非常感謝大家來聆聽我的報告。首先介紹一下我是來自成都阜特科技的，我們長期就是從事風力發(fā)電機組控制系統(tǒng)，包括主控、變槳、傳感器、集中監(jiān)控，控制類的軟件產(chǎn)品研發(fā)，我們從2008年一直到現(xiàn)在做這樣的工作，到目前為止大概3000多套的控制系統(tǒng)在各個風場運行，在這個過程中不斷地追求研發(fā)的進步和產(chǎn)品的進步。剛才也有同事提到了我們也在做獨立變槳這方面的研究，當然獨立變槳是一個新興的課題，在這個過程當中我們也接入了，為什么我們一直沒有這樣的產(chǎn)品或者推出這樣的東西，因為確實在國內(nèi)的控制系統(tǒng)中間的應用當中，它存在一些其它的非技術(shù)的一些原因，包括固套的、傳動的，包括一些結(jié)構(gòu)上的問題。這個產(chǎn)品我們已經(jīng)差不多有三四年時間，但是一直沒用，所以說在整個研究過程中特別關(guān)注載荷方面的一些應用，這相當于也是獨立變槳的一個新興技術(shù)的基礎(chǔ)，現(xiàn)在就這個技術(shù)以及和它一些衍生的情況跟大家做一個簡單的匯報。

　　今天我給大家交流的內(nèi)容主要是基于載荷測量的風機控制優(yōu)化，主要分為三個部分：一是載荷測量系統(tǒng)；二是載荷測量除冰應用；三是風電控制系統(tǒng)優(yōu)化。

　　首先第一部分就是載荷測量這一部分。我們會根據(jù)這些內(nèi)容跟大家做一些簡單的介紹。首先是載荷定義，我們的定義很簡單，就是機械設(shè)計中施加于機械結(jié)構(gòu)上的外力，另外引起機械非內(nèi)力的一些力學因素我們也稱之為載荷。就風機而言我們主要是外部載荷，主要是包括氣動載荷、重力載荷、慣性載荷、操縱載荷、其他載荷。說到載荷，它主要還是分為兩大類，一個是穩(wěn)態(tài)的，一個是周期的，還有一些暫態(tài)的載荷。里面穩(wěn)態(tài)的載荷就是我們做結(jié)構(gòu)設(shè)計上面本身它是一種結(jié)構(gòu)體，一些周期的載荷一般來說就是旋轉(zhuǎn)機械的重力還有一些塔引的影響，還有風的剪切影響，損態(tài)的載荷主要就是控制類的，包括停機引起的載荷這些變化。隨機載荷是我們這次研究比較重點的，實際上就是因為風速和風向的一些變化。

　　載荷測量有什么意義？大概分為三大類：一是提供強度分析載荷依據(jù)。我們不能靜態(tài)內(nèi)的分析，應該在20年的壽命之內(nèi)來分析風機的壽命以及損耗的一些情況。首先第一個意義就是需要去確保各個部件在20年之內(nèi)能夠達到設(shè)計指標。我們其實配合很多葉片廠也做了很多類似的實驗，可能也就是解決這些主要的問題。二是我們測量這個載荷在實際應用過程當中主要是優(yōu)化的一些功能，就是我們能夠通過這樣的優(yōu)化提高基礎(chǔ)的可靠性，同時也減低它的一些材料，或者是無謂的消耗。三是我們通過載荷記錄它在不同工況下的一些響應。因為我們現(xiàn)在在做風機或者做控制系統(tǒng)設(shè)計很多都是依賴于仿真，包括風速、分布，或者災害性天氣，但實際的情況，從我們的產(chǎn)品質(zhì)量、結(jié)構(gòu)強度、施工質(zhì)量工藝，可能和我們的設(shè)計都會有很大的出入，所以我們很多時候需要用到這些測量的技術(shù)。

