1 前言

風能是非常重要并儲量巨大的能源，安全、清潔、充裕，能提供源源不絕而穩(wěn)定的能源?！笆濉逼陂g，能源技術(shù)領(lǐng)域中所設(shè)立的后續(xù)能源技術(shù)是作為發(fā)展重點的。后續(xù)能源包括核能、可再生能源、氫能、燃料電池等，覆蓋了除礦物能源以外的幾乎所有能源領(lǐng)域，其中風能、太陽能為主攻方向。目前，利用風力發(fā)電已成為風能利用的主要形式，受到世界各國的高度重視，而且發(fā)展速度最快。風能產(chǎn)業(yè)作為一個新興的有前景的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)。2020年我國風電總裝機容量要達到3000萬kW的目標，為風能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了很大的空間。據(jù)統(tǒng)計，架設(shè)5公里電線及以后的電費投資，遠遠大于太陽能風力發(fā)電系統(tǒng)的一次性投資，足以讓您一勞永逸。

風力發(fā)電有三種運行方式：一是獨立運行方式，通常是一臺小型風力發(fā)電機向一戶或幾戶提供電力 ，用蓄電池蓄能，以保證無風時用電；二是風力發(fā)電與其他發(fā)電方式(如柴油機發(fā)電)相結(jié)合，向一個單位或一個村莊或一個海島供電；三是風力發(fā)電并入常規(guī)電網(wǎng)運行，向大電網(wǎng)提供電力，常常是一處風電場安裝幾十臺甚至幾百臺風力發(fā)電機，這是風力發(fā)電的主要發(fā)展方向。而MW級風力發(fā)電技術(shù)早己開始研發(fā)。

在架構(gòu)上，風力發(fā)電系統(tǒng)中兩個主要部件是風力機和發(fā)電機。風力機向著變漿距調(diào)節(jié)技術(shù)發(fā)展、發(fā)電機向著變速恒頻發(fā)電技術(shù)發(fā)展，這是風力發(fā)電技術(shù)發(fā)展的趨勢，也是當今風力發(fā)電的主要技術(shù)。

應(yīng)該說國內(nèi)風電設(shè)備制造行業(yè)的迅猛發(fā)展，國內(nèi)市場可供用戶選擇的風機類型越來越多，隨之而來的是對風機穩(wěn)定性和性能的關(guān)注。風機電控系統(tǒng)的快速、可靠性和穩(wěn)定性很大程度上決定了一款風機的成功與否，所以它是風力發(fā)電應(yīng)用技術(shù)中的核心部件。而電控系統(tǒng)的性能主要取決于所選方案和所采用的零部件。為此，本文主要對風力發(fā)電控制系統(tǒng)基本架構(gòu)與風力發(fā)電應(yīng)用中的電控系統(tǒng)及其新型控制器選擇和應(yīng)用作分析說明。

2 風力發(fā)電控制系統(tǒng)基本架構(gòu)

2.1 系統(tǒng)構(gòu)成

圖1為風力發(fā)電控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓撲。從圖1所知，風電機組電控系統(tǒng)是對風電機組自動啟動、停機、平穩(wěn)并網(wǎng)、雙速切換、自動對風、數(shù)據(jù)檢測和處理、故障記錄及自動保護等就地控制功能。風電廠由三部分組成：就地控制部分、中央集控部分與通信部分。根據(jù)不同風機的應(yīng)用通信部分分為兩部分：風機與風機間或風機與控制中心的網(wǎng)絡(luò)通信部分與風機內(nèi)部控制通信部分。

2.2 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及其系統(tǒng)主要部件與功能

從圖1可知，風電作為典型的分布式控制系統(tǒng)，采用光纖及工業(yè)交換機組成環(huán)形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，要求網(wǎng)絡(luò)設(shè)備可以在高粉塵、高寒、高熱、強電磁環(huán)境中運行，實現(xiàn)寬帶、可靠穩(wěn)定的傳輸風機的各種參數(shù)。

其系統(tǒng)主要部件與功能如下：

⑴ SCOM3024是專門針對電力系統(tǒng)高等級變電站設(shè)計的工業(yè)交換機。主要應(yīng)用在220kV、500kV、700kV超高壓變電站繼電保護系統(tǒng)中。

⑵ S1COM3000系列：卡軌式，提供3個1000M端口，6個10/1000Base-TX接口，支持WEB管理，Telnet，SNMP，基于SNMP的網(wǎng)管，RMON、DT-ring2.0、RSTP、MSTF功耗小于56W，為本質(zhì)安全型工業(yè)以太網(wǎng)交換機。

⑶ KIEN1005風機機頭控制器，應(yīng)用于風機內(nèi)部的控制通信部分。

⑷ 采用了SCOM3000、KIEN2032、KIEN6000部件，其應(yīng)用為：風機與風機間或風機與控制（檢測）中心的網(wǎng)絡(luò)通信部分；其KIEN6000部件應(yīng)用在控制中心，完成風場SICOM3000等工業(yè)交換機數(shù)據(jù)落地，同時啟用三層功能，與上級網(wǎng)絡(luò)隔離。