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風(fēng)機(jī)也能“捅破天”

2022-12-10 來源:金風(fēng)科技微平臺 瀏覽數(shù):231

2022年,搭載支持北斗衛(wèi)星消息的智能手機(jī)問世,具備“捅破天”的衛(wèi)星通信技術(shù),當(dāng)使用者身處戈壁荒漠無人區(qū)、出海作業(yè)遇險、地震救援等無地面網(wǎng)絡(luò)信號覆蓋環(huán)境時,可通過北斗衛(wèi)星短報文通訊技術(shù)將文字和位置信息向外發(fā)出,與外界取得聯(lián)系,獲取救援。

  “如何與臺風(fēng)并存”是中國海上風(fēng)電發(fā)展面臨的重要挑戰(zhàn),其中便包括風(fēng)機(jī)的通信、控制以及防臺風(fēng)問題,借助“北斗衛(wèi)星通訊方式”,金風(fēng)科技探索出一種可靠、經(jīng)濟(jì)的解決方式。
  
  2022年,搭載支持北斗衛(wèi)星消息的智能手機(jī)問世,具備“捅破天”的衛(wèi)星通信技術(shù),當(dāng)使用者身處戈壁荒漠無人區(qū)、出海作業(yè)遇險、地震救援等無地面網(wǎng)絡(luò)信號覆蓋環(huán)境時,可通過北斗衛(wèi)星短報文通訊技術(shù)將文字和位置信息向外發(fā)出,與外界取得聯(lián)系,獲取救援。
  
  其實(shí),早在2020年金風(fēng)科技海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組就用上了“捅破天”的衛(wèi)星通訊技術(shù)。在茫茫大海中沒有網(wǎng)絡(luò)的情況下,利用“北斗衛(wèi)星通訊方式”遠(yuǎn)程控制海上的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組及配置的抗臺柴油發(fā)電機(jī),讓其進(jìn)入“抗臺風(fēng)模式”控制風(fēng)機(jī)偏航,最大限度避免臺風(fēng)對風(fēng)機(jī)的破壞,讓機(jī)組在上電前沒有網(wǎng)絡(luò)的情況下也可以應(yīng)對臺風(fēng)威脅。
  
  臺風(fēng)是生成于熱帶或副熱帶海洋面且極速旋轉(zhuǎn)的大氣渦旋,其中超強(qiáng)臺風(fēng)瞬間陣風(fēng)風(fēng)速超過51m/s,具有很強(qiáng)的破壞力。臺風(fēng)對海上及沿海山地地區(qū)風(fēng)電場的影響特征包括極端風(fēng)速、突變風(fēng)向和非常湍流等,這些因素單獨(dú)或共同作用使風(fēng)電機(jī)組不同程度受損。當(dāng)臺風(fēng)造成的瞬時風(fēng)速,湍流強(qiáng)度和入流角超過受損風(fēng)機(jī)的設(shè)計制造標(biāo)準(zhǔn),將給風(fēng)電機(jī)組的安全運(yùn)行帶來極大挑戰(zhàn)。
  
  登陸我國大陸的臺風(fēng)以臺風(fēng)和強(qiáng)熱帶風(fēng)暴為主,占比達(dá)到20.09%和26.25%,7月-10月是臺風(fēng)高發(fā)期。例如2014年超強(qiáng)臺風(fēng)“威馬遜”,其陣風(fēng)風(fēng)速達(dá)到66.7 m/s,橫掃菲律賓、中國和越南,多個風(fēng)電場發(fā)生嚴(yán)重事故,給客戶和主機(jī)廠家造成極大損失。
  
  “如何與臺風(fēng)并存”是中國海上風(fēng)電發(fā)展面臨的重要挑戰(zhàn),歐洲也沒有成熟的經(jīng)驗可借鑒。目前海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組安裝完成后,風(fēng)電場的海纜和電力系統(tǒng)并不能第一時間連接到單臺風(fēng)力發(fā)電機(jī)組而使其會在一段時間內(nèi)處于斷電狀態(tài)。此外,在風(fēng)電場運(yùn)營期間也會有定期海纜巡檢或偶然的海纜故障導(dǎo)致的停電維修等需求。在這些時間內(nèi)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組因為失電且離岸較遠(yuǎn)而無法與控制中心進(jìn)行通信。如果臺風(fēng)在這段時間來襲,風(fēng)力發(fā)電機(jī)組無法受遠(yuǎn)程控制中心的監(jiān)控及控制,將面臨受損風(fēng)險。因此,研究海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在未上電窗口期的通信、控制以及防臺風(fēng)技術(shù)是中國海上風(fēng)電向深遠(yuǎn)海發(fā)展的迫切需求。
  
  因此,從2020年起金風(fēng)科技就在不斷探索和研究解決這一問題的辦法。我們需要一種可靠的、經(jīng)濟(jì)的通訊方式,且最好不要改變風(fēng)機(jī)主要的硬件和軟件設(shè)計便于遠(yuǎn)程控制,同時還需要現(xiàn)場操作便捷。
  
