除了需要抵御自然界中的不可預知力之外，風(fēng)力發(fā)電機還必須能夠克服其他幾項困難。由于這個(gè)原因，控制技術(shù)的首要任務(wù)就是在最大限度獲取能源的前提下，優(yōu)化總體管理功能，將安全以及諸如風(fēng)效應和材料應力之類(lèi)的因素納入到總體考慮當中。
然而，風(fēng)力控制技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展和普及，也帶來(lái)了新的挑戰。盡管風(fēng)力發(fā)電機在過(guò)去一般是作為獨立的單位運行（向電網(wǎng)提供電力，而不從中獲取能量），今天發(fā)電機則更多的被集成在風(fēng)電場(chǎng)之中，或者作為能源供應系統的一個(gè)部分。除此之外，很多風(fēng)機都建設在遙不可及的偏遠地區，這就更加彰顯了遠程連接、開(kāi)放式通訊機制、網(wǎng)絡(luò )服務(wù)和故障預測的重要性。以上所有這些都說(shuō)明，風(fēng)力發(fā)電系統需要具有最高等級的可用性能（availability），服役周期需要超過(guò)20年。
合適的硬件
在硬件方面，發(fā)展的趨勢很清楚的指向標準化控制平臺，它可以提供更大的靈活性和更強的功能。高可用性與復雜的標準功能（比如全面遠程診斷、網(wǎng)絡(luò )連接），都是貝加萊系統一直以來(lái)的標準。
盡管確實(shí)可以根據具體的應用情況來(lái)制定解決方案，但是在絕大多數情況下，只有使用標準化的控制平臺才能降低系統成本。這是因為各行業(yè)所推崇的協(xié)同能力，可以提高效率進(jìn)而攤薄開(kāi)發(fā)成本。同時(shí)，標準化控制平臺的成功實(shí)施最終要取決于對系統本身的理解，以及使用可以處理各種復雜計算和任務(wù)、質(zhì)量不打折扣的強大CPU.
風(fēng)機的特點(diǎn)
在原理上，風(fēng)力發(fā)電與其他復雜機械并沒(méi)有什么不同。然而，還是有些特別之處需要更加注意進(jìn)行專(zhuān)門(mén)處理，比如遠程維護和站外可視化。這些都非常重要，因為風(fēng)機運行是無(wú)人值守的。電網(wǎng)操作人員和風(fēng)電場(chǎng)管理團隊已經(jīng)為其專(zhuān)門(mén)制定了指南。為了最優(yōu)化的執行任務(wù)，控制軟件必須高效并且強大，而開(kāi)發(fā)環(huán)境必須可以進(jìn)行基于模型的閉合回路控制步驟編程。開(kāi)發(fā)環(huán)境、控制平臺以及系統元件之間的交互至關(guān)重要。各個(gè)通訊系統之間的延遲非常之低，可以實(shí)現完全的同步，這樣才能讓信號更加穩定。貝加萊為此提供了必須的平臺。
而在質(zhì)量方面的要求同樣也非常之高，因為風(fēng)機是在曝露的環(huán)境下工作，它們很難以接近，并且需要面對的工作環(huán)境極其惡劣。要達到上面所提到的系統元件的可用性和服務(wù)壽命，就需要已被證明極為堅固的產(chǎn)品，同時(shí)還需要采取主動(dòng)的措施進(jìn)行質(zhì)量和版本管理。
風(fēng)電控制中的潛在價(jià)值
談到風(fēng)機控制，需要考慮的核心問(wèn)題是保證轉輪葉片正確校準對齊和平衡。重要的事情不僅僅是增加發(fā)電量，還要降低由于風(fēng)力而產(chǎn)生的作用在渦輪機上的壓力。了解這一過(guò)程CONTROL ENGINEERING China版權所有，是調�？刂破鞯氖滓ぷ�。整體系統工作的效果越好，發(fā)電機運行就越高效。與此同時(shí)，還需要降低材料應力，這可以讓渦輪發(fā)電機運行更加安靜，服務(wù)壽命更長(cháng)。在這個(gè)方面上，重要的是與制造商合作，或者如果需要的話(huà)為制造商提供所需的核心技術(shù)。