　　在風電控制這一類我們又分為四大主要的用途，一是我們要做獨立變槳，獨立變槳的目的大家可能也比較清楚，主要是在它的整個旋轉(zhuǎn)周期，過程當中應對它載荷的一些變化，動態(tài)的分布槳角的優(yōu)化控制技術(shù)。因為大家都知道，風是有切片的，不同層面的風都會有不同對葉片的作用力，因為風速和作用力也不同。同時湍流的影響，隨著葉片越做越大，為了解決不平衡，通過結(jié)構(gòu)上施加的力也造成了結(jié)構(gòu)的一些疲勞，同時也降低了一些效率。所以說獨立變槳在以后的超大型風機上面是絕對會用到，只是我們現(xiàn)階段機械和電器影響的原因，可能我們暫時不會用到。另外就是健康監(jiān)測，現(xiàn)在健康監(jiān)測主要是對整動的分析來進行的，實際上這個東西也不全面，因為從更高頻率的，或者更低頻率的這種載荷的變化，或者更細微的載荷變化反映到整動上面變化也很大，所以我們還是希望通過直接載荷測量的辦法。隨之衍生的就是說我們還會有一個除冰測量，之前我們一些測冰的系統(tǒng)，用到國內(nèi)或者國外的風力發(fā)電機組系統(tǒng)上面都是通過第三個不同高度上進行模擬推算，通過直接返還也得到了一些相應的認可，最終還可以通過載荷測量獲得一些控制優(yōu)化方面的信息和線索。

　　對于載荷的測量分為兩種，傳統(tǒng)方案更多的是用電子應變片，一把應變片插到風機的各個部位進行測量。我們?yōu)槭裁匆娲褪钦f它可能有以下幾點的問題：一是風電作為靜態(tài)實驗，或者實驗廠在實驗來講，可以排除掉一些電磁的干擾，但是實際風機上面除了發(fā)電系統(tǒng)，本身它的變槳系統(tǒng)各方面的驅(qū)動電機會產(chǎn)生很強的電磁干擾，不光是本身的以應變片為基礎(chǔ)的感應系統(tǒng)，甚至是我們自己的傳感器都會受到這樣的影響，所以說會有很大的風險。二是精度的問題。我們風電測量技術(shù)來源于測量非常快，一個毫秒之內(nèi)可以進行上千次的測量，通過幾碗水熬成一碗水這種方式就可以獲得一個很高的測量精度，同時也能獲得更高的測量速度。三是本身測量系統(tǒng)壽命的問題。電子應變片從它的循環(huán)次數(shù)來說，對整個風機進行全周期，或者按照現(xiàn)有每年兩千每小時的發(fā)電數(shù)來看五年之內(nèi)就已經(jīng)不可靠或者是失效了，從光纖測量技術(shù)本身它實際上它精確度超過20年的使用壽命。本身電系統(tǒng)和光系統(tǒng)就有本質(zhì)上的弱點，包括我們現(xiàn)在做光纖，做葉尖甚至是葉片中部的測量的話，可以直接引入到系統(tǒng)當中來，因為它本身是不導電的，石英材料。從最后安裝和質(zhì)量方面，我們也可以很驕傲的說就是光纖確實有它獨到的一些特點，包括它的維護。

　　現(xiàn)在圖上看到的就是我們現(xiàn)在的光纖載荷測量的一個基本的框架，以及它在風電上的一些實際的布局，如果這次北京展會大家去看到的話，實際上我們把我們系統(tǒng)的一個仿真的實驗裝置送到展會上去做了，展會期間也有很多專家對這個東西非常感興趣，但是展會過了以后如果大家還有興趣的話，也可以到我們公司跟我們進行面對面的交流。

　　光纖載荷測量系統(tǒng)我們是針對獨立變槳來做的，而且國內(nèi)有很多采用類似的方案來做獨立變槳的輸入。剛才我提到獨立變槳因為受到影響，要做產(chǎn)品化還有一定的時間，所以我們開發(fā)了一些副產(chǎn)品，其中一個比較重要的產(chǎn)品就是葉片除冰的測量。

　　葉片測冰一般有一個測量儀，很多情況下都是放在機艙的位置，然后作為一個同等的氣象條件下，測冰儀上的浮冰狀況的測量來推算葉片上面浮冰的情況，這樣就帶來很多不直觀或者不一致的情況，甚至有的冰已經(jīng)脫落了，但是我們還在盲目對葉片進行加熱。現(xiàn)在基本上利用載荷法，就是說通過葉根布置的載荷傳感器，可以動態(tài)的感知葉片的質(zhì)量變化，以及頻率的變化，也能夠起到測冰作用。這里面就存在一個對葉片結(jié)冰的假設(shè)，當然也有很多的專家在葉片結(jié)冰上面也進行的一些研究，我們也引用了一些葉片結(jié)冰的模型，同時也做了類似的實驗，因為沒有相應的對比，但是從目測相比它是能夠達到和測冰儀同樣的效果。