  通訊方式
  
  海上風(fēng)電離岸較遠(yuǎn),手機(jī)信號不穩(wěn)定或是沒有無法使用手機(jī)網(wǎng)絡(luò);能用的通訊有衛(wèi)星通訊方式和電臺方式。通過對北斗衛(wèi)星短報文功能、高軌衛(wèi)星寬帶和海事通訊衛(wèi)星等可靠性和經(jīng)濟(jì)性的綜合對比評估,北斗衛(wèi)星通訊可靠短報文功能通訊費(fèi)用低,非常適合海上“抗臺通訊”場景批量使用。
  
  控制方式
  
  對于風(fēng)機(jī)控制方式可以有兩種方案,一是通過先控制柴油機(jī)后間接控制風(fēng)機(jī),或者也可以直接控制風(fēng)機(jī),然后再間接控制柴油機(jī)電源。間接控制風(fēng)機(jī)的方式更具經(jīng)濟(jì)性,同時在控制界面設(shè)置上也盡量保持SCADA界面設(shè)置和風(fēng)機(jī)WEB界面一致,這樣以便于快速開發(fā)而且現(xiàn)場人員操作也上手快。
  
  便捷操作
  
  通過一套北斗接收器與風(fēng)機(jī)和柴油機(jī)控制PLC,現(xiàn)場只需接入電源和通訊線纜,設(shè)備采用快速安裝方式臨時固定,現(xiàn)場操作方便快捷。
  
  通過不同控制方案、通訊方案、設(shè)備選型的對比分析、測試優(yōu)化,最終在2020年底,金風(fēng)科技在三峽陽江沙扒項目首次成功測試驗證。通過增加一套通訊PLC工裝來和機(jī)組及柴油機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。當(dāng)需要機(jī)組動作時,可以從陸上集控中心下發(fā)命令,風(fēng)機(jī)和柴油機(jī)執(zhí)行相應(yīng)的動作,同時還可以監(jiān)控風(fēng)機(jī)和柴油機(jī)的關(guān)鍵數(shù)據(jù),如柴油機(jī)狀態(tài)、功率,風(fēng)機(jī)狀態(tài)、風(fēng)扇、對風(fēng)角度等信息。
  
  金風(fēng)科技的北斗抗臺方案的成功開發(fā)應(yīng)用,填補(bǔ)了國內(nèi)對不帶電情況下機(jī)組的抗臺方案空白,已獲得專利授權(quán)。此方案:
  
  1.完美融合北斗通訊衛(wèi)星短報文通信功能,可以不受天氣及地理位置影響,可以在任何地方對機(jī)組進(jìn)行遠(yuǎn)距離控制,方便組網(wǎng)。
  
  2.獨(dú)立的便攜式遠(yuǎn)程控制設(shè)備,技術(shù)通用性強(qiáng),可支撐任何機(jī)組及平臺。此方案不用改變原風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的設(shè)計,只需在使用時安裝在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組上,不需要時也可拆除。設(shè)備可循環(huán)使用,節(jié)約成本。
  
  3.獨(dú)立的遠(yuǎn)程控制軟件,通過北斗衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)直接控制遠(yuǎn)程抗臺設(shè)備,不用改變原風(fēng)力發(fā)電機(jī)組和柴油發(fā)電機(jī)組的程序,可以集中控制,方便操作。
 
 
  目前該項技術(shù)已在4個海上風(fēng)電項目,超過100臺海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組投入使用,在2021-2022期間成功規(guī)避了多個臺風(fēng)威脅。例如2021年第18號臺風(fēng)“圓規(guī)”過境廣東期間,金風(fēng)科技機(jī)組通過北斗控制設(shè)備遠(yuǎn)程啟動備用柴油發(fā)電機(jī),在不依賴電網(wǎng)的情況下,提前控制風(fēng)機(jī)進(jìn)入“抗臺模式”,實(shí)施偏航等一系列抗臺動作,成功避免了臺風(fēng)對風(fēng)機(jī)產(chǎn)生破壞性損傷。
  
  目前,“北斗抗臺”方案除了在抗臺策略上應(yīng)用之外,也已經(jīng)拓展到金風(fēng)大兆瓦海上機(jī)組抗渦等其他方面,技術(shù)通用性強(qiáng)。通過這個擴(kuò)展應(yīng)用,我們可以大幅減少特殊工況下人員出海維護(hù)作業(yè)的需求,減少人員安全風(fēng)險的同時也降低了運(yùn)維成本。
  
  北斗抗臺方案是一次成功的跨界技術(shù)融合創(chuàng)新的嘗試,受到行業(yè)類同行及業(yè)主的高度認(rèn)可,為行業(yè)在此類問題的解決上提供了一個很好的思路啟發(fā)。未來,在深遠(yuǎn)海海上風(fēng)電項目上,此類應(yīng)用衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)方案將會擁有越來越多的應(yīng)用場景,比如遠(yuǎn)海漂浮式風(fēng)機(jī)水文監(jiān)測、機(jī)組振動監(jiān)測、運(yùn)輸監(jiān)測、人員安全監(jiān)測等。海上環(huán)境瞬息萬變,未來一定還會有更多未知的問題在等著我們?nèi)グl(fā)現(xiàn),去探索,去解決。只要堅守一顆不斷創(chuàng)新的初心,我們一定能看到大海中更美麗的風(fēng)景。

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