風電控制需要控制哪些部分？涉及到哪些自動化產品？哪位高人能介紹一下。聽說是用超小型PLC，不知控制哪些參數.超小型PLC?與現在我們用的PLC有什么樣的差別。我看過金風的風機控制，用的是300系列的315-DP的cpu,他們現在實現的主要是安全保護方面的功能。調節控制方面做得不好。風電控制主要有四塊：主控器、變頻、偏航、變槳四大塊。主控器核心部件PLC（或等同于PLC功能），有專用的，也有通用的，據說沈陽工大是西門子的300。國外的沒有解剖過……有知道的請補充……1、運行狀態的控制2、剎車停機控制3、偏航控制4、加熱和冷卻控制5、液壓系統控制6、變槳控制金風科技的一個部門經理給我講的是超小型PLC。也許大型的系統是用300的。超小型？用來干什么的？主控單元肯定不會用超小型PLC。目前大多采用IPC，超小型PLC不可能用于調節控制，做一些輔助控制還可以。應該叫做超小型PC吧！？呵呵！風力發電機控制系統風力發電機由多個部分組成，而控制系統貫穿到每個部分，相當于風電系統的神經。因此控制系統的好壞直接關系到風力發電機的工作狀態、發電量的多少以及設備的安全。目前風力發電亟待研究解決的的兩個問題：發電效率和發電質量都和風電控制系統密切相關。對此國內外學者進行了大量的研究，取得了一定進展，隨著現代控制技術和電力電子技術的發展，為風電控制系統的研究提供了技術基礎。控制系統的組成風力發電控制系統的基本目標分為三個層次：這就是保證風力發電機組安全可靠運行，獲取最大能量，提供良好的電力質量。控制系統組成主要包括各種傳感器、變距系統、運行主控制器、功率輸出單元、無功補償單元、并網控制單元、安全保護單元、通訊接口電路、監控單元。具體控制內容有：信號的數據采集、處理，變槳控制、轉速控制、自動最大功率點跟蹤控制、功率因數控制、偏航控制、自動解纜、并網和解列控制、停機制動控制、安全保護系統、就地監控、遠程監控。當然對于不同類型的風力發電機控制單元會不相同。控制系統結構示意圖如下：針對上述結構，目前絕大多數風力發電機組的控制系統都采用集散型或稱分布式控制系統（DCS）工業控制計算機。采用分布式控制最大優點是許多控制功能模塊可以直接布置在控制對象的位置。就地進行采集、控制、處理。避免了各類傳感器、信號線與主控制器之間的連接。同時DCS現場適應性強，便于控制程序現場調試及在機組運行時可隨時修改控制參數。并與其他功能模塊保持通信，發出各種控制指令。目前計算機技術突飛猛進，更多新的技術被應用到了DCS之中。PLC是一種針對順序邏輯控制發展起來的電子設備，目前功

能上有較大提高。很多廠家也開始采用PLC構成控制系統。現場總線技術(FCS)在進入九十年代中期以后發展也十分迅猛，以至于有些人已做出預測：基于現場總線的FCS將取代DCS成為控制系統的主角。控制系統技術風力發電系統中的控制技術和伺服傳動技術是其中的關鍵技術，這是因為自然風速的大小和方向是隨機變化的，風力發電機組的并網和退出電網、輸入功率的限制、風輪的主動對風以及對運行過程中故障的檢測和保護必須能夠自動控制。同時，風力資源豐富的地區通常都是邊遠地區或是海上，分散布置的風力發電機組通常要求能夠無人值班運行和遠程監控，這就對風力發電機組的控制系統的自動化程度和可靠性提出了很高的要求。與一般工業控制過程不同，風力發電機組的控制系統是綜合性控制系統。它不僅要監視電網、風況和機組運行參數，對機組運行進行控制。而且還要根據風速與風向的變化，對機組進行優化控制，以提咼機組的運行效率和發電量。20世紀80年代中期開始進入風力發電市場的定槳距風力發電機組，主要解決了風力發電機組的并網問題和運行的安全性與可靠性問題，采用了軟并網技術、空氣動力剎車技術、偏航與自動解纜技術，這些都是并網運行的風力發電機組需要解決的最基本的問題。由于功率輸出是由槳葉自身的性能來限制的，槳葉的節距角在安裝時已經固定；而發電機轉速由電網頻率限制。因此，只要在允許的風速范圍內，定槳距風力發電機組的控制系統在運行過程中對由于風速變化引起輸出能量的變化是不作任何控制的。這就大大簡化了控制技術和相應的伺服傳動技術，使得定槳距風力發電機組能夠在較短時間內實現商業化運行。20世紀90年代開始，風力發電機組的可靠性已經大大提高，變槳距風力發電機組開始進入風力發電市場。采用全變槳距的風力發電機組，起動時可對轉速進行控制，并網后可對功率進行控制，使風力機的起動性能和功率輸出特性都有顯著改善。由風力發電機組的變槳距系統組成的閉環控制系統，使控制系統的水平提高到一個新的階段。由于變距風力發電機組在額定風速以下運行時的效果仍不理想，到了20世紀90年代中期，基于變距技術的各種變速風力發電機組開始進入風電場變速風力發電機組的控制系統與定速風力發電機組的控制系統的根本區別在于，變速風力發電機組是把風速信號作為控制系統的輸入變量來進行轉速和功率控制的。變速風力發電機組的主要特點是：低于額定風速時，它能跟蹤最佳功率曲線，使風力發電機組具有最咼的風能轉換效率；咼于額定風速時，它增加了傳動系統的柔性，使功率輸出更加穩定。特別是解決了高次諧波與功率因數等問題后，使供電效率、質量有所提高。隨著計算機技術與先進的控制技術應用到風電領域，控制方式從基本單一的定槳距失速控制向變槳距和變速恒頻控制方向發展。目前的控制方法是:當風速變化時通過調節發電機電磁力矩或風力機漿距角使葉尖速比保持最佳值，實現風能的最大捕獲。控制方法基于線性化模型實現最佳葉尖速比的跟蹤，利用風速測量值進行反饋控制，或電功率反饋控制。但在隨機擾動大、不確定因素多、非線性嚴重的風電系統，傳統的控制方法會產生較大誤差。因此近些年國內外都開展了這方面的研究。一些新的控制理論開始應用于風電機組控制系統。如采用模糊邏輯控制、神經網絡智能控制、魯棒控制等。使風機控制向更加智能方向發展。控制系統的類型對于不同類型的風力發電機，控制單元會有所不同，但主要是因為發電機的結構或類型不同而使得控制方法不同，加上定槳距和變槳距，形成多種結構和控制方案。根據漿葉的不同，分為以下三種：1、定槳距失速調節型風力發電機組定槳距是指槳葉與輪轂的連接是固定的，即當風速變化時，槳葉的迎風角度不能隨之變化。失速是指槳葉本身所具有的失速特性，當風速高于額定風速時，氣流將在槳葉的表面產生渦流，使效率降低，產生失速，來限制發電機的功率輸出。為了提高風電機組在低風速時的效率，通常采用雙速發電機（即大/小發電機）。在低風速段運行的，采用小電機使槳葉具有較高的氣動效率，提高一些發電機的運行效率。定槳失速調節型的優點是失速調節由指槳葉本身完成，簡單可靠，當風速變化引起的輸出功率的變化只通過槳葉的被動失速調節而控制系統不作任何控制，使控制系統大為減化。但是在輸入變化的情況下，風力發電機組只有很小的機會能運行在最佳狀態下，因此機組的整體效率較低。通常很少應用在兆瓦級以上的大型風力機上。2、變槳距調節型風力發電機組變獎距是指安裝在輪轂上的葉片通過控制可以改變其槳距角的大小。在運行過程中，當輸出功率小于額定功率時，槳距角保持在0。位置不變，不作任何調節；當發電機輸出功率達到額定功率以后，調節系統根據輸出功率的變化調整槳距角的大小，使發電機的輸出功率保持在額定功率。此時控制系統參與調節，形成閉環控制。3、主動失速調節型風力發電機組將定槳距失速調節型與變槳距調節型兩種風力發電機組相結合，充分吸取了被動失速和槳距調節的優點，槳葉采用失速特性，調節系統采用變槳距調節。在低風速肘，將槳葉節距調節到可獲取最大功率位置，槳距角調整優化機組功率的輸出；當風力機發出的功率超過額定功率后，槳葉節距主動向失速方向調節，將功率調整在額定值上。由于功率曲線在失速范圍的變化率比失速前要低得多，控制相對容易，輸出功率也更加平穩。根據風機轉速分有恒速恒頻和變速恒頻兩種，恒速恒頻機組的整體效率較低,而變速恒頻這種調節方式是目前公認的最優化調節方式，也是未來風電技術發展的主要方向。變速恒頻的優點是大范圍內調節運行轉速，來適應因風速變化而引起的風力機功率的變化，可以最大限度的吸收風能，因而效率較高。