近些年，隨著傳統能源的對環境不斷帶來惡劣的影響，以太陽能、風能為主力軍的低碳、節能、環保的新能源行業迅速崛起。這其中，風電經過多年來的發展，已成為了行業中的主要力量。

今天，針對風電行業在特殊環境下自動化產品使用狀況，我們特別邀請了國內著名風電設備研發及制造企業的自動化工程師劉健，談了談他對此問題的認識與看法。

首先，劉工向我們介紹了風電行業的工作環境。他說，風電工作環境歸結為戶外環境，具有高溫、高濕、低寒、風沙、鹽霧等主要特點。

其中，高溫是指風機在夏日工作的溫度，室外溫度往往在40-43攝氏度，地表溫度高達50攝氏度。這種情況下，液壓系統受到的影響會很大，由于液壓油是液壓系統的主要工作介質，而粘度又是液壓油的主要指標，隨著溫度的升高，液壓油的粘度將會明顯下降，會導致液壓泵的內滲漏量增大，增加液壓泵的容積損失降，低泵效率，同時油體受熱后體積增大，容器內壓增加，密封件的密封性能也會大大降低，嚴重時還會使潤滑表面產生磨損，縮短設備壽命。其次，受到高溫考驗的還有柜體內的產品，如PLC等，由于大多數柜體的散熱能力有限，導致柜內的設備溫度有時會達到70度甚至更高，容易造成死機或者其他的故障現象。因此，在高溫環境下，不僅要求產品本身需要具備很好的耐熱性，同時，其還必須具有良好的冷卻配套設施加以輔助。

低寒主要指在一些三北地區或者其他特殊地區，其冬天最低環境溫度達到零下30攝氏度以下。通常，在這種溫度下，對主要零部件會有著極大的考驗，例如：傳動系統中的齒輪箱、主軸等，這類零部件在低溫時容易發生脆性斷裂，對系統的整體正常、安全運行都會產生很大的影響，這就要求，針對材料的不同特性，要采取必要的防止低溫脆斷技術措施，定期檢查，保障設備的安全工作。其次，一般電子電氣器件功能受溫度影響較大，低溫時往往不能達到正常啟動狀態，比如液晶顯示屏在低溫狀態下經常會出現無法正常啟動的現象，這時，可以采取在柜體內加熱，保持局部環境的溫度，通過實踐證明，這一方法是簡單有效的。此外，風力發電機組所使用的油品受到低溫的影響也比較大，這其中主要是潤滑油。低溫時潤滑油的流動性會變差，需要潤滑的部位可能得不到充分的供給，這會危及設備的安全運行!可以通過加熱的方法，使油溫維能夠持在正常的水平。

高濕主要指在一些近海、湖項目、林區等地，濕度持續性的達到95%以上。這種情況下，設備本身的絕緣，吸潮性能都會受到影響，同時還容易產生凝露，造成絕緣擊穿等現象。比如人機交互界面等就極易發生這樣的故障。這就需要設備本身的IP防護等級最好能夠都到IP65，這樣設備就不容易被濕空氣侵入，特別是當凝露出現的時候，給設備的絕緣造成破壞。

風沙主要指內蒙、甘肅、新疆等風沙大的地方，其風沙能侵入到機組內部，影響機組的運動特性。受風沙影響最大的，當屬風機葉片。經過風沙長期的吹打以及自身的磨損，葉片經常會開裂，如果發現不及時，風機繼續運作，那么葉片折斷、落地現象極有可能發生，會造成停機事故。此外，外部風沙很大，會造成沙塵大面積覆蓋自動化設備上，造成產品散熱、絕緣等性能將降低，這就要求，我們所用的一些控制產品要采用低功耗、無風扇的設計，以保證受到的影響最小化。

鹽霧主要指在沿海，沿鹽湖地區，其鹽霧較大，對機組腐蝕嚴重情況。通常，海上風電場從風機的基礎結構到塔筒，從葉片到機艙，從風電機組各類機械零部件到電氣元器件，都會面臨腐蝕的考驗，有些腐蝕因素甚至是致命的。就拿一個簡單的例子來說，比如海邊或海上風電機組控制器中的低壓電氣產品，由于鹽霧濕度的影響，表面一切正常的斷路器可能里面已掛滿結晶的小鹽粒，這就意味著產品的報廢，如果發現不及時，也將造成嚴重的安全隱患。目前，解決這個問題最好的方法，就是產品在設計生產時，一定要做好防腐處理，以保證產品能有更好的耐腐蝕性能。

