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自动化在新能源领域的发展

浏览次数: 日期:2020-10-13 15:33
石油作为工业的主要能源,它是否能再生,一直被各界讨论。值得肯定的是,石油并非清洁型能源。一方面,出于环境生态的保护,我们不得不寻找清洁型能源来降低对大自然的破坏;另一方面,石油与美元直接挂钩,在国际形势复杂的今天,各国都希望发展新型能源,来摆脱对美元的依赖。
中国是能源消耗大国,但随着社会经济的发展,能源结构也发生深刻变化。据统计,2018年国内非化石能源占比达14.3%,并且有望在今年达到15%。其中新型能源较为广泛的是水电、风电、太阳能以及核电。其中,工业自动化技术及设备,已经在新能源发电的系统构成、功能实现、安全运行、优化调度、电能质量保障方面得到广泛应用,并进一步推动新能源技术的发展。
自动化在新能源领域的发展
工业自动化在新能源行业的应用
新能源产业的过去5年,在政策的刺激下,风力发电、光伏发电累积装机容量稳居世界第一。其中自动化技术与设备在新能源发电领域的应用也日趋成熟。2015年至2019年,工业自动化在新能源行业应用规模,由969.7亿上升至1099.3亿,年复合增长率为3.2%。随着新能源发电项目规模的逐年提升,工业自动化在新能源行业的应用也将迎来更加广阔的发展空间。
自动化设备主要涵盖了控制、驱动、执行、反馈、网络5个方面,其中包括工控机、SCADA系统、DCS系统、伺服变频器、传感器、工业以太网等。在新能源发电领域,自动化技术及设备主要用于保障电力系统常规安全运行,除此之外,还承担故障检测、系统自动重构、智能决策等相关工作。
以风力发电的自动化技术应用为例,风力发电机组下面的自控子系统,分别有变桨控制系统、偏航控制系统以及变流控制系统。由于风电场通常分布在人烟稀少、环境恶劣地区,集中管理难度大,人工运维的效率很低。所以,自动化技术主要用于电场区域化集中控制,对区域内个电场集中进行数据采集、监视、控制和优化,保证风电场的安全性、可靠性和经济性,以减少电场运营的人力成本。
风电,新能源
风电调度自动化系统结构
在光伏领域,自动化系统主要用于光伏电站的电池阵列、汇流箱、逆变器、箱式变电站等一次设备进行实时监测和控制,实现设备数据采集、解析、处理、事件记录、存储,并通过各种样式的图表、趋势、报表呈现电站的运行情况,对电站数据进行实时监控。
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光伏自动化系统架构 
自动化设备的智能化挑战
从风电、光伏等行业看出,除了风电机组本体的运行控制外,自动化技术在新能源产业的应用中,主要还是解决设备的维护和检测上。无论是风电场、还是光伏发电,设备一旦失效,就会影响整个机组系统的正常工作,导致系统整体服务中断。系统的失效,最主要的原因在于认为操作失误造成。为此,自动化设备在新能源产业的价值,则体现可靠性和人力成本两方面。
控制系统对发电站运行的检测、控制、优化至关重要。风向风速传感器、转速转角传感器、振动传感器、温度传感器等设备,大量应用于新能源产业中。随着工业化、信息化融合更加紧密,新能源发电的控制系统技术作为自动控制层的核心,面临这智能化的挑战。
当前,风电机组的检测和防护方面,给自动化技术和设备提出新的需求。如机组的振动、变形等状态检测和控制,海上风机的锈蚀检测与防护等等。未来的新能源产业,需要在工业云平台、大数据平台等智能化平台辅助下,控制系统具有更精准的检测能力,更强大的数据分析能力和数据传输能力。
 

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