除了需要抵御自然界中的不可預(yù)知力之外，風(fēng)力發(fā)電機(jī)還必須能夠克服其他幾項(xiàng)困難。由于這個(gè)原因，控制技術(shù)的首要任務(wù)就是在最大限度獲取能源的前提下，優(yōu)化總體管理功能，將安全以及諸如風(fēng)效應(yīng)和材料應(yīng)力之類的因素納入到總體考慮當(dāng)中。
然而，風(fēng)力控制技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展和普及，也帶來(lái)了新的挑戰(zhàn)。盡管風(fēng)力發(fā)電機(jī)在過(guò)去一般是作為獨(dú)立的單位運(yùn)行（向電網(wǎng)提供電力，而不從中獲取能量），今天發(fā)電機(jī)則更多的被集成在風(fēng)電場(chǎng)之中，或者作為能源供應(yīng)系統(tǒng)的一個(gè)部分。除此之外，很多風(fēng)機(jī)都建設(shè)在遙不可及的偏遠(yuǎn)地區(qū)，這就更加彰顯了遠(yuǎn)程連接、開(kāi)放式通訊機(jī)制、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)和故障預(yù)測(cè)的重要性。以上所有這些都說(shuō)明，風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)需要具有最高等級(jí)的可用性能（availability），服役周期需要超過(guò)20年。
合適的硬件
在硬件方面，發(fā)展的趨勢(shì)很清楚的指向標(biāo)準(zhǔn)化控制平臺(tái)，它可以提供更大的靈活性和更強(qiáng)的功能。高可用性與復(fù)雜的標(biāo)準(zhǔn)功能（比如全面遠(yuǎn)程診斷、網(wǎng)絡(luò)連接），都是貝加萊系統(tǒng)一直以來(lái)的標(biāo)準(zhǔn)。
盡管確實(shí)可以根據(jù)具體的應(yīng)用情況來(lái)制定解決方案，但是在絕大多數(shù)情況下，只有使用標(biāo)準(zhǔn)化的控制平臺(tái)才能降低系統(tǒng)成本。這是因?yàn)楦餍袠I(yè)所推崇的協(xié)同能力，可以提高效率進(jìn)而攤薄開(kāi)發(fā)成本。同時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)化控制平臺(tái)的成功實(shí)施最終要取決于對(duì)系統(tǒng)本身的理解，以及使用可以處理各種復(fù)雜計(jì)算和任務(wù)、質(zhì)量不打折扣的強(qiáng)大CPU。
風(fēng)機(jī)的特點(diǎn)
在原理上，風(fēng)力發(fā)電與其他復(fù)雜機(jī)械并沒(méi)有什么不同。然而，還是有些特別之處需要更加注意進(jìn)行專門(mén)處理，比如遠(yuǎn)程維護(hù)和站外可視化。這些都非常重要，因?yàn)轱L(fēng)機(jī)運(yùn)行是無(wú)人值守的。電網(wǎng)操作人員和風(fēng)電場(chǎng)管理團(tuán)隊(duì)已經(jīng)為其專門(mén)制定了指南。為了最優(yōu)化的執(zhí)行任務(wù)，控制軟件必須高效并且強(qiáng)大，而開(kāi)發(fā)環(huán)境必須可以進(jìn)行基于模型的閉合回路控制步驟編程。開(kāi)發(fā)環(huán)境、控制平臺(tái)以及系統(tǒng)元件之間的交互至關(guān)重要。各個(gè)通訊系統(tǒng)之間的延遲非常之低，可以實(shí)現(xiàn)完全的同步，這樣才能讓信號(hào)更加穩(wěn)定。貝加萊為此提供了必須的平臺(tái)。
而在質(zhì)量方面的要求同樣也非常之高，因?yàn)轱L(fēng)機(jī)是在曝露的環(huán)境下工作，它們很難以接近，并且需要面對(duì)的工作環(huán)境極其惡劣。要達(dá)到上面所提到的系統(tǒng)元件的可用性和服務(wù)壽命，就需要已被證明極為堅(jiān)固的產(chǎn)品，同時(shí)還需要采取主動(dòng)的措施進(jìn)行質(zhì)量和版本管理。
風(fēng)電控制中的潛在價(jià)值
談到風(fēng)機(jī)控制，需要考慮的核心問(wèn)題是保證轉(zhuǎn)輪葉片正確校準(zhǔn)對(duì)齊和平衡。重要的事情不僅僅是增加發(fā)電量，還要降低由于風(fēng)力而產(chǎn)生的作用在渦輪機(jī)上的壓力。了解這一過(guò)程，是調(diào)校控制器的首要工作。整體系統(tǒng)工作的效果越好，發(fā)電機(jī)運(yùn)行就越高效。與此同時(shí)，還需要降低材料應(yīng)力，這可以讓渦輪發(fā)電機(jī)運(yùn)行更加安靜，服務(wù)壽命更長(zhǎng)。在這個(gè)方面上，重要的是與制造商合作，或者如果需要的話為制造商提供所需的核心技術(shù)。