控制上也很靈活，可以較好的調節系統的有功功率、無功功率，但控制系統較為復雜。變速恒頻又根據發電機的不同分為以下幾種：1異步感應發電機通過晶閘管控制的軟并網裝置接入電網，并網沖擊電流較大。另外需要電容無功補償裝置。控制電路簡單。各大風力發電制造商如：Vestas,NEG,Micon,Nordex都有此類產品。2繞線轉子異步發電機對于繞線轉子異步發電機可以采用功率輔助調節方式，即轉子電流控制（RCC）方式來配合變漿距機構，共同完成發電機輸出功率的調節。在繞線轉子輸入由電力電子裝置控制的發電機轉子電流，可以加大異步發電機轉差率（可到10%）,使得發電機在較大的轉速范圍內向電網送電。以提高異步發電機的風能利用率。3雙饋發電機雙饋電機的結構類似于繞線式感應電機，定子繞組也由具有固定頻率的對稱三根電源激勵,所不同的是轉子繞組具有可調節頻率的三相電源激勵，一般采用交一交變頻器或交一直一交變頻器供以低頻電流。雙饋電機勵磁可調量有三個:一是可以調節勵磁電流的幅值;二是可以改變勵磁電流的頻率；三是可以改變勵磁電流的相位.通過改變勵磁頻率，可調節轉速.這樣在負荷突然變化時，迅速改變電機的轉速，充分利用轉子的動能，釋放和吸收負荷，對電網的擾動遠比常規電機小。另外，通過調節轉子勵磁電流的幅值和相位，來調節有功功率和無功功率。雙饋電機控制系統通過變頻器的控制器對逆變電路小功率器件的控制，可以改變雙饋發電機轉子勵磁電流的幅值、頻率及相位角，達到調節其轉速、有功功率和無功功率的目的。既提高了機組的效率，又對電網起到穩頻、穩壓的作用。下圖是雙饋電機控制簡要框圖。整個控制系統可分為：轉速調整單元、有功功率調整單元和電壓調整單元（無功功率調整）。它們分別接受風速和轉速，有功功率、無功功率指令，并產生一個綜合信號，送給勵磁控制裝置，改變勵磁電流的幅值、頻率與相位角，以滿足系統的要求。由于雙饋電機既可調節有功功率，又可調節無功功率，有風時，機組并網發電；無風時，也可作抑制電網頻率和電壓波動的補償裝置。雙饋電機應用于風力發電中，可以解決風力機轉速不可調。機組效率低等問題。同時，由于雙饋電機對無功功率、有功功率均可調，對電網可起到穩壓。穩頻的作用，提高了發電質量。與同步機交一直一交系統相比,它還具有變頻裝置容量小（一般為發電機額定容量的10%~20%左右）、重量輕的優點。但這種結構也還存在一些問題，如控制電路復雜一些，不同的控制方法效果有一定差異。另外該結構比其他結構更容易受到電網故障的影響。目前國內有多家開發成功雙饋電機控制系統，如蘭州電機有限責任公司與清華大學、沈陽工業大學合作研制的兆瓦級變速恒頻雙饋異步風力發電系統控制設備，采用全數字化矢量控制方法。中科院電工研究所研制的兆瓦級變速恒頻風電機組電控系統，該系統采用IGBT技術、雙PWM雙向可逆變流控制。4永磁直驅同步發電機永磁直驅同步發電機系統結構如圖：由變漿距風輪機直接驅動永磁同步發電機，省去了增速用齒輪箱。發電機輸出先經整流器變為直流，再經IGBT（絕緣柵雙極晶體管）逆變器將電能送到電網。對風力發電機工作點的控制是通過控制逆變器送到電網的電流實現對直流環節電壓的控制，從而控制風輪機的轉速。發電機發出電能的頻率、電壓、電功率都是隨著風速的變化而變化的，這樣有利于最大限度地利用風能資源，而恒頻恒壓并網的任務則由整流逆變系統完成。除了永磁直驅同步發電機可以直接并網外，還可以構成風力發電機（群）。如ABB公司的“Windformer，采用的高壓永磁直驅同步發電機（群），結構如下：單機容量為3?5MW，輸出額定電壓高達20kV，頻率為5?10Hz,每一臺發電機機端只配置有整流器，把交流變換為直流，通過直流母線實現與風電場其他機組:群）的并聯運行，既提高了可靠性，又改進了效率。風電場由一臺大容量公用逆變器把直流母線的直流電轉換成50Hz的交流電，電壓為12kV，可直接并入當地電網使用，也可經變壓器升壓至更高電壓后并入更高壓電網傳輸到遠處。永磁直驅同步發電機系統存在的缺點是：對永磁材料的性能穩定性要求高，電機重量增加，IGBT逆變器的容量較大，一般要選發電機額定功率的120%以上。但使用IGBT逆變器也帶來一些好處：①使用脈寬調制（PWM）獲得正弦形轉子電流，電機內不會產生低次諧波轉矩，改善了諧波性能。②有功功率和無功功率的控制更為方便。③大功率GBT很容易驅動。④IGBT有很好的電流共享特性，這對于要達到風力發電機所需的功率水平，進行并聯使用是非常必要。⑤開關時間短，導通時間不到1毫秒，關斷時間小于6毫秒，使得管子功耗小。⑥目前單管容量已經較大，如Eupec公司的FZ600R65KF1等器件，可以在6kV電壓下控制1.2kA電流，FZ3600R12KE3等低電壓器件，可以在1.2kV電壓下開關3.6kA電流。發電機控制系統除了控制發電機“獲取最大能量”外，還要使發電機向電網提供高品質的電能。因此要求發電機控制系統：①盡可能產生較低的諧波電流；②能夠控制功率因數;③使發電機輸出電壓適應電網電壓的變化;④向電網提供穩定的功率。目前國內外兆瓦級以上技術較先進的、有發展前景的風力發電機組主要是雙饋型風力發電機組和永磁直驅風力發電機組，二者各有優缺點。單從控制系統本身來講，永磁直驅風力發電機組控制回路少，控制簡單，但要求逆變器容量大。而雙饋型風力發電機組控制回路多，控制復雜些，但控制靈活，尤其是對有功、無功的控制，而且逆變器容量小得多。雙饋型風力發電機組與永磁直驅風力發電機組的綜合比較：風電機的運行控制無功補償控制由于異步發電機要從電網吸收無功功率，使風電機組的功率因數降低，而并網運行的風力發電機組一般要求其功率因數達到0.99以上，所以必須用電容器組進行無功補償.由于風速變化的隨機性，在達到額定功率前，發電機的輸出功率大小是隨機變化的，因此對補償電容的投入與切除需要進行自動控制，由計算機根據輸出無功功率的變化，控制補償電容器分段投入或切除，保證功率因數達到要求。對于雙饋發電機，是直接由控制系統控制和調節無功功率的。偏航與自動解纜控制自動對風正常運行時偏航控制系統自動對風，即當機艙偏離風向一定角度時，控制系統發出向左或向右調向的指令，機艙開始對風，當達到允許的誤差范圍內時，自動對風停止。自動解纜當機艙向同一方向累計偏轉2.3圈后，若此時風速小于風電機組啟動風速且無功率輸出，則停機，控制系統使機艙反方向旋轉2.3圈解繞；若此時機組有功率輸出，則暫不自動解繞；若機艙繼續向同一方向偏轉累計達3圈時，則控制停機，解繞；若因故障自動解繞未成功，在扭纜達4圈時，扭纜機械開關將動作，此時報告扭纜故障，自動停機；等待人工解纜操作。風輪保護當有特大強風發生時，停機并釋放葉尖阻尼板，槳距調到最大，偏航90度背風，以保護風輪免受損壞。停機控制當控制器發出正常停機指令后，風電機組將按下列程序停機：①切除補償電容器；②釋放葉尖阻尼板；③發電機脫網；④測量發電機轉速下降到設定值后，投入機械剎車；⑤若出現停車故障則收槳，機艙偏航如90度背風。當出現緊急停機故障時，執行如不停機操作：首先切除補償電容器，葉尖阻尼板動作，延時0.3秒后卡鉗閘動作。檢測瞬時功率為負或發電機轉速小于同步速時，發電機解列（脫網），若制動時間超過20秒，轉速仍未降到某設定值，則收槳，機艙偏航90度背風。安全保護控制系統是風力發電機組核心部件，是風力發電機組安全運行根本保證，所以為了提高風力發電機組運行安全性，必須考慮控制系統的安全性和可靠性問題。控制系統的安全保護組成：雷電安全保護多數風機都安裝在山谷的風口處、山頂上、空曠的草地、海邊海島等，易受雷擊，安裝在多雷雨區的風力發電機組受雷擊的可能性更大，其控制系統大多為計算機和電子器件，最容易因雷電感應造成過電壓損壞，因此需要考慮防雷問題。一般使用避雷器或防雷組件吸收雷電波。當雷電擊中電網中的設備后，大電流將經接地點泄入地網，使接地點電位大大升高，若控制設備接地點靠近雷擊大電流的入地點，則電位將隨之升高，會在回路中形成共模干擾，引起過電壓，嚴重時會造成相關設備絕緣擊穿。根據國外風場的統計數據表明，風電場因雷擊而損壞的主要風電機部件是控制系統和通訊系統。