　　從原理上來講，葉片的浮冰主要是對葉片，特別是它的質(zhì)量距或者說動量距會產(chǎn)生一些變化，冰載荷會導致兩類變化，一是質(zhì)量變化，就是說它沿著它的旋轉(zhuǎn)沿周旋轉(zhuǎn)一圈的時候，它的正力距點和負力距點有很大的差異，因為結(jié)冰的位置更靠近葉尖的位置，所以表現(xiàn)的非常明顯，我們實際的測量就是在不同的氣候條件下還真有這樣的一個質(zhì)量方面的變化。葉片有的時候在停機狀態(tài)下，比如說遇到一些可能的災害性天氣，它沒有質(zhì)量距離的變化我們能不能夠進行測冰，從另外一個角度我們也研究了這個問題，因為葉片結(jié)冰以后重心實際上產(chǎn)生了向葉尖的外移，如果我們把葉片簡單的理解成一個單板，它的固有的共振頻率會發(fā)生一個變化，但是葉片的頻率很復雜，通過我們長時間的實驗，通過質(zhì)量法和頻率法，我們基本可以保證它整個葉片質(zhì)量變化超過1%的時候進行準確的測量，當然我們在實驗室的實驗模型更粗糙一點，可以做得更好，這個我們做了相對比較保守的估計。

　　有了我們的測量系統(tǒng)，因為我們是一個傳統(tǒng)的控制廠家，從做了感知以外還做了一個相應的整套的系統(tǒng)，我們在國外的風場也得到了一個實際的應用，也為我們整個這個方面的研究積累了很多的經(jīng)驗。從我們本身的電氣原理，包括工藝上，包括像防雷，類似于其他的產(chǎn)品都有很大的促進作用，形成了現(xiàn)有的一套除冰系統(tǒng)的一個比較穩(wěn)定的方案，也歡迎國內(nèi)的主機廠和我們進行共同合作，開發(fā)一個符合國內(nèi)各種不同的氣候條件下的除冰系統(tǒng)。

　　我還想簡單說一下，因為從光纖測量這個角度還有一個很大的優(yōu)勢，就是說我的溫度的測量點可以放在和我加熱器件同步的位置，甚至可以預埋在葉片的內(nèi)部。這樣有一個什么好處？這樣可以第一時間知道加熱的反饋以及冰脫落的情況，同時還減少了諸多的防雷。

　　這個就是我們具體做的葉片除冰的系統(tǒng)，當然這個是一套兩柜系統(tǒng)，分為機艙和輪轂系統(tǒng)的兩部分。這是我們做的具體情況，包括機艙柜，包括輪轂柜，這些我們都獨立的通過了一些比較綜合的測試，包括比較苛刻的旋轉(zhuǎn)實驗、雷擊實驗，包括我們的系統(tǒng)有實用性和可靠性。

　　第三部分我想跟大家簡單說一下我們風機的控制，因為我們畢竟是長期從事這方面的一個企業(yè)，風力發(fā)電的控制技術(shù)我們大概分為這幾個關(guān)鍵的一些部件，一是主控系統(tǒng)，這個主要是風機的一個大腦。二是變槳距系統(tǒng)，相當于它的手足，偏航系統(tǒng)主要是偏航以及安全保護系統(tǒng)是一個相對輔助系統(tǒng)，是我們大腦的一個神經(jīng)，同時我們還會有管理它的上位監(jiān)控系統(tǒng)。從我們這個公司的業(yè)務范圍來說，在國內(nèi)差不多有一百多個風場，相對來說形成一套比較完善的控制類的生態(tài)。

