以大大提高機組的可靠性。這些功能的實現需要變槳控制系統的高度開放。

　　后面說一說目前的控制技術，控制對象因為在座的同行都比較清楚：變槳、變流器、輔助部件。從控制變量：功率/轉矩、轉速、槳距角?？刂品绞绞情]環控制、開環控制，從控制柜位置也分機艙柜、塔底柜。隨著集成的提高，塔底柜慢慢也都沒有了。

　　這里面現在大家都在講風機的智能化，上海電氣也推出了我們的智能控制系統，其實這個也是順應客戶的一些需求，主要是從幾個方面，一個是提升發電量，二是提升穩定性，三是提升風區適用等級，四是拓展發電風速區間，五是延長承載部件壽命。

　　最后是我們的監控技術，目前的監控技術主要是分成四塊，有SCADA系統、CMS、視頻監測、遠程集控。這是目前的情況。

　　還是從這幾個部件來談談，從發電機的技術發展趨勢，前面講肯定是大容量，再一個就是可能我們覺得還是會有多并聯的方面，因為慢慢我們開始從陸地走向海洋，希望有一些并聯方案，再一個就是結構緊湊，因為隨著大家對載荷逐漸的降低，還有對空間位置的限制，希望電機做得結構緊湊。再一個是超導的，超導技術其實現在也有很多都在研究，我覺得這個可能也會是一個方向。

　　這里面還是引用一個ABB的圖，它提出將來可能是高速電機會是一個主流，但是這個東西仁者見仁、智者見智。從未來電機發展趨勢來說，我們覺得雙饋機組跟直驅肯定是并存狀態，隨著我們從陸地走向海洋，可能將來直驅還是一個主流的，因為大家知道西門子海上風電超過市場一半的份額，其實配的就是他的7MW，未來1-2年3MW機組的成本可下降3-5%，但是這個降成本肯定是降固件的成本。比如說有的研發，他選擇的器件可能可靠性高一些，價格貴一些，但是將來的維護成本會少一些，綜合來看他的這個成本會低一些。

　　再一個就是變流器技術未來趨勢，我覺得還是大容量、中壓、電網適應性、調頻、調壓、高壓柔直輸電。低壓、中壓我這個就不講了，前面有很多專家已經講的很專業了。

　　再一個是變槳技術未來趨勢，一個是深度集成，從7柜到6柜再到3柜，會不會將來還有更高度的集成，不斷也有廠家在提到，你看我的東西現在越來越少，很多東西都集成到驅動器或者是哪個模塊中去了。再一個是常壓驅動器，還有大容量、獨立變槳。

　　最左邊的是MOOG做的方案，做了一些獨立變槳的控制，提供的就是一個一體化的解決方案。我們覺得智能獨立變槳控制技術是變槳控制的發展趨勢，主要是通過檢測槳葉載荷引入整機控制模型，獨立調節各槳葉節距角，以減少槳葉拍打、塔架陰影、剪切風對風機影響，從而提高風機工作穩定性。

　　控制技術未來的趨勢，前面瑞能的趙總講了三個性，感知性、適應性、進化性，其實我們也差不多，我覺得是自適應、多機協同、前饋降載、預測控制。

　　這里面講講對我們控制技術有很大幫助的一些感知技術，最左邊就是激光雷達的測風，可以測到前方甚至可以到100m的風速，就可以讓我們提前感知，就像我們開車一樣，我提前知道哪里有彎道，哪里有障礙物，就可以提前做一些應變。中間的是輪轂導流罩超聲波測風，它能感受到輪轂中心的風速。再一個是超聲波測風儀，它已經突破了常規的風速風向，還能夠測溫度、濕度、氣壓，后面這三個參數有什么用呢？如果說我知道它的溫度跟濕度，我也可以通過這種模型得出它是否會結冰。比如說這個溫度特別低，濕度特別大，我覺得這種情況可能就是一種結冰的模型。還有就是如果知道溫度、氣壓、濕度，還可以計算出空氣密度，大家熟悉空氣控制系統來說，知道了空氣密度就可以優化之前穩態的計算模型。所以說這些感知技術都是在推動新的控制策略不斷優化。

　　監控技術未來趨勢將來肯定還是基于云平臺、大數據、遠程集控、基于風機的全生命周期進行數字管理。

　　在這里我想簡要介紹一下上海電氣也推出了智能監控平臺，因為我們是在2014年下半年的時候立項，到現在應該兩年時間不到，其實之前規劃就是說有這么10個模塊，其實已經有幾個模塊開始上線了，有智能監控、健康管理、風資源、知識庫。

　　監控模塊就是為了適應云平臺的技術，解決原來大量數據傳輸的問題，現在就是說風場接入到集控中心，這個已經不是問題了，而且我們也接入了一個全國單體風機最多的工廠。左邊這個圖可以看到我們可以結合現在的信息，都可以精確的對每一個風場進行定位，同時也可以把風場的監管數據，通過一頁的主界面展示出來。

　　這個就是智能監控模塊下的視頻監控，是我們自主開發的，把傳統的視頻監控跟現在的智能云平臺做了一個很好的結合。不光能夠降成本，而且還能夠提高管理效益，對于顧客來說不需要好幾套軟件，我只要一套軟件，我想看視頻就看視頻，想看數據就看數據。

　　這個主要是講監控模塊一個是單機的界面，跟傳統的沒有太大區別，包括還有監控模塊的一個報表界面。再就是監控模塊也有對風機的健康值進行預測，我們有了一些數據以后，就像人一樣，有了體檢的數據以后，比如說你的指標每次檢查出來了，可能就會告訴你你有一個什么樣的趨勢，可能是怎么樣的，我們會做一些故障的預警，然后提前做一些預防性的保養或者是維修。再一個就是風機的故障界面，這個故障界面跟大家都很熟悉，大家現在都基于故障處理的一些庫，總結出這些專家庫，將來碰到一些相似的故障，解決方式就可以跳出來。

　　還有知識模塊，以前我們打印出來的紙或者文本都非常厚，將來可以非?？焖俚南螺d文檔資料。再一個是風資源模塊，為了推這個東西就是讓我們的客戶在工廠有一個投資預期的模型預算，看市場是否有投資的價值。

　　第一我們也是結合DNV GL預測，他說未來單機的容量會到12MW，風輪直徑會到200m，基于這個發電機、變流器、電變槳等電氣部件功率容量也會逐漸增大。

　　第二是先進控制策略，基于現在感知技術的不斷發展和引進，激光雷達測風技術的成熟應用，控制技術將會由被動反饋控制轉向主動前饋控制。還有風電場內風電機組之間協同控制，使尾流影響更小。

　　第三是其他電氣技術，我們覺得將來肯定還是基于風電機組全生命周期的LCOE的模型，進行優化和創新的設計。基于數據中心平臺，不斷進行風電場、單機和零部件的性能優化。

　　這就是我的簡要的一個匯報，謝謝大家！