雷擊事故中的40%?50%涉及到風電機控制系統的損壞，15%?25%涉及到通訊系統，15%?20%涉及到風機葉片，5%涉及到發電機。我國一些風場統計雷擊損壞的部件主要也是控制系統和監控系統的通訊部件。這說明以電纜傳輸的4?20mA電流環通信方式和RS485串行通信方式由于通訊線長，分布廣，部件多，最易受到雷擊，而控制部件大部分是弱電器件，耐過壓能力低，易造成部件損壞。防雷是一個系統工程，不能僅僅從控制系統來考慮，需要在風電場整體設計上考慮，采取多層防護措施。運行安全保護大風安全保護：一般風速達到25米/秒（10分鐘）即為停機風速，機組必須按照安全程序停機，停機后，風力發電機組必須90度對風控制。參數越限保護：各種采集、監控的量根據情況設定有上、下限值，當數據達到限定值時，控制系統根據設定好的程序進行自動處理。過壓過流保護：當裝置元件遭到瞬間高壓沖擊和電流過流時所進行的保護。通常采用隔離、限壓、高壓瞬態吸收元件、過流保護器等震動保護：機組應設有三級震動頻率保護，震動球開關、震動頻率上限1、震動頻率極限2，當開關動作時，控制系統將分級進行處理。開機關機保護：設計機組開機正常順序控制，確保機組安全。在小風、大風、故障時控制機組按順序停機。電網掉電保護風力發電機組離開電網的支持是無法工作的，一旦有突發故障而停電時，控制器的計算機由于失電會立即終止運行，并失去對風機的控制，控制葉尖氣動剎車和機械剎車的電磁閥就會立即打開，液壓系統會失去壓力，制動系統動作，執行緊急停機。緊急停機意味著在極短的時間內，風機的制動系統將風機葉輪轉數由運行時的額定轉速變為零。大型的機組在極短的時間內完成制動過程，將會對機組的制動系統、齒輪箱、主軸和葉片以及塔架產生強烈的沖擊。緊急停機的設置是為了在出現緊急情況時保護風電機組安全的。然而，電網故障無須緊急停機；突然停電往往出現在天氣惡劣、風力較強時，緊急停機將會對風機的壽命造成一定影響。另外風機主控制計算機突然失電就無法將風機停機前的各項狀態參數及時存儲下來，這樣就不利于迅速對風機發生的故障作出判斷和處理。針對上述情況，可以在控制系統電源中加設在線UPS后備電源，這樣當電網突然停電時，UPS自動投入，為風電機控制系統提供電力，使風電控制系統按正常程序完成停機過程。緊急停機安全鏈保護系統的安全鏈是獨立于計算機系統的硬件保護措施，即使控制系統發生異常，也不會影響安全鏈的正常動作。安全鏈是將可能對風力發電機造成致命傷害的超常故障串聯成一個回路，當安全鏈動作后將引起緊急停機，執行機構失電，機組瞬間脫網，控制系統在3秒左右，將機組平穩停止，從而最大限度地保證機組的安全。發生下列故障時將觸發安全鏈：葉輪過速、機組部件損壞、機組振動、扭纜、電源失電、緊急停機按鈕動作。微機控制器抗干擾保護風電場控制系統的主要干擾源有：工業干擾：如高壓交流電場、靜電場、電弧、可控硅等，自然界干擾：雷電沖擊、各種靜電放電、磁爆等；高頻干擾：微波通訊。無線電信號、雷達等。這些干擾通過直接輻射或由某些電氣回路傳導進入的方式進入到控制系統，干擾控制系統工作的穩定性。從干擾的種類來看，可分為交變脈沖干擾和單脈沖干擾兩種，它們均以電或磁的形式干擾控制系統。參考國家(國際)關于電磁兼容(EMC)的有關標準，風電場控制設備也應滿足相關要求。如：GB/T13926.1(IEC8011)工業過程測量和控制裝置的電磁兼容性總論GB/T13926.2(IEC8011)工業過程測量和控制裝置的電磁兼容性靜電放電要求GB/T13926.3(IEC8011)工業過程測量和控制裝置的電磁兼容性輻射電磁場要求GB/T13926.4(IEC8011)工業過程測量和控制裝置的電磁兼容性電快速瞬變脈沖群要求。并應通過相關行業根根標準GB/T17626(IEC61000)進行的檢測。以保證設備的可靠性。接地保護接地保護是非常重要的環節。良好的接地將確保控制系統免受不必要的損害。在整個控制系統中通常采用以下幾種接地方式，來達到安全保護的目的。工作接地、保護接地、防雷接地、防靜電接地、屏蔽接地。接地的主要作用一方面是為保證電器設備安全運行，另一方面是防止設備絕緣被破壞時可能帶電，以致危及人身安全。同時能使保護裝置迅速切斷故障回路，防止故障擴大。要使風電機組可靠運行，需要在風電機組控制系統的保護功能設計上加以重視。在設計控制系統的時候，往往更注重系統的最優化設計和提高可利用率，然而進行這些設計的前提條件卻是風電機組控制系統的安全保護，只有在確保機組安全運行的前提下，我們才可以討論機組的最優化設計、提高可利用率等。因此，控制系統具備完善的保護功能，是風電機組安全運行的首要保證。風電場的計算機監控系統風電場計算機監控系統分中央監控系統和遠程監控系統，系統主要由監控計算機、數據傳輸介質、信號轉換模塊、監控軟件等組成。中央監控系統的功能是：對風力發電機進行實時監測、遠程控制、故障報警、數據記錄、數據報表、曲線生成等。風機控制器目前風電場所采用的風電機組都是以大型并網型機組為主，各機組有自己的控制系統，用來采集機組數據及狀態，通過計算、分析、判斷而控制機組的啟動、停機、調向、剎車和開啟油泵等一系列控制和保護動作，能使單臺風力發電機組實現全部自動控制，無需人為干預。目前國內監控系統的下位機是指風電機組的控制器。對于每臺風力發電機組來說，即使沒有上位機的參與，也能安全正確地工作。所以相對于整個監控系統來說，下位機控制系統是一個子系統，具有在各種異常工況下單獨處理風電機組故障，保證風電機組安全穩定運行的能力。從整個風電場的運行管理來說，每臺風電機組的下位控制器都應具有與上位機進行數據交換的功能，使上位機能隨時了解下位機的運行狀態并對其進行常規的管理性控制，為風電場的管理提供方便。因此，下位機控制器必須使各自的風力發電機組可靠地工作，同時具有與上位機通訊聯系的專用通訊接口。國外進口的風機控制器主機一般采用專門設計的工業計算機或單板機。也有采用可編程控制器（PLC）。國內生產的一般較多采用可編程控制器（如西門子S7-300）,這樣硬件的可靠性和穩定性好，尤其是對于海上風電維護不便，更需要高可靠的控制器。PLC模塊化的結構方便組成各種所需單元。控制器之間的聯接也很方便，易于構成主從式分散控制系統。計算機監控系統計算機監控系統負責管理各風電機組的運行數據、狀態、保護裝置動作情況、故障類型等。為了實現上述功能，下位機（風機控制器）控制系統應能將機組的數據、狀態和故障情況等通過專用的通訊裝置和接口電路與中央控制器的上位計算機通訊，同時上位機應能向下位機傳達控制指令，由下位機的控制系統執行相應的動作，從而實現遠程監控功能。中央監控系統一般運行在位于中央控制室的一臺通用PC機或工控機上，通過與分散在風電場上的每臺風力機就地控制系統進行通信，實現對全場風力機的集群監控。風電場中央監控機與風力機就地控制系統之間的通信屬于較遠距離的一對多通信。國內現有的風電場中央監控系統一般采用RS485串行通信方式和4?20mA電流環通信方式。比較先進的通訊方式還有PROFIBUS通信方式、工業以太網通信方式等。上述各種通訊方式能夠完成風電場中央監控系統中的通信問題，但具有各自的特點，主要通信方式簡要對比如下：監控系統軟件目前，我國各大風電場在引進國外風力發電機組的同時，一般也都配有相應的監控系統，但各有自己的設計思路和通訊規約，致使風電場監控技術互不兼容。同時，控制界面全部是英文的也不利于運行人員操作。如果一個風電場中有多個廠家的多種機型的風電機組的話，就會給風電場的運行管理造成一定困難。如內蒙輝騰錫勒風電廠就有約5種的監控軟件。因此，國家在科技攻關計劃中除了對大型風電機組進行攻關外，也把風電場的監控系統列入攻關計劃，以期開發出適合我國風電場運行管理的監控系統。目前也有一些國產監控系統開發成功并投入運行。如：新疆風能有限責任公司的“通用風電場中央及遠程監控系統”。風電場的監控軟件應具有如下功能：①友好的控制界面。在編制監控軟件時，應充分考慮到風電場運行管理的要求，應當使用中文萊單，使操作簡單，盡可能為風電場的管理提供方便。