2021年10月17日-20日，2021北京國際風能大會暨展覽會（CWP 2021）在北京新國展隆重召開。作為全球風電行業年度最大的盛會之一，這場由百余名演講嘉賓和數千名國內外參會代表共同參與的風能盛會，再次登陸北京。

　　

　　本屆大會以“碳中和——風電發展的新機遇”為主題，歷時四天，包括開幕式、主旨發言、高峰對話、創新劇場以及關于“國際成熟風電市場發展動態及投資機會”“國際新興風電市場發展動態及投資機會”“風電設備智能運維論壇”“碳達峰碳中和加速能源轉型”等不同主題的15個分論壇。能見App全程直播本次大會。

　　

　　在19日下午召開的中小型風能設備行業發展研討會上，合肥為民電源有限公司總經理張為民發表了《小型風力發電機組用并網控制逆變器及行業標準》的主題發言。

　　

　　張為民：各位領導、各位專家、各位同仁大家下午好，今天有幸給大家匯報，內容是小型風力發展機組并網控制逆變轉其標準。隨著碳中和的推進，過去小風電主要在離網上面運行，極大的限制了他的應用和大力推廣，光伏也是隨著并網的發展，才有了大幅度上升的提高。隨著并網的推進，發展的趨勢也將是更好的發展階段。

　　

　　簡單介紹一下我公司，成立于2005年，專注于小型風力發電控制器、逆變器。這個期間看到很多企業已經改行了，我們依然堅持，堅持對小型風電控制器、逆變器以及解決方案，也參與國家標準，發明專利是使用信息實現，這是我們再次參與的一些國家標準，起草小型工業化的逆變器、發電機，還起草了離網逆變轉，并網控制逆變器正在起草，也希望跟大家一起合作。   

　　

　　通過互補系統，小型風力發電機組的發電機，這些標準修建我們基本上都在參與，我們也希望同行們一起來推動標準的發展，讓它更健全、更有助于我們行業的健康發展，避免我們行業進入了一個惡性競爭。我現在先介紹一下小型風電的應用場景，大家在做技術也知道，田埂地頭、甚至住宅附近都適用小型風電，大風電雖然現在度電成本很好，但是由于大風電對電網條件，以及道路安裝還有風資源各種場所的要求比較高。所以小風電有它自己的應用領域，所以大風機有大風機的架子，一定會有小風機自身的發展市場。

　　

　　這個是我們控制逆變器的系統解決方案結構圖，前面是機組，中間是控制逆變器，控制逆變器、控制往大風機叫這個機側整流，機側變流，網線變流等細分，這四個部分集中在一起，在大風機的過程中，大風機可能還有變價控制器，機倉控制器，總控制器還有電流器，小風電為了簡化運行，便于安裝維護以及這個系統的協調一致，就一體化運行。   

　　

　　現在市場有很多種的電器方案，有的是把整流電路和深壓電路還有前面控制放在一起，控制逆變是分離的，也有只有控制，變流另一部分組成都存在。也對這個行業的標準也就面臨著比較大的困難，為了對這個進行統一，把它打包成控制逆變器一體化，把整流在控制放到一起，不管怎么分，做整機的時候，把它打包到一起去做檢測做認證就可以了，這樣避免很多家產品的不統一，因為現在市場產品還有各種自己做控制器，拿光伏逆變器來做的，各種形狀都有，不排除大家各有各的想法和方案，但我們在做這個的時候，希望給大家做統一，也可以生產都行，但是制造的時候，把它放到一起去。  

　　

　　下面講一下風力發電機每個部分，風力發電在控制方面，無外乎四大部分，第一個叫切入控制，最大功率控制，再到額定風速點到7個風速之間的線速控制，以及國內氣動控制，這個切入控制就比較簡單。如果切入過早，可能風力發電機就被拖住了，發不了電，如果切入過遲，就可能在這個階段下就會存在浪費。很多人會講發電機的摩擦以及轉移到量上去，跟蹤方法一般主流有幾種，大風機最佳尖速比方法，最佳尖速比是最通俗易懂，因為通過改變這個轉速，根據風速改變轉速，來達到最佳的最大功率跟蹤，這是最根本的，最直接的方法也是最準確的方法，但是這種方法在小風機上應用的不太現實。   

　　

　　增加風機成本，湍流比較嚴重，受到地面剪切的影響，風速很難測的準確，所以導致最佳尖速比很難去運行，而且中間還會涉及到很多檢測環節控制，對信號要求特別多。所以小風機目前很少采用，小風機向后面延伸，簡化一點就叫功率信號反饋法，功率信號反饋法它就是根據它轉述以及他功率的對應關系，來進行功率跟蹤，因為最佳尖速比方法對應的叫轉速跟它的風速，這個里面的轉速性和專業取下來，風速對應的是功率，所以說我們簡化運行上面就采用了轉速，對功率的這種跟蹤方法就省去了風速儀還有各種其他的檢測機構，相對比較簡化。最優轉矩控制法，采取了轉速依然保留著，但是不采用功率了，因為小型風力發電機轉矩根據轉速二次方成定義的關系，所以根據這個轉矩控制法，也能簡化控制這種功率跟蹤。還有爬山法，爬山法在光伏中間應用的比較多，但是在小型風力發電中間，這個還比較難，因為它不穩定，機組慣性導致剛爬上去，立刻狀態改變了。后面就是其他方法，現在實際產品中間可能都是采用更簡化的方法，比如說功率轉速對應轉矩的方法，但是我們現在很少轉矩。同時檢測轉這個位置、信號，然后才能嚴格稱之為轉矩，小風機怎么辦呢？

　　