當(dāng)前，閉環(huán)控制回路不能檢測(cè)出氣流產(chǎn)生的擾動(dòng)的強(qiáng)度，只是通過(guò)評(píng)價(jià)輸電系統(tǒng)中的轉(zhuǎn)速變化來(lái)檢測(cè)它的速度。任何不幸在飛機(jī)上經(jīng)歷過(guò)氣流的人，都會(huì)理解氣流的能源和運(yùn)動(dòng)對(duì)于機(jī)翼會(huì)有多大的沖擊。因此，在提高控制回路效率、降低材料應(yīng)力方面，還大有可為。希望未來(lái)通過(guò)機(jī)械系統(tǒng)、控制技術(shù)和傳感器的學(xué)科交叉研究，可以在控制回路方面實(shí)現(xiàn)切實(shí)的進(jìn)步。
在風(fēng)能行業(yè)，因?yàn)榭紤]到大型風(fēng)機(jī)可能會(huì)對(duì)人和環(huán)境持續(xù)產(chǎn)生風(fēng)險(xiǎn)，基于模型的設(shè)計(jì)、仿真和自動(dòng)代碼生成已經(jīng)非常普遍了。建模和仿真可以幫助人們?cè)O(shè)計(jì)出安全的風(fēng)電機(jī)。
選擇正確的總線系統(tǒng)
如果要選擇理想的總線系統(tǒng)，首要需要區(qū)分單個(gè)風(fēng)機(jī)內(nèi)部的系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)以及與外部系統(tǒng)相連接的網(wǎng)絡(luò)。在風(fēng)機(jī)內(nèi)部，每一個(gè)子系統(tǒng)都被界定的相對(duì)清楚，幾乎可以使用任何解決方案執(zhí)行必要的功能。比如，專利型的總線系統(tǒng)在這里就是可行的。舉例來(lái)說(shuō)，主控制系統(tǒng)、調(diào)校系統(tǒng)或者是發(fā)電機(jī)等子系統(tǒng)之間的連接，需要使用標(biāo)準(zhǔn)總線系統(tǒng)。通常，會(huì)同時(shí)使用幾套系統(tǒng)。很多情況其實(shí)是所選元件和供應(yīng)商的類別決定了總線系統(tǒng)的類別。
考慮實(shí)際的情況，對(duì)于決策過(guò)程也非常重要。比如，如果通過(guò)集電環(huán)進(jìn)行信號(hào)處理，由于EMC的特性或者線纜長(zhǎng)度的原因使用光纖。這些條件，再加上經(jīng)濟(jì)和安全方面的考慮，總線系統(tǒng)的選擇就有限制了。如果高性能不是首要需求，也許可以使用CAN或者Profibus，如果要求的動(dòng)態(tài)性能更高、信號(hào)更加穩(wěn)定，系統(tǒng)操作人員主要就會(huì)選擇實(shí)時(shí)以太網(wǎng)協(xié)議了，比如POWERLINK。
風(fēng)機(jī)通常通過(guò)以太網(wǎng)與外部世界連接。然而，需要根據(jù)任務(wù)確定使用的不同機(jī)制和協(xié)議。比如，為了達(dá)到可視的目的，通常使用Web服務(wù)或者OPC和OPC UA。對(duì)于遠(yuǎn)程連接，有若干項(xiàng)IEC標(biāo)準(zhǔn)，比如EC 61400-25、IEC 61850-7-410和IEC61870-7-420?；赥CP/IP的通訊機(jī)制也有用到。
控制風(fēng)機(jī)：未來(lái)展望
長(zhǎng)久以來(lái)，不變的趨勢(shì)就是要開(kāi)發(fā)出更多的能源。然而，在不同的地區(qū)之間還是有著很大的差異。盡管一些離岸風(fēng)電機(jī)可以輸出5MW甚至更高的電力，其他的一些地區(qū)還是需要發(fā)電功率不足1MW的單個(gè)發(fā)電機(jī)。此外，液壓調(diào)校系統(tǒng)也正在被電子系統(tǒng)所取代。
這些大型系統(tǒng)，連同其電子調(diào)校控制回路，正在帶來(lái)更多的經(jīng)濟(jì)和技術(shù)收益，讓更多的優(yōu)化和創(chuàng)新成為可能。在不久的將來(lái)，我們將會(huì)看到研究工作主要在個(gè)體調(diào)校、主動(dòng)振動(dòng)衰減以及集成環(huán)境監(jiān)控幾個(gè)方面進(jìn)行。建模和傳感器技術(shù)的進(jìn)步，也將會(huì)極大的推動(dòng)電機(jī)和發(fā)電控制的發(fā)展。
作者：完成了在奧地利布勞瑙的通訊功能與電子方面的學(xué)習(xí)之后，F(xiàn)ranz Eder成功的從LIMAK獲得了理學(xué)碩士學(xué)位。他從1985年以來(lái)就一直在貝加萊公司工作，擁有20年的以應(yīng)用技術(shù)方面的工作經(jīng)驗(yàn)，現(xiàn)在他已將重心轉(zhuǎn)入管理和銷售領(lǐng)域。