　　簡單的控制策略來講就是說我也可以簡單的跟大家介紹一下我們現(xiàn)有的控制系統(tǒng)的一些簡單的原理，主要還是分段的進行一些控制，它的目標當然是為了減小發(fā)電機轉(zhuǎn)速的波動，功率平衡，同時降低關(guān)鍵部位的一些載荷，這樣的一些目標。我們一般來說把控制部分分為三段，A到B段就是前端，我們有的時候也要對這一段進行優(yōu)化，為了保證并網(wǎng)的速度以及并網(wǎng)處的一些穩(wěn)定性能，我們還是做了一些脅迫的處理，包括空轉(zhuǎn)的策略，甚至在低峰段的時候會做轉(zhuǎn)速的工作，當然是為了適應各個地區(qū)不同的風場特點來做的。在B到C端主要是力距控制，包括發(fā)電機轉(zhuǎn)速的波動性在最小，而且功率輸出是最平穩(wěn)的一個狀態(tài)。在C到D端就是恒功率段，這都是傳統(tǒng)控制系統(tǒng)的基本理念，最早我們采用的是查表法，后來引入了一些算法，當然加了很多的濾波處理，避免各個方面的一些諧振，包括它的一些快速通過共振點的處理。這些傳統(tǒng)的控制策略最主要的問題一個就是說容易產(chǎn)生一些波動，因為是有兩個并聯(lián)來進行的，功率波動在這個發(fā)電量比較大的情況下也會存在，但是有的時候我們的載荷也沒法進行測量，所以說我們一般來說是犧牲掉它的穩(wěn)定性，來獲得更大的控制余量，因為我們沒有載荷測量，有些東西我們多少是有些盲目的，只能說爭取一些余量以后來獲得它的一些安全性方面的一些問題。

　　有了載荷測量以后，我們可以實施更多的更精確的一些控制，比如說可以做獨立變槳，核心理念就是在每個葉片上，在葉根部分設(shè)置傳感器以后可以動態(tài)感知葉片受到的各個方向的力距，一方面我們可以有一個機會去測量，去優(yōu)化它，另外就是我們可以作為一個重要的反饋，也就是說以它受力的情況來決定它的情況，這相當于是一個重要的控制補償，我們也許更大的葉片設(shè)置上結(jié)構(gòu)強度可以不用做那么高，只要有相應的措施能夠減低它的一些災害性的載荷就可以了。同時我們塔架上面也可以做類似的傳感器，如果我們特別像海上風電，塔架的尺寸越來越大，不僅僅是它頂端的載荷就能夠全員的反饋它的整個的受力狀況的情況下，你就做這樣一些測量以后，去減小它的一些可能的因素，因為海上風電如果采用浮體結(jié)構(gòu)或者其它結(jié)構(gòu)的話，還有海浪對它的沖擊，以前沒有載荷測量的情況，你做這些東西完全依賴于模型是非常盲目的。換句話說現(xiàn)在就算是我們模型做得很好，但是整個制造過程當中受到工藝還有基礎(chǔ)條件的限制，可能我們控制策略拿到風機上一樣不好使，這種情況我們遇到過。所以說這個模型現(xiàn)實的不一致性是廣泛存在的，所以我們需要這些傳感器來進行反饋。這是主要講了一些獨立變槳的原理，其實獨立變槳大家如果直升機比較了解的話，這個其實也是源于這個，只是直升機更為簡單一點。

　　最后我想跟大家說一下我們關(guān)于這個方面的一些思索，和一些探究方面的問題。首先我們對單機優(yōu)化做了很多，包括很多的業(yè)主，包括為了基于適應低穿、高穿、電子質(zhì)量的改造，為了改善以前的算法策略去做的一些單機優(yōu)化工作，其實我們在各個業(yè)主陪著他們做了很多這樣的工作，但是隨著這樣的工作越做越多，我們特別在一些復雜地形上面，就會發(fā)現(xiàn)它會存在很大的一個差異性，對于一個比較平坦的地面，包括風向和它的變化也不是單一的事情，我們需要提供的數(shù)據(jù)對單機的優(yōu)化提供一些相應的指針來進行。第二隨著現(xiàn)在計算能力越來越強，大數(shù)據(jù)已經(jīng)逐漸走入了我們的生活，包括我們的淘寶這些可能大家都無形當中受到大數(shù)據(jù)的影響，但是如何利用大數(shù)據(jù)的分析然后對風機控制參數(shù)的訓練也是我們即將考慮的問題，因為它的層級做得比較多，從我們的角度除了這兩方面以外，更多是想做一些現(xiàn)場可以解釋，可以被我們的客戶直接利用的分析方法，包括我們的運維數(shù)據(jù)這樣的和現(xiàn)有的運行數(shù)據(jù)集中監(jiān)控數(shù)據(jù)，還有裝載監(jiān)控數(shù)據(jù)有機的結(jié)合，形成一套更加貼近現(xiàn)實的風機優(yōu)化和運行的策略，這是我們正在研究的一個課題。

　　今天我就給大家匯報這些，非常感謝！