　　電流代替轉矩，有一定的這種相關性，但是也引用了很多的誤差，這個電流，因為發電機有功率因素，還有電流的非陣型化，就導致這個電流不能嚴格定義轉矩，還有很多機組的差異性，機組差異性同時隨著發電機時間使用，參數還會發生改變，就導致轉速對應電流的方法不太正確，現在還有采用電壓對應電流的，這就更簡單了，但是電壓跟轉速是不是一對一呢？大家都有關系，所以現在延伸出來的關系都有鏈條，但是每個鏈條中間都有很多的誤差，這些誤差環節都被我們忽略掉，認為它不存在，但現實中它都是存在的，它還有各種慣性，各種時間常數。    

　　

　　比如現在采用直流母線電壓和風機的電壓，就更避免很多的狀態，電壓不但與前面的轉速有關，而且與后面逆變器功率都有關，導致了跟蹤不在最佳狀態，因為小風機呈現的方式很難達到最佳狀態，所以有時候也不得已采用了折中控制方法。這就是我們目前最大功率跟蹤的一些措施和方法。第二個最大功率叫限速控制，限速控制解決的是額定風速以上的階段，過去小型風力發電是解決離網發電的問題，只解決有沒有電的問題，制訂額定風速以下發電就可以了，額定風速以上一般采用折尾的方式進行算術。但大型風電現在并網發電的，最后要求是供電成本，要求考慮風力的發電量，沒有發電量度電成本不可能降下來，當然度電成本還有整機成本可靠性都有關系，但是你沒有發電量度電成本肯定下不來。    

　　

　　限速控制分幾種，一是風力機獨立完成，二是控制器獨立完成，還有一種控制器控制風力機完成的，這個風力機獨立完成就是兩邊。第二個就是葉片失速，葉片失速就是通過葉片的設計在這種情況下失速，對葉片的振動機械的控制就很難把握。機械變槳，通過它的轉速離心錘的作用，來實現機械變槳，是獨立完成。還有一種控制器完成的，就是電磁失速，通過這種功率來控制它的轉矩，轉矩大了以后，拖動發動機往下轉速下降，轉速下降以后它就偏離了他最佳的物流角，導致葉片失速。電動變槳就大風機差不多的一種結構，有大風機控制器發的指令，對風力發電機進行變槳控制保證額定控制的運行，還有偏航，因為風速的變化太快，因為我們的偏航速度是很慢的，1分鐘只有幾轉的樣子，很容易引起叫偏航誤差，這個偏航誤差一旦發生，上面的這個速度，載荷不但沒有降下來，還會升上去，所以它有可能會導致更惡劣的工況發生，所以這種方案實際中不太好用。

　　

　　最后講剎車，有氣動剎車、機械剎車、電磁剎車，機動剎車就是我們變角距，或者是消費電網模式，機械剎車就通過剎車盤來進行剎車，主要是有油壓、電動的、電磁剎就是通過電磁力矩來把它制動，但這個就是以發電機有一定的載荷，抗載荷能力，同時需要設計為前提的。

　　

　　我們講講電流，電流主要完成兩部分，一個是整流，一個是升壓。整流就是交流整個，升壓就是把低壓的環境升上可并網的低壓，前面的整流一般要配上升壓電路，才能進行整流升壓，但對于全控整流自身具有升壓功能，所以不需要在額外增加升壓，全控整流它的好處就是電極電流噪音比較小，對噪音的控制以及基礎的振動還有效率都有一定的提升。但是它控制起來比較復雜，所以在小風電方面一般也很少使用。

　　

　　并網逆變，一種是兩電平逆變，過去叫兩電平全橋逆變，加變壓器，為什么要加變壓器？就是為了完成施壓功能，還有一個就是逆變過程中，有共模電流，所以需要加變壓器來進行隔離，但是三電平逆變三個臺階，它的斜坡電流很小，導致共模電流比較小，現在大型光伏都是被采用3D或者單向采用結構就是這個原理，這是我們并網控制逆變器一體機前面也有單項也有三項，這是10千瓦后面是30千瓦的技術，還有我已經畫出來了，還有各種帶儲能的。

　　

　　我們的產品優勢就是一體化，運行維護比較簡單，功能模塊兼容性比較好，其他的手動制動、和電子制動，因為并網階段效率比較重要，如果在這上面浪費5%的能量，給你整個機組造價會提升很多，所以為什么過去有時候大家基礎很難做起來，比方你買控制逆變器，準備這個價格，不關注性能指標，那給你性能指標比較差，導致整個系統效率相對比較低。

　　

　　行業標準，大風電有很多標準，但是小風電并網逆變器的標準一直缺乏，大風電很多東西沒法套用，但是如果沒有標準又嚴重影響行業的正常發展，并網我希望通過標準來規范。你比如要求整流控制，還有逆變電能質量，逆變功率控制，逆變運行適應性，啟停，電磁兼容性，安全與保護。

　　

　　風機控制整流，四大階段加一個整流的切入控制，還有運行適應性，在電壓運行范圍能夠正常的發電。還有一個軟啟動，現在介入的技術比較少，電網用它的要求可能沒有，以后可能需要軟啟動，對電網的沖擊不能一下達到額定功率，一下又沒有了，這樣如果你大批量的技術并上去之后電網沖擊很大。以前我們說控制要平衡軟啟動，還有恢復并網系統開發電網以及前面風機的條件進行恢復并網自動開關機，還有其他性能效率穩定性運行時間，噪音耐振動，指示遠程監控，外觀與結構，防護等級，其他產品都很容易看到的東西。還有電磁兼容性，電磁兼容性過去我們接觸講少，但隨著后期大面積推電網給我們電池兼容性一定會提出更大的要求。

　　

　　就匯報到這里，希望大家一起把這個標準做好，謝謝大家。

　　

　　（根據演講速記整理，未經演講人審核）