②能夠顯示各臺機組的運行數據，比如每臺機組的瞬時發電功率、累計發電量、發電小時數、風輪及電機的轉速和風速、風向等，將下位機的這些數據調入到上位機，在顯示器上顯示出來，必要時還應當用曲線或圖表的形式直觀地顯示出來。③顯示各風電機組的運行狀態。如開機、停車、調向、手/自動控制以及發電機工作情況。通過各風電機組的狀態了解整個風電場的運行情況，這對整個風電場的管理是十分重要的。④能夠及時顯示各機組運行過程中發生的故障。在顯示故障時，應能顯示出故障的類型及發生時間，以便運行人員及時處理和消除故障，保證風電機組的安全和持續運行。⑤能夠對風電機組實現集中控制。值班員在集中控制室內，就能對下位機進行狀態設置和控制，如開機、停機、左右調向等。但這類操作必須有一定的權限，以保證整個風電場的運行安全。⑥歷史記錄。監控軟件應當具有運行數據的定時打印和人工即時打印以及故障自動記錄的功能，以便隨時查看風電場運行狀況的歷史記錄情況。監控軟件的開發應盡可能在現有工業控制軟件的基礎上進行二次開發，這樣一方面可以縮短開發周期，另一方面現有的工業控制軟件技術成熟、應用廣泛，因此穩定性好。隨著軟件的升級而方便地升級。而直接從底層開發的監控軟件如果沒有強大的軟件隊伍，和經驗豐富的軟件人員很難與之相比。遠程監控系統功能：實時查看就地風機運行情況、數據記錄。實際上只要通訊網連通，理論上遠程監控系統能夠實現的功能和中央監控系統一樣。但是為了安全起見目前國內遠程監控系統只完成監視功能，隨著技術的發展，無人值班風電場的推出，遠程監控系統將發揮更大作用。遠程監控系統的實現通訊網絡又是關鍵環節，根據國家經貿委關于“電網和電廠計算機監控系統及調度數據網絡安全防護規定”，電力監控系統和電力調度數據網絡均不得和互聯網相連。因此遠程監控系統通常只能使用專線或電力調度數據網絡。考慮到實際情況和需要，現在實現的風電場遠程監控系統一般采用電話線進行通訊。風力發電和電網的聯接近年來大規模風力發電場的數量大幅度增加。由于風場大都位于海面上，或遙遠的鄉村、山區，如何將風場連接至電網是投資風力發電時一個重要的考慮因素。如果是海上風場，這個因素更為重要。除了建設需要考慮的問題外，對電力系統穩定的影響也是需要考慮的重要因素。隨著風電場的容量越來越大，對電力系統的影響也越來越明顯，研究風電并網后對系統的影響己成為重要課題。風電的隨機性使風電廠輸入系統的有功功率處于不易控制的變化之中，相應地風電場吸收的無功功率也處于變化之中。在系統重負荷或者臨近功率極限運行時，風速的突然變化將成為系統電壓失穩的擾動。風電場所在地區往往遠離負荷中心，處于供電網絡的末端，而且需要消耗感性無功，系統的電壓穩定問題更加突出。在風電場規劃設計時，通常根據電力系統確定一個風電場的最大容量，但是不同廠家、型號的風力發電機組的功率曲線不同，無功電壓特性也不同。目前國內采用的雙饋機組可以根據需要調節無功，對系統來說起到了一定的穩壓作用。風電也給發電和運行計劃的制定帶來很多困難，需要重新評估系統的發電可靠性，分析風電的容量可信度，研究新的無功調度及電壓控制策略以保證風電場和整個系統的電壓水平及無功平衡，以及對孤立系統的穩定性影響等。風力發電機的并網風力發電領域要解決的一個很重要的問題是風力發電機組的并網問題。目前在國內和國外大量采用的是交流異步發電機，其并網方法也根據電機的容量不同和控制方式不同而變化。異步發電機并入網運行時，是靠滑差率來調整負荷的，其輸出的功率與轉速近乎成線性關系,因此對機組的調速要求不像同步發電機那么嚴格和精確，只要檢測到轉速接近同步轉速時就可并網，但異步發電機在并網瞬間會出現較大的沖擊電流（約為異步發電機額定電流的4~7倍），并使電網電壓瞬時下降。隨著風力發電機組單機容量的不斷增大，這種沖擊電流對發電機自身部件的安全及對電網的影響也愈加嚴重。過大的沖擊電流，有可能使發電機與電網連接的主回路中的自動開關斷開；而電網電壓的較大幅度下降，則可能會使電壓保護回路動作，從而導致異步發電機根本不能并網。當前在風力發電系統中采用的異步發電機并網方法有以下幾種。1.直接并網這種并網方法要求在并網時發電機的相序與電網的相序相同，當風力驅動的異步發電機轉速接近同步轉速（達到99%?100%同步轉速）時即可并入電網；自動并網的信號由測速裝置給出，而后者通過自動空氣開關合閘完成并網過程。這種并網方式比同步發電機的準同步并網簡單，并網容易。但直接并網時會出現較大的沖擊電流4?5倍發電機額定電流），電網電壓瞬時嚴重下降，因此這種并網方法只適用于異步發電機容量在百千瓦級以下或電網容量較大的情況下。中國最早引進的55KW風力發電機組及自行研制的50KW風力發電機組都是采用這種方法并網的。準同期并網與同步發電機準同步并網方式相同，在轉速接近同步轉速時，先用電容勵磁，建立額定電壓，然后對已勵磁建立的發電機電壓和頻率進行調節和校正，使其與系統同步。當發電機的電壓、頻率、相位與系統一致時，將發電機投入電網運行。采用這種方式，若按傳統的步驟經整步到同步并網，則仍須要高精度的調速器和整步、同期設備，不僅要增加機組的造價，而且從整步達到準同步并網所花費的時間很長，這是我們所不希望的。該并網方式合閘瞬間盡管沖擊電流很小，但必須控制在最大允許的轉矩范圍內運行，以免造成網上飛車。由于它對系統電壓影響極小，所以適合于電網容量比風力發電機組大不了幾倍的地方使用。降壓并網這種并網方法是在異步電機與電網之間串接電阻或電抗器，或者接入自耦變壓器，以達到降低并網合閘瞬間沖擊電流幅值及電網電壓下降的幅度。因為電阻、電抗器等元件要消耗功率，在發電機并入電網以后，進入穩定運行狀態時，必須將其迅速切除，這種并網方法適用于百千瓦級以上，容量較大的機組，顯見這種并網方法的經濟性較差，中國引進的200KW異步風力發電機組，就是采用這種并網方式，并網時發電機每相繞組與電網之間皆串接有大功率電阻。軟并網這種并網方法是在異步發電機定子與電網之間通過每相串入一只雙向晶閘管連接起來，三相均有晶閘管控制。接入雙向晶閘管的目的是將發電機并網瞬間的沖擊電流控制在允許的限度內。其并網過程：當風力發電機組接收到由控制系統內微處理機發出的啟動命令后，先檢查發電機的相序與電網的相序是否一致，若相序正確，則發出風力發電機組開始啟動的命令。當發電機轉速接近同步轉速時（約為99%~100%同步轉速），雙向晶閘管的控制角同時逐步打開，異步發電機即通過晶閘管平穩地并入電網；隨著發電機轉速繼續升高，電機的滑差率逐漸趨于零，當滑差率為零時，并網自動開關動作，雙向晶閘管被短接，異步發電機的輸出電流將不再經雙向晶閘管，而是通過已閉合的自動開關直接流入電網。在發電機并網后，應立即在發電機端并入補償電容，將發電機的功率因數（COS?）提高到0.95以上。這種軟并網方法的特點是通過控制晶閘管的導通角，將發電機并網瞬間的沖擊電流值限制在規定的范圍內（一般為1.5倍額定電流以下，從而得到一個平滑的并網暫態過程。通過晶閘管軟并網方法將風力驅動的異步發電機并入電網是目前國內外中型及大型風力發電機組中普遍采用的，中國引進和自行開發研制生產的250KW、300KW、600KW的并網型異步風力發電機組，都是采用這種并網技術。并網后需要關注的主要問題電能質量根據國家標準，對電能質量的要求有五個方面：電網高次諧波、電壓閃變與電壓波動、三相電壓及電流不平衡、電壓偏差、頻率偏差。風電機組對電網產生影響的主要有高次諧波和電壓閃變與電壓波動。電壓閃變風力發電機組大多采用軟并網方式，但是在啟動時仍然會產生較大的沖擊電流。當風速超過切出風速時，風機會從額定出力狀態自動退出運行。如果整個風電場所有風機幾乎同時動作，這種沖擊對配電網的影響十分明顯。容易造成電壓閃變與電壓波動。諧波污染風電給系統帶來諧波的途徑主要有兩種。一種是風機本身配備的電力電子裝置可能帶來諧波問題。對于直接和電網相連的恒速風機，軟啟動階段要通過電力電子裝置與電網相連，因此會產生一定的諧波，不過過程很短。對于變速風機是通過整流和逆變裝置接入系統，如果電力電子裝置的切換頻率恰好在產生諧波的范圍內，則會產生很嚴重的諧波問題，不過隨著電力電子器件的不斷改進，這個問題也在逐步得到解決。