當前，閉環(huán)控制回路不能檢測出氣流產(chǎn)生的擾動(dòng)的強度，只是通過(guò)評價(jià)輸電系統中的轉速變化來(lái)檢測它的速度。任何不幸在飛機上經(jīng)歷過(guò)氣流的人，都會(huì )理解氣流的能源和運動(dòng)對于機翼會(huì )有多大的沖擊。因此，在提高控制回路效率、降低材料應力方面，還大有可為。希望未來(lái)通過(guò)機械系統、控制技術(shù)和傳感器的學(xué)科交叉研究，可以在控制回路方面實(shí)現切實(shí)的進(jìn)步。
在風(fēng)能行業(yè)，因為考慮到大型風(fēng)機可能會(huì )對人和環(huán)境持續產(chǎn)生風(fēng)險，基于模型的設計、仿真和自動(dòng)代碼生成已經(jīng)非常普遍了。建模和仿真可以幫助人們設計出安全的風(fēng)電機。
選擇正確的總線(xiàn)系統
如果要選擇理想的總線(xiàn)系統，首要需要區分單個(gè)風(fēng)機內部的系統網(wǎng)絡(luò )以及與外部系統相連接的網(wǎng)絡(luò )。在風(fēng)機內部，每一個(gè)子系統都被界定的相對清楚，幾乎可以使用任何解決方案執行必要的功能。比如，專(zhuān)利型的總線(xiàn)系統在這里就是可行的。舉例來(lái)說(shuō)，主控制系統、調校系統或者是發(fā)電機等子系統之間的連接，需要使用標準總線(xiàn)系統。通常，會(huì )同時(shí)使用幾套系統。很多情況其實(shí)是所選元件和供應商的類(lèi)別決定了總線(xiàn)系統的類(lèi)別。
考慮實(shí)際的情況，對于決策過(guò)程也非常重要。比如，如果通過(guò)集電環(huán)進(jìn)行信號處理，由于EMC的特性或者線(xiàn)纜長(cháng)度的原因使用光纖。這些條件，再加上經(jīng)濟和安全方面的考慮，總線(xiàn)系統的選擇就有限制了。如果高性能不是首要需求，也許可以使用CAN或者Profibus，如果要求的動(dòng)態(tài)性能更高、信號更加穩定，系統操作人員主要就會(huì )選擇實(shí)時(shí)以太網(wǎng)協(xié)議了，比如POWERLINK.
風(fēng)機通常通過(guò)以太網(wǎng)與外部世界連接。然而，需要根據任務(wù)確定使用的不同機制和協(xié)議。比如，為了達到可視的目的，通常使用Web服務(wù)或者OPC和OPC UA.對于遠程連接，有若干項IEC標準，比如EC 61400-25、IEC 61850-7-410和IEC61870-7-420.基于TCP/IP的通訊機制也有用到。
控制風(fēng)機：未來(lái)展望
長(cháng)久以來(lái)，不變的趨勢就是要開(kāi)發(fā)出更多的能源。然而，在不同的地區之間還是有著(zhù)很大的差異。盡管一些離岸風(fēng)電機可以輸出5MW甚至更高的電力，其他的一些地區還是需要發(fā)電功率不足1MW的單個(gè)發(fā)電機。此外，液壓調校系統也正在被電子系統所取代。
這些大型系統，連同其電子調�？刂苹芈�，正在帶來(lái)更多的經(jīng)濟和技術(shù)收益，讓更多的優(yōu)化和創(chuàng )新成為可能。在不久的將來(lái)，我們將會(huì )看到研究工作主要在個(gè)體調校、主動(dòng)振動(dòng)衰減以及集成環(huán)境監控幾個(gè)方面進(jìn)行。建模和傳感器技術(shù)的進(jìn)步，也將會(huì )極大的推動(dòng)電機和發(fā)電控制的發(fā)展。
