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行業背景
自動化設備在新能源領域的發展
自動化設備在新能源領域的發展

新能源產業的過去5年,在政策的刺激下,風力發電、光伏發電累積裝機容量穩居世界第一。其中自動化技術與設備在新能源發電領域的應用也日趨成熟。2015年至2019年,工業自動化在新能源行業應用規模,由969.7億上升至1099.3億,年復合增長率為3.2%。隨著新能源發電項目規模的逐年提升,工業自動化設備在新能源行業的應用也將迎來更加廣闊的發展空間。

石油作為工業的主要能源,它是否能再生,一直被各界討論。值得肯定的是,石油并非清潔型能源。一方面,出于環境生態的保護,我們不得不尋找清潔型能源來降低對大自然的破壞;另一方面,石油與美元直接掛鉤,在國際形勢復雜的今天,各國都希望發展新型能源,來擺脫對美元的依賴。
中國是能源消耗大國,但隨著社會經濟的發展,能源結構也發生深刻變化。據統計,2018年國內非化石能源占比達14.3%,并且有望在今年達到15%。其中新型能源較為廣泛的是水電、風電、太陽能以及核電。其中,工業自動化技術及設備,已經在新能源發電的系統構成、功能實現、安全運行、優化調度、電能質量保障方面得到廣泛應用,并進一步推動新能源技術的發展。

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工業自動化在新能源行業的應用
新能源產業的過去5年,在政策的刺激下,風力發電、光伏發電累積裝機容量穩居世界第一。其中自動化技術與設備在新能源發電領域的應用也日趨成熟。2015年至2019年,工業自動化在新能源行業應用規模,由969.7億上升至1099.3億,年復合增長率為3.2%。隨著新能源發電項目規模的逐年提升,工業自動化在新能源行業的應用也將迎來更加廣闊的發展空間。
自動化設備主要涵蓋了控制、驅動、執行、反饋、網絡5個方面,其中包括工控機、SCADA系統、DCS系統、伺服變頻器、傳感器、工業以太網等。在新能源發電領域,自動化技術及設備主要用于保障電力系統常規安全運行,除此之外,還承擔故障檢測、系統自動重構、智能決策等相關工作。
以風力發電的自動化技術應用為例,風力發電機組下面的自控子系統,分別有變槳控制系統、偏航控制系統以及變流控制系統。由于風電場通常分布在人煙稀少、環境惡劣地區,集中管理難度大,人工運維的效率很低。所以,自動化技術主要用于電場區域化集中控制,對區域內個電場集中進行數據采集、監視、控制和優化,保證風電場的安全性、可靠性和經濟性,以減少電場運營的人力成本。

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風電調度自動化系統結構

在光伏領域,自動化系統主要用于光伏電站的電池陣列、匯流箱、逆變器、箱式變電站等一次設備進行實時監測和控制,實現設備數據采集、解析、處理、事件記錄、存儲,并通過各種樣式的圖表、趨勢、報表呈現電站的運行情況,對電站數據進行實時監控。

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光伏自動化系統架構 

自動化設備的智能化挑戰
從風電、光伏等行業看出,除了風電機組本體的運行控制外,自動化技術在新能源產業的應用中,主要還是解決設備的維護和檢測上。無論是風電場、還是光伏發電,設備一旦失效,就會影響整個機組系統的正常工作,導致系統整體服務中斷。系統的失效,最主要的原因在于認為操作失誤造成。為此,自動化設備在新能源產業的價值,則體現可靠性和人力成本兩方面。
控制系統對發電站運行的檢測、控制、優化至關重要。風向風速傳感器、轉速轉角傳感器、振動傳感器、溫度傳感器等設備,大量應用于新能源產業中。隨著工業化、信息化融合更加緊密,新能源發電的控制系統技術作為自動控制層的核心,面臨這智能化的挑戰。
當前,風電機組的檢測和防護方面,給自動化技術和設備提出新的需求。如機組的振動、變形等狀態檢測和控制,海上風機的銹蝕檢測與防護等等。未來的新能源產業,需要在工業云平臺、大數據平臺等智能化平臺輔助下,控制系統具有更精準的檢測能力,更強大的數據分析能力和數據傳輸能力。
 

 


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