另一種是風機的并聯補償電容器可能和線路電抗發生諧振，在實際運行中，曾經觀測到在風電場出口變壓器的低壓側產生大量諧波的現象。當然與閃變問題相比，風電并網帶來的諧波問題不是很嚴重。電網穩定性在風電的領域，經常遇到的一個的難題是：薄弱的電網短路容量、電網電壓的波動和風力發電機的頻繁掉線。尤其是越來越多的大型風電機組并網后，對電網的影響更大。在過去的20年間，風電場的主要特點是采用感應發電機，裝機規模較小，與配電網直接相連，對系統的影響主要表現為電能質量。隨著電力電子技術的發展，大量新型大容量風力發電機組開始投入運行，風電場裝機達到可以和常規機組相比的規模，直接接入輸電網，與風電場并網有關的電壓、無功控制、有功調度、靜態穩定和動態穩定等問題越來越突出。這需要對電力系統的穩定性進行計算、評估。要根據電網結構，負荷情況，決定最大的發電量和系統在發生故障時的穩定性。國內外對電網穩定性都非常重視，開展了不少關于風電并網運行與控制技術方面的研究。風電場大多采用感應發電機，需要系統提供無功支持，否則有可能導致小型電網的電壓失穩。采用異步發電機，除非采取必要的預防措施，如動態無功補償、否則會造成線損增加，送電距離遠的末端用戶電壓降低。電網穩定性降低，在發生三相接地故障，都將導致全網的電壓崩潰。由于大型電網具有足夠的備用容量和調節能力，一般不必考慮風電進入引起頻率穩定性問題。但是對于孤立運行的小型電網，風電帶來的頻率偏移和穩定性問題是不容忽視的。由于變頻技術的發展，我們可以利用交直-交的變頻調節裝置的控制功能很容易地根據電網采集到的線路電壓波動的情況、功率因數的狀況等、和電網的要求，來調節和控制變頻裝置的頻率、相位角和幅值使之達到調節電網的功率因數，為弱電網提供無功能量的要求。發電計劃與調度傳統的發電計劃基于電源的可靠性以及負荷的可預測性，以這兩點為基礎，發電計劃的制定和實施有了可靠的保證。但是，如果系統內含有風電場，因為風電場出力的預測水平還達不到工程實用的程度，發電計劃的制定變得困難起來。如果把風電場看做負的負荷，不具有可預測性；如果把它看做電源，可靠性沒有保證。正因為如此，有必要對含風電場電力系統的運行計劃進行研究。風力發電并網以后，如果電力系統的運行方式不相應地做出調整和優化,系統的動態響應能力將不足以跟蹤風電功率的大幅度、咼頻率的波動，系統的電能質量和動態穩定性將受到顯著影響，這些因素反過來會限制系統準入的風電功率水平，因此有必要對電力系統傳統的運行方式和控制手段做出適當的改進和調整，研究隨機的發電計劃算法，以便正確考慮風電的隨機性和間歇性特性。風電控制發展動態盡管目前風電場大多還在使用恒速風機，不少風機廠商也在制造兆瓦級以上恒速風機。但是有趨勢表明：未來幾年變漿距功率調節方式將取代定漿距功率調節方式；變速恒頻方式將取代恒速恒頻方式，以達到最大限度地提高風能的利用效率。吏用變速風機有多種方案可供選擇：采用通過電力電子裝置與電網相連的同步多極電機，取消風機上常用的變速齒輪箱，減少風機的故障率；或者采用雙饋感應電機，實現風機以最佳葉尖比運行。由于電力電子元件的性能不斷提高，價格不斷下降，以IGBT為代表的新型電力電子器件的最大功率已經達到MVA級，升關頻率達到10kHZ,脈定調制技術(PWM)的采用有效地抑制了電力電子器件容易帶來的諧波。如果把這些技術用于控制系統，可以屏蔽掉風機固有的隨機特性對電網的

影響，提高捕獲風能的效率，較少對槳葉和驅動軸的應力損傷，降低空氣動力噪聲水平，改進風機運行的靈活性。同樣，電力電子器件性能價格比的不斷提高為新型風電機的應用和新型控制系統的應用提供了可能。比如：雙饋電機實現了對風機速度和功率因數的控制。在風速變化及風機端電壓變化的情況下，保證風機的穩定高效運行。還可以承擔有功及無功電壓調節的任務，在系統中起到常規發電機組的作用，這也是風電發展到一定規模以后的必然要求。需要重點研究的內容風電機最優控制方案、風電機控制器可靠性研究、人性化中文界面監控系統、風機并網靜態穩定和動態穩定的研究和仿真計算、大功率IGBT逆變器、風電設備防雷保護系統。風力發電機組的噪聲控制摘要：簡要分析了風力發電機組的噪聲源，重點介紹了阻尼減振降噪控制和噪聲傳播降噪控制的原理和方法，提出風力發電機組的噪聲控制措施和方法。關鍵詞：風力發電機阻尼減振噪聲控制0引言能源是現代社會和經濟發展的基礎。在常規能源告急和全球生態環境惡化的雙重壓力下，風能作為最有開發利用前景和技術最成熟的一種新能源和可再生能源之一，已成了全球能源工業關注的熱點。自二十世紀七十年代以來，風能開發和利用在歐美發達國家發展非常迅速，風力發電的技術也日趨成熟。中國國家計委于1996年3月制定了“乘風計劃”，以風力發電機的國產化來帶動風電場建設的產業化。該計劃旨在采取技貿結合的形式，引進國外先進技術，通過消化吸收，達到自主開發，自行設計和制造大型風力發電機的能力【1】。風能開發能減輕空氣污染和水污染，但如果處理不當，則會增加噪聲污染。近幾年，隨著風力發電機國產化程度的不斷擴大，而我國制造業與歐美發達國家還有一定的差距，因此國產化風力發電機振動噪聲問題逐漸顯現出來。風力發電場附近居民對風力發電機組產生大噪聲煩擾的投訴、申告也越來越多，甚至威脅到風力發電機的正常國產產業化，因此，風力發電機的減振降噪控制是非常重要和必要的。本文將重點討論阻尼減振降噪技術和噪聲傳播降噪技術在風力發電機組噪聲控制中的應用。1噪聲源分析風力發電機組工作過程中在風及運動部件的激勵下，葉片及機組部件產生了較大的噪聲，其噪聲源主要有：機械噪聲及結構噪聲齒輪噪聲。嚙合的齒輪對或齒輪組，由于互撞和摩擦激起齒輪體的振動，而通過固體結構輻射齒輪噪聲。軸承噪聲。由軸承內相對運動元件之間的摩擦和振動及轉動部件的不平衡或相對運動元件之間的撞擊引起振動輻射產生噪聲。周期作用力激發的噪聲。由轉動軸等旋轉機械部件產生周期作用力激發的噪聲。電機噪聲。不平衡的電磁力使電機產生電磁振動，并通過固體結構輻射電磁噪聲。

機械噪聲和結構噪聲是風力發電機組的主要噪聲源，而且對人的煩擾度最大。這部分噪聲是能夠控制的，其主要途徑是避免或減少撞擊力、周期力和摩擦力，如提高加工工藝和安裝精度，使齒輪和軸承保持良好的潤滑條件等。為減小機械部件的振動，可在接近力源的地方切斷振動傳遞的途徑，如以彈性連接代替剛性連接；或采取高阻尼材料吸收機械部件的振動能，以降低振動噪聲。空氣動力噪聲空氣動力噪聲由葉片與空氣之間作用產生，它的大小與風速有關，隨風速增大而增強。處理空氣動力噪聲的困難在于其聲源處在傳播媒質中，因而不容易分離出聲源區。通風設備噪聲散熱器、通風機等輔助設備產生的噪聲。2噪聲控制噪聲控制可以從噪聲源、噪聲傳播途徑和噪聲接受者三方面入手【2】。噪聲控制技術主要以噪聲的聲學控制方法為主，具體的技術途徑一般包括隔聲處理、吸聲處理、振動的隔離、阻尼減振等。隔聲處理和吸聲處理屬于噪聲傳播降噪控制；振動的隔離和阻尼減振屬于阻尼減振降噪控制。這些噪聲控制方法的機理在于，通過噪聲聲波與聲學材料或聲學結構、振動波與阻尼材料或阻尼結構的相互作用消耗能量，從而達到降低噪聲的目的。2.1阻尼減振降噪控制阻尼減振降噪技術是利用阻尼材料的特性以及阻尼結構的合理設計，耗散結構件的振動能量，來達到減振降噪的目的。阻尼減振技術近年來得到了迅速的發展，尤其在航空航天、汽車工業、儀器儀表、兵器、建筑業及家電行業等領域有著廣泛的應用。無論是在基礎理論方面，還是在新材料的研制以及應用技術方面都已成長為一個獨立的科學分支。2.1.1阻尼材料及其特性材料阻尼是指材料內部在經受振動變形過程中損耗振動能量的能力【3】。阻尼材料也稱粘彈阻尼材料,或粘彈性高阻尼材料。它是一種兼有某些粘性液體和彈性固體特性的材料。粘性液體有耗散能量的能力，而不能儲存能量；相反，彈性材料有儲存能量的能力，而不能耗散能量。粘彈性材料介于兩者之間，當它產生動態應力和應變時，有一部分能量被轉化為熱能而耗散掉，而另一部分能量以位能的形式儲存起來。能量被轉化和耗散的現象表現為阻尼特性。