我國幅員遼闊，北方低溫、風沙大，南方高溫、高濕、高鹽霧，海島雷擊較多，高原地區空氣稀薄，以上這些環境因素在我國的風電行業中都會遇到，這就要求應用與風相關的自動化產品時要細分區域，針對不同區域使用不同的適用產品。

接下來，他給我們介紹了風電行業自動化產品使用的一些特點。他說，風機內的自動化產品主要由PLC組成，另外，還有部分人機交互的產品會得到使用。其他的還有單片機系統控制，其屬于內置設備。風電產品相對而言，其自動化產品的控制功能相對簡單，基本均為一級執行設備或者二級執行設備，同時相互之間的協作也主要是內部協作。變流系統的控制策略和整機的控制策略會相對復雜一些。

以一個風機整機系統來舉例：

風機從上到下需要的機組系統包括了變槳系統、機艙系統、主控系統、變流系統和冷卻系統等。主控系統相當于風機的大腦，實現相關邏輯運算，與各系統信息交互。變槳系統接受主控系統的命令完成相關動作，并將檢測到到的相關信息反饋給主控;在主控通訊系統中斷或者機組斷電的時候;自行獨立執行順槳系統，保證機組安全。機艙系統接受主控系統的命令完成相關動作，并將檢測到到的相關信息反饋給主控。變流系統接受主控系統的命令完成相關動作，并將檢測到到的相關信息反饋給主控;完成變流內部的控制。冷卻系統接受主控系統的命令完成相關動作，并將檢測到到的相關信息反饋給主控。

在這些系統之中，主控系統為PLC的主站系統，其他的均為PLC的子站系統。對于PLC所使用的產品品牌，目前多為倍福、西門子、歐姆龍、三菱、巴赫曼、和利時等，這些品牌對于風機系統來說，其穩定性能較好，環境適應性強，通用及兼容性好。

除了機組系統之外，風機系統中，還有一個重要的部分，那就是通訊系統。通訊系統包含了人機交互系統、遠程通訊系統、中央監控系統、能量管理系統，scada系統等相關系統。其中，人機交互系統實現人機信息的交互;遠程通訊系統將風機就地信息通過光纖或者其他通訊網絡傳遞給中央監控;中央監控系統實現對風場內所有風機的監控;能量管理系統實現對風場內相關能量系統的控制;Scada系統實現風機的網絡遠程監控。

在通訊系統之中，涉及的自動化產品主要為人機交互界面和交換機等。這其中首推研華的人機交互界面和東土的交換機，這些產品比較適合風機系統環境工作范圍寬、穩定性能好的特點要求。

此外，針對實際的工作經驗，對風電自動化產品的改善，劉工給出了一些自己的觀點。他認為，目前風電自動化產品在使用中均會面臨一個問題，就是在設備帶電的時候，或者說柜體正常的時候，均可以較好的運行，而當柜體出現問題的時候，出現故障的概率就會相對較高。究其原因，多是因為產品的溫寬性能不夠引起的。他希望相關自動化廠商，今后在產品改進時可以做到：

1、提高產品的受耐性能，以更好的適應環境的變化;

2、給產品本身在小空間范圍內添加自己的環控設備，這樣設備無論在低溫或是高溫狀態下，均能更快的達到正常的工作狀態。

3、關于風機自控設備，建議不管是其發生任何故障，在報故障前須發出報警信息，這樣有利于對于風機的無人值守和安全運行。

最后，劉工對今后風電行業的發展進行了一下展望。他覺得，如今的風電的大環境已由前幾年的爆發式增長變為現在的理性和規劃式的發展。同時，由于電網建設等原因，導致一些地方風電發展已經過剩，存在部分棄風的狀況。風電在未來的發展應該考慮更多的因素，如發電量擔保，備件消耗等，只要我們考慮的更全面和更細致，風電行業還會繼續蓬勃發展。