利用它可抑制共振頻率下的振動峰值，減少振動沿結構的傳遞，降低結構噪聲。各種阻尼材料都受環境溫度和工作頻率的影響，溫度不同，工作頻率不同，阻尼特性也不同。作為良好的阻尼材料，應在較寬溫度范圍和較寬頻率范圍具有較高的損耗因子，如圖1所示。33402020406080001—20402020406080001—20溫度（9）圖1阻尼材料特性曲線2.1.2表面阻尼處理表面阻尼處理主要應用于受彎曲振動為主的厚度不大的構件或薄板零件。風力發電機艙以及隔板等均為薄板振動件，因此表面阻尼處理在風力發電機上能得以應用。表面阻尼處理通常分為自由阻尼處理和約束阻尼處理兩大類。（1）自由阻尼處理將一層一定厚度的粘彈阻尼材料粘貼于基板表面上，當基板產生彎曲振動時，阻尼層隨基本層一起振動，在阻尼層內部產生拉-壓變形。根據阻尼材料的耗能機理，當阻尼材料內部產生交變應力時,阻尼材料就會將有序的機械能轉化為無序的熱能，從而起到耗能的作用。自由阻尼結構如圖2所示，阻尼層越厚，阻尼損耗因子越大，制振效能就越好。a）自由狀態b）振幼拉■壓變形狀態1—基本層2一阻尼層圖2自崔盟尼處理結構a）自由狀態b）振動拉-壓變形狀態1一基本層2—阻尼層圖2自由阻尼處理結構（2）約束阻尼處理在自由阻尼處理的阻尼層外側表面再粘貼一彈性層,這一彈性層應具有遠大于阻尼層的彈性摸量。當阻尼層隨基本結構層一起產生彎曲振動而使阻尼層產生拉-壓變形時，由于粘貼在外側彈性層的彈性摸量遠大于阻尼層的彈性摸量，因此這一彈性層將起到約束阻尼層的拉-壓變形的作用，所以這一彈性層被稱為約束層，而受彈性層約束的阻尼層被稱為約束阻尼層。由于阻尼層與基本層接觸的表面所產生的拉-壓變形不同于與約束層接觸的表面所產生的拉-壓變形，從而在阻尼材料內部產生剪切變形。因此約束阻尼處理結構中，阻尼層不僅承受拉-壓變形，還同時承受剪切變形，它們都能起到耗能作用，如圖3所示。約束阻尼結構比自由阻尼結構耗散更多的能量，因此具有更好的減振降噪效果。igkonci.coia）自由狀態b）振動拉-壓及剪切變形狀態1一基本層2—阻尼層3—約束層圖3約束阻尼處理結構實際應用中往往將基本層與約束層采用同一種材料，且厚度相同，稱為對稱型復合阻尼材料結構。2.1.3阻尼材料種類及其應用阻尼材料分為阻尼板材和阻尼涂料兩大類，阻尼板材根據基體成分又分為瀝青阻尼板材和橡膠阻尼板材，阻尼板材具有良好的減振隔聲性能，性能穩定，但對結構表面形狀和安裝工藝性要求較高。阻尼板材可用于振動源附件的結構部件表面，也可貼附于薄殼結構表面做自由阻尼處理結構。阻尼涂料是一種特殊的涂料，可以將其涂覆于各種材料、各種復雜形狀的結構表面上，它具有減振、降噪、隔振和密封的作用。阻尼涂料可以噴涂或刮涂于薄殼結構表面，做成自由阻尼處理結構。阻尼涂料施工簡便，特別適合于形狀復雜的殼體涂覆，可以做到整體美觀。由于風力發電機的主要機組部件安裝于機艙內部，這些部件產生的振動直接傳遞給機艙，引起機艙振動并輻射產生噪聲。因此可以在機艙內表面貼附阻尼材料對機艙進行表面自由阻尼處理，衰減振動，降低結構輻射噪聲，同時隔離機艙內部的噪聲向外傳播。2.2噪聲傳播降噪控制噪聲傳播控制，又稱無源噪聲控制，它是在噪聲傳播途徑中使用聲學材料或聲學結構來隔離或吸收一部分聲能，使聲波在通過聲學材料或聲學結構時得到衰減而達到降噪控制的目

的。噪聲傳播降噪控制與阻尼減振降噪控制是相輔相成、密不可分的，阻尼對提高材料的隔聲性能有明顯的作用。對風力發電機機艙內表面貼覆阻尼隔聲材料做阻尼、隔聲處理，當機艙內齒輪箱、電機等部件產生的噪聲入射到機艙殼體表面時被轉化成以下主要部分：1）一部分被反射回機艙內部；2）—部分在經過機艙表面時被轉化成其它形式的能量或波形而被吸收。如：其中一部分被貼附于機艙殼體上的高阻尼材料轉化成熱能而被損耗了，另一部分轉換為結構輻射噪聲或其它形式的波形；3）最后剩下的一部分透過機艙傳入外部環境。噪聲傳播過程中的能量分配見圖4。定戳設入射聲能為E_v反肘聲能為E軒損耗事能為E屮艘形轉比堆址為E透迪由粽皆E屮刑襯；E\=Ey+Ek+E*+E寸曙聲性能豹瓏聲性能是材料主要的聲學性能參數.隔聲性能卽陽聲■來表示,赫料亠嵋的入射聲能E扎與另一側的趟過事能E劃相差的分貝狡就是該材料的陽世；：.通常以符月RrdBf技示「R=10lgE.-WigEfl=lQlg_-（1}F%式申】R一隔冏髭Ek——入射聲能Efl——過嗣綾<1>式表明，透過聲能與入射聲能之比越小，材料的隔聲性能越好*材純的囁向丼能以:吸⑺系數來晏示'吸涎系數是嵌示入弊序陀被材料吸妝部分斯酥入射聲儘的比率，用口農示*忒屮：*一一服対系數Ea——人射卅養E一反射聲能（2）式表明，反射聲能越小，則材料的吸聲系數就越大，其吸聲性能越好。材料的隔聲性能與吸聲性能往往成反比例關系，隔聲性能越好，則其吸聲性能就越差。風力發電機的噪聲控制主要目的是降低周圍環境噪聲，也就是控制發電機機艙內部的噪聲傳播出來干擾周圍居民的生活，因此應主要考慮選用阻尼隔聲材料，如阻尼涂料、瀝青阻尼板或橡膠阻尼板等,對風電機的機艙采用阻尼隔聲處理，達到降低風電機周圍環境噪聲的目的。另外，在對機艙進行阻尼隔聲處理時應注意密封及散熱問題。3結束語阻尼減振降噪控制和噪聲傳播中的隔聲降噪控制可作為風力發電機組噪聲治理的重要

手段，它具有施工簡單方便，無需維修保養，無需改造現有結構，投入相對較少的優點。它不但可以作為一個獨立的手段予以采用,而且可以和其它降噪措施相輔相成，增加降噪效果。株洲時代新材料科技股份有限公司正致力于這方面的研究工作，針對大功率風力發電機研究開發的的高性能阻尼涂料和阻尼板材對風電機艙進行阻尼隔聲處理，經過實驗證明其對降低風電機的噪聲具有較好的效果。走自主創新之路我國第一片兆瓦級風電葉片一一1.5兆瓦級38米風電葉片，近日在甘肅白銀市順利下線。專家表示，這標志著中國風電設備制造邁向自主創新之路。這片葉片是由華翼風電葉片研究開發有限公司自主研制的。據了解，這家公司是中國科學院工程熱物理研究所、保定國家新能源設備產業基地、中國風能協會等共同發起成立的風電葉片專業化研發機構。出席下線儀式的中國風能協會秘書長秦海巖說，中國風電技術基礎還很薄弱，還沒有完全掌握相關核心技術。更多的風電設備制造企業只會組裝風機，還不能自主設計，許多引進的設備還不能完全消化吸收。據秦海巖介紹，中國已有近70家企業涉足風電整機制造，17至18家企業完成了樣機的制造，并網發電。大部分零部件均已實現國產化，產業鏈初步形成。但軸承、電流器、控制系統等風機的核心部件相關技術，目前國內企業并不完全掌握。近年來，我國風電產業呈現爆發性增長態勢，風電設備制造業有了很大發展。2005年11月，華翼風電設備研發中心（以下簡稱華翼）在河北保定成立。兩年多來，華翼致力于建立具有自主知識產權的葉片研發體系，成為國內首個風電葉片自主研發機構，填補了我國風電行業沒有葉片自主研發機構的空白。華翼匯聚了包括中科院15名院士在內的國內風電領域最具代表性的高端專家學者，員工140余人，重點研發850千瓦至2.5兆瓦多個系列葉片產品。華翼致力于掌控風電葉片的設計研發技術，突破風電葉片核心技術壁壘，打造中國風電行業的公共技術平臺和技術研發中心，促進中國風電技術的自主化發展。由華翼設計的葉片此次在甘肅白銀實現了產業化，說明產業目標正在逐步成為現實。產業有望長足發展葉片是風力發電機的核心部件，造價約占整個設備的1/4到1/3。國際市場存在較大的需求。例如美國計劃未來兩年內裝機500萬千瓦，日本和澳大利亞也有與中國規模相當的市場規劃。華翼風電設備研發公司董事長、中科院院士徐建中說，中國風度較低、北方沙塵天氣較多等特點都要求風電設備自主創新。從引進裝機，到聯合設計，再到消化吸收、自主設計，這標志著中國風電設備產業化的新進程。

我國去年開始掀起的節能減排風暴將令風電這一新興綠色能源獲得長足發展。目前，我國風電產業的龍頭企業中航惠騰公司的產品已經成功服務于全國30多家大型風電場，2007年其產量占國產葉片的90%；惠德風電已批量投產并向美洲出口；國電聯合動力兆瓦級風電機組成功下線，預計投產后年可實現產值80億元。總投資11億元的中國電谷風電設備產業園已開工建設，投產后預計可實現產值100億元。此外，中國電谷3兆瓦海上風機項目被科技部列為國家科技支撐計劃項目。風電受益政策扶持在擴大內需、促進經濟增長的10項措施中，加快重大基礎設施建設、加快城市電網改造，支持重點節能減排工程建設等赫然置于十大措施的前列，而這些方向的重點加強都將促進風電行業的加速發展。其實早在今年8月財政部就發布了關于《風力發電設備產業化專項資金管理暫行辦法》，明確了中央財政安排風電設備產業化專項資金的補助標準和資金使用范圍，并將對風力發電設備制造商給予直接的現金補貼。這一切都說明風電行業已引起國家相關部委的足夠重視，有望開啟中國風電發展的嶄新時代。另外，近期全球金融危機的影響正逐步擴大，但風電行業卻屬于朝陽產業。從近期剛剛閉幕的風能大會上看，雖然受到金融風暴的影響，但我國風能企業發展依然健康發展，很多國內風電企業未來幾年的訂單飽滿。全球金融危機使很多行業投資收縮，但中國風電產業似乎沒有受到沖擊，反而出現了新的機遇。世界自然基金會和中國資源綜合利用協會可再生資源專業委員會10月29日發布的一份最新報告顯示，2007年，全球風電投資中，15%的資金投向了中國，中國已成為全球最大的風電市場。由于我國的風電開發技術是目前新能源中技術比較成熟、已經具備規模開發和商業化發展前景的發電方式之一，行業發展正進入上升周期。風電機最優控制方案、風電機控制器可靠性研究、人性化中文界面監控系統、風機并網靜態穩定和動態穩定的研究和仿真計算、

大功率IGBT逆變器、風電設備防雷保護系統。"風電前景廣闊、政府大力扶持，但分食這塊蛋糕的國內風電設備廠商卻缺少核心技術。”田德告訴《科學時報》記者。據田德透露，目前他們正在研發1.5MW的低風速風能機，一年左右就能拿出樣機。“這可是國外也沒有的技術。咱們和國外都是在同步進行，誰能早日成功，誰就會搶占先機。”田德說。田德表示，除了他的項目組，國內很多項目組都在上馬相關項目。大家都看到這是一個新的機會點，希望自己能成為風能這個光環上第一顆璀璨的明星。北京約克機電設備有限公司是一家從事進口潤滑油貿易的民營企業，看準新能源市場的未來前景，目前正在開發核電閥門、風機葉片等相關零部件。該公司副總經理在接受《科學時報》記者采訪時表示，目前風電企業更多關注的是風機什么時候下線，這樣好多簽訂單，而對于技術的持續開發重視程度不夠；同時，由于市場需求旺盛，國內兆瓦級風機的零部件廠商也不甚重視技術研發，而是更多依賴進口，連帶提高了整個風電的生產成本。“風能產業是一條產業鏈，對國家工業化的水平要求很高。雖然現在其造價要遠遠高于火電和水電，但我們看好的是良好的產業前景，隨著風機國產化率的提高，造價應該會下來。”該副總經理看好未來的市場。企業的利好判斷顯然帶有普遍性，但田德表示，由于很多項目沖動上馬，盈利的企業屈指可數。他提醒，大家都來做、都來關注是很好，但還是要量力而行，做之前先做好可行性論證。不過，“大家都來做才能優勝劣汰。現在，風電公司其實就是春秋爭霸，做得好的、有能力的留下，沒能力的出局，這很正常”。在田德看來，正是因為這樣的競爭，我國的風電技術才可能大步向前邁進。“只有市場才是最好的法官。”他說。競爭必須以自主創新為主線一個盡人皆知的事實是，目前我國風電產業對國外技術依賴嚴重，尤其是一些核心設備只能靠進口，實現風電設備的國產化已成當務之急。而新的趨勢是，伴隨對未來風電市場的利好判斷，近期越來越多的上市公司風電業務獲得大量兆瓦級訂單。兆瓦級裝機容量已然成為市場主流。但據了解，目前國內小于2MW的兆瓦級風機真實的國產化率不足50%,2MW及以上兆瓦級風機國產化率不足20%。“目前，國內企業必須把握世界風電設備發展趨勢，與國際接軌。”田德表示。據田德介紹，我國從20世紀70年代開始研制大型風電機組，到1997年才在國家乘風計劃的支持下從科研走向市場。但由于缺乏基礎研究積累和人才等原因，我國風電自主研發能力嚴重不足，總體上還處于跟蹤和引進國外先進技術階段。他認為，只有產學研結合，走技術第一的道路，以自主創新為競爭主線，我國才能在風能技術上有較大的飛躍。田德向記者透露，華北電力大學已與相關企業達成協議，嘗試“華電負責技術，企業負責制造”的新模式。據了解，針對財政部頒發的對于進口部件產品不但退還關稅，連“進口環節增值稅”也給予退稅處理的有關“先征后補”政策，合肥陽光電源有限公司總經理、中國可再生能源學會理事曹仁賢等業內人士已經表達過不滿，認為該政策“表面上是支持風電產業降低成本，實質上卻演變為支持進口產品”。中國農機協會風力機械分會秘書長祁和生更認為該政策有可能間接補貼了外國品牌。對此，田德的評價是“初衷是好的，但具體操作上還有待完善'。他認為國家應該把政策激勵的目標放在產學研結合上，因為單憑企業的力量完全不現實，即使不斷引進，技術跟不上也是無法很好吸收的。“一般而言，國外只有二流公司會出售技術，一流的公司，比如丹麥的VESTAS等，你想買，人家也不會賣給你。”田德說。技術獨立，就可以獨占市場在接受記者的采訪過程中，田德接到了合作方打來的電話。電話中，田德對風機技術自主化信心滿滿。據田德介紹，目前國內風能投資公司有50多家。它們都通過銀行貸款以及融資手段籌集資金，而針對風能的評估一般都是自己進行的。盡管目前盈利的項目不多，但受長遠利益激勵，暫時的虧損仍未阻擋它們的投資熱情。值得注意的是地方政府的態度。在田德看來，受節能減排政策的影響，一些地方政府對風能開發十分積極，例如，某市政府就給丹麥VESTAS公司劃出500畝地用于風能開發，吸引其到當地落戶。而眾所周知，這樣的項目究竟能在多大程度上解決類似風電設備核心技術的國產化等敏感問題，其實還是存在疑惑的。局面似乎也無須過于悲觀。據田德介紹，國外技術其實也存在一定的問題，并沒有我們想象得那么理想。它們的產品價格高，使用過程中的維修費用也相當高，時間長了，將是一筆高昂的支出，這是我們無法支付的。從這個角度說，技術國產化也是我們當前應該著重解決的問題。據介紹，目前國內主要本土風電機組整機制造企業有12家，所生產的風機產量已占市場總額的50%強，這是一個相當驚人的數字。但田德認為，雖然很多企業已經生產出樣機，甚至有的已經能夠小批量生產，但應該看到，風電機組制造有很高的進入門檻，如果沒有核心技術或者不能很快消化吸收進口技術形成自主開發能力，最終也將被市場淘汰。據記者調查，近些年國內涉足風電的企業太多，而且都是靠購買外國技術生產的，很短時間就開始大規模生產，并簽下巨額訂單，風機質量很難保證。田德透露,現在有些國產兆瓦級風機已經出現問題，達不到標準，返修率很高，如果這些風機投入生產，將帶來很大隱患；而對生產企業來說，未來的維護成本也會吃不消。同樣，北京約克的副總經理也認為：“國內機械制造的水平必須提高。風機上用到的大型鑄造件國內還只有很少的廠家能生產，如果原材料、毛坯都不行的話，只會導致讓國內風電行業處于無'心'化的尷尬境地。”基礎人才培養必須跟上記者從田德提供的一份資料中看到，華北電力大學風能專業的教學計劃已經相當完整，從基礎理論到技術實踐，主要圍繞“設計一研究一試驗”進行，所有環節安排得細致緊密。據田德介紹，華北電力大學風能專業至今還沒有應屆畢業生，只有幾個其他專業的學生是在最后一年轉到風電專業的，今年剛剛畢業，都去了很好的公司，如新疆金風等。田德說，目前，人們對風電專業的認識還很淺，認識多在表面。從今年華北電力大學風能專業的招生情況看，專業的第一志愿填報率在80%左右，顯然，學生和家長們都對這個專業的未來抱以希望。而據田德介紹，現在開設風能相關專業的大學越來越多；保定電力職業技術學院這樣的學校加入這個隊伍，將使人才培養滿足不同層次的需要，呈現的是一種良性供應。不過他也提醒，在未來風能技術的國際競爭中，學子們究竟能扮演什么角色還有待關注。《科學時報》風力發電技術的發展將帶動大型風電場的建設。以大型風力發電機組組成的大型風電場，可為電網提供可再生的綠色能源，也可解決邊遠地區的能源供應緊張形勢，大型風電場的運行管理己提上議事日程。目前，我國各大風電場在引進國外風力發電機組的同時，一般也都配有相應的監控系統。但各有自己的設計思路，致使風電場監控技術互不兼容。如果一個風電場中有多種機型的風電機組的話，就會給風電場的運行管理造成很大困難。因此，國家計委在科技攻關計劃中實施對大型風電機組進行攻關的同時，也把風電場的監控系統列入攻關計劃，以期開發出適合我國風電場運行管理的監控系統。1通訊方式目前風電場所采用的風電機組都是以大型并網型機組為主，各機組有自己的控制系統，用來采集自然參數，機組自身數據及狀態，通過計算、分析、判斷而控制機組的啟動、停機、調向、剎車和開啟油泵等一系列控制和保護動作，能使單臺風力發電機組實現全部自動控制，無需人為干預。當這些性能優良的風電機組安裝在某一風電場時，集中監控管理各風電機組的運行數據、狀態、保護裝置動作情況、故障類型等，十分重要。為了實現上述功能，下位機（機組控制機）控制系統應能將機組的數據、狀態和故障情況等通過專用的通訊裝置和接口電路與中央控制室的上位計算機通訊，同時上位機應能向下位機傳達控制指令，由下位機的控制系統執行相應的動作，從而實現遠程監控功能。根據風電場運行的實際情況，上、下位機通訊有如下特點：一臺上位機能監控多臺風電機組的運行，屬于一對多通訊方式；下位機應能獨立運行，并能對上位機通訊；上、下位機之間的安裝距離較遠，超過500m;下位機之間的安裝距離也較遠，超過100m;上、下位機之間的通訊軟件必須協調一致，并應開發出工業控制專用功能。為了適應遠距離通訊的需要，目前國內風電場所引進的監控系統主要采用如下兩種通訊方式：異步串行通訊，用RS-422或RS-485通訊接口。它的傳輸距離可達數千公里，傳輸速度也可達數百萬位。由于所用傳輸線較少，所以成本較低，很適合風電場監控系統采用。同時因為此種通訊方式的通訊協議比較簡單，也很常用，所以成為較遠距離通訊的首選方式。調制解調器(MODEM)方式。這是將數字信號調制成一種模擬信號，通過介質傳輸到遠方，在遠方再用解調器將信號恢復，取出信息進行處理，是一種實現遠距離信號傳輸的方式。此種傳輸方式的傳輸距離不受限制，可以將某地的信息與世界各地交換,且抗干擾能力較強，可靠性高，雖相對說來成本較高，但在風電機組通訊中也有較多的應用。2下位機通訊接口的設計監控系統的下位機是指各風電機組的中心控制器。對于每臺風力發電機組來說，即使沒有上位機的參與，也能安全正確地工作。所以相對于整個監控系統來說，下位機控制系統是一個子系統，具有在各種異常工況下單獨處理風電機組故障，保證風電機組安全穩定運行的能力。從整個風電場的運行管理來說，每臺風電機組的下位控制器都應具有與上位機進行數據交換的功能，使上位機能隨時了解下位機的運行狀態并對其進行常規的管理性控制，為風電場的管理提供方便。因此，下位機控制器必須使各自的風力發電機組可靠地工作，同時具有與上位機通訊聯系的專用通訊接口。可編程控制器(PLC)具有功能齊全，可靠性高和編程方便的特點，在工業控制領域受到廣泛的歡迎。尤其是近年來，為了適應現場控制要求及集散控制的要求，國外的PLC廠家紛紛推出與各自PLC相配套的通訊模塊，這些模塊提供了RS232/422適配器或RS-232接口與PC機之間實現數據通訊，并有專門的編程軟件，使軟件開發更加方便。因而，采用可編程控制器(PLC)作為風力發電機組的下位控制器，完全可以滿足風力發電機組控制和風電場監控的要求。3風電監控界面設計監控應用軟件是根據具體對象來實施工業監控而開發出的軟件，用在監控系統中執行監視、控制生產過程和及時調整的應用程序。對于風電場監控系統，首先要顯示風電場整體及機組安裝的具體位置，而后要了解各臺機組之間的連接關系及每臺風電機組的運行情況。因此，風電場的監控軟件應具有如下功能：友好的控制界面。在編制監控軟件時，應充分考慮到風電場運行管理的要求，應當使用漢語菜單，使操作簡單，盡可能為風電場的管理提供方便。能夠顯示各臺機組的運行數據，如每臺機組的瞬時發電功率、累計發電量、發電小時數、風輪及電機的轉速和風速、風向等，將下位機的這些數據調入上位機，在顯示器上顯示出來，必要時還應當用曲線或圖表的形式直觀地顯示出來。顯示各風電機組的運行狀態，如開機、停車、調向、手/自動控制以及大/小發電機工作等情況。通過各風電機組的狀態了解整個風電場的運行情況，這對整個風電場的管理是十分重要的。能夠及時顯示各機組運行過程中發生的故障。在顯示故障時，應能顯示出故障的類型及

發生時間，以便運行人員及時處理及消除故障，保證風電機組的安全和持續運行。能夠對風電機組實現集中控制。值班員在集中控制室內，只需對標明某種功能的相應鍵進行操作，就能對下位機進行改變設置、狀態和對其實施控制。如開機、停機和左右調向等。但這類操作必須有一定的權限，以保證整個風電場的運行安全。系統管理。監控軟件應當具有運行數據的定時打印和人工即時打印以及故障自動記錄的功能，以便隨時查看風電場運行狀況的歷史記錄情況。歡迎大家發表自己的見解！摘要本文針對在特定的地點開發一個由適宜的輸電線路連接而成的陸上風能源工程所必要的條件，提供了一份詳細的研究報告。在開發過程中，為了使開發中的成本最小化并能得到最大的回報，許多影響因素應同時考慮。在某種程度，地點的選擇能使項目取得最大的成功。在選擇地點時應考慮風能資源，連接費用，土地的可用性，潛在的環境影響，位置的便利性和可建設性，購電協議、融資結構和可能的風力發電機制造商，還用當地的政治環境。只有在以上所有因素都考慮的基礎上，才能決定在使用一臺單獨的風力發電機，一組風力發電機，還是一個大規模的風力發電場中哪個最為合適，并且決定哪種風力發電場設計最合理。最初地點的選擇和風險評估，在決定一個風力發電場可能的容量及其限制因素中起著至關重要的作用。在這些調查研究中，位于首位的是提出可能的風力發電場設計方案，接著是更多的詳細分析，包括：風速、發電機的位置和潛在的環境影響。另外，發電機的供應商和輸電線的連接安排必須在對發電場的設計達成一致之前得到解決。在建設風力發電場過程中危險的情況往往不是由于不合理的開發計劃和不切實際的地點選擇所造成的。對于技術和商業上的風險，在合適的時間內，關注在開發中相關的方面是非常重要的。本文嘗試性地概括了這些問題。1引言陸上電網連接的風力發電配置可以有各種規模，從一臺單獨的千瓦風力發電機到一個大型的風力發電場，其發電能力為100兆瓦或更多，每個發電機有130米高。這種差異導致了對開發過程要求的不同，環境影響，成本和項目開發的期限。本文討論了如何在所有這些影響因素中找到平衡。一個樂觀的風能項目可以得到最大的經濟回報，最小的環境影響，并保證最好的運作，從總體上保護風能產業的長期利益。2.影響風力發電場建設的因素首先，確定何時建設一個風力發電場，這是一個非常重要的關鍵問題。下面是詳細說明：2.1風力資源顯而易見，風力系統對于一個風力發電項目來說是主要的驅動力，因此其測量的方法應使用最高的標準，這一點很關鍵。可靠完整的風力測量數據對于滿足工程所有者與投資人的要求是必須的。從最初的財政模型直到獲得風力發電場的財政許可證，估計和測量風速，風向和湍流都是必要的步驟。特定地點的風力特征可以從風向風速圖中的數據總結而得，這些特征可以用于地點的選擇和最后的場址的設計中。圖1中顯示了一張風向風速圖的例圖

15.0%圖1風向風速圖2.2輸電網連接典型的風力發電場通常連接到國有電力網系統，或者一個小型的遠距離分配電力網，在使用后者時需要考慮兩個關鍵問題：技術的可行性和成本問題。輸電網的選擇很大程度上依賴風力發電機的規格,同時分配電網、傳輸電網或者變電站的連接需要由電力專家詳細分析而定。輸電網的連接和發電場地點選擇在優化風力發電項目規模中是個重要影響因素，這會在后文中加以解釋。2.3土地的可用性保障用于風力發電場的土地能安全使用20—25年，這點很重要。在大多數情況下，風力發電場建于農場中，這需要工程的所有者與土地所有人簽訂租約。土地所有人和他們的承租人所要求的在租約期間風力發電場與他們農場的活動應相適應的要求必須得到滿足。并且他們愿意與開發人達成適當的法律