2006年1月，中國(guó)《可再生能源法》正式實(shí)施，對(duì)可再生能源的發(fā)展規(guī)劃和政策都做出了具體規(guī)定。這里的可再生能源是指風(fēng)能、太陽(yáng)能、生物質(zhì)能、地?zé)崮?、海洋能等非化石能源。傳統(tǒng)不可再生能源儲(chǔ)量的減少以及價(jià)格的節(jié)節(jié)攀升，縮短了新能源科技與傳統(tǒng)能源之間的成本距離，使得可再生能源更加吸引人，其中風(fēng)能和太陽(yáng)能作為清潔的可再生能源，越來(lái)越受到世界各國(guó)的重視。歐洲可再生能源委員會(huì)等機(jī)構(gòu)在中國(guó)公布的《能源革命報(bào)告》中稱：從世界范圍看，通過(guò)大力發(fā)展可再生能源和提高能源使用效率，到2050年能源產(chǎn)業(yè)的二氧化碳排放將能減少50%。到2050年，可再生能源可以滿足世界能源一半的需求。
該報(bào)告還指出：2004年至2005年，全球投向新增可再生能源的資金從300億美元上升至380億美元。其中，絕大部分增加額來(lái)自對(duì)太陽(yáng)能及風(fēng)能的大規(guī)模投資。中國(guó)完全具備大力發(fā)展可再生 能源尤其是風(fēng)能和太陽(yáng)能的條件和能力。到2020年，風(fēng)電和太陽(yáng)能光伏裝機(jī)量可分別達(dá)到1.18億千瓦和2500萬(wàn)千瓦，兩者相加可以占2020年發(fā)電總量的9%。中國(guó)在可再生能源項(xiàng)目的投資也在不斷增加，2007年達(dá)到了120億美元，預(yù)計(jì)到2009年，中國(guó)將成為可再生能源投資最大的國(guó)家。
風(fēng)力發(fā)電的新機(jī)遇
在全球范圍內(nèi)，風(fēng)能的需求越來(lái)越大，近5年來(lái)，世界風(fēng)能市場(chǎng)每年都以40%的速度增長(zhǎng)。1997年全世界風(fēng)電裝機(jī)容量只有7000兆瓦，2007年已有9萬(wàn)兆瓦，到2010年將達(dá)到16萬(wàn)兆瓦。預(yù)計(jì)未來(lái)20～25年內(nèi)，世界風(fēng)能市場(chǎng)每年將遞增25%。風(fēng)能應(yīng)用的發(fā)展對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)及自動(dòng)化程度提出了全新的要求，同時(shí)也為自動(dòng)控制技術(shù)開(kāi)辟了新的應(yīng)用領(lǐng)域。
“國(guó)內(nèi)風(fēng)力發(fā)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展確實(shí)給我們帶來(lái)了新的市場(chǎng)機(jī)遇，我們?cè)陲L(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域積累了很多年的經(jīng)驗(yàn)，國(guó)外很多風(fēng)機(jī)設(shè)備企業(yè)都采用了我們的控制方案，國(guó)內(nèi)的用戶數(shù)量也在不斷增加?！盉eckhoff公司的韓繼寧介紹說(shuō)，“目前國(guó)內(nèi)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)制造分為兩種，一種是引進(jìn)成熟機(jī)型生產(chǎn)，一種是自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)研發(fā)，我們的風(fēng)力發(fā)電解決方案在自主研發(fā)的風(fēng)機(jī)制造領(lǐng)域占有很高的市場(chǎng)份額?！蹦壳埃珺eckhoff基于PC的控制技術(shù)和自動(dòng)化組件在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中的應(yīng)用規(guī)模達(dá)到了5MW(包括諸如北海海角等寒冷地區(qū)和內(nèi)蒙等極端氣候地帶)。Beckhoff開(kāi)放式自動(dòng)化控制系統(tǒng)包括工業(yè)PC、I/O、現(xiàn)場(chǎng)總線組件和TwinCAT自動(dòng)化軟件以及成套的控制柜，這種開(kāi)放性涉及到軟件和硬件接口，風(fēng)力發(fā)電機(jī)制造商可借助這種開(kāi)放性讓他們的風(fēng)機(jī)系統(tǒng)適應(yīng)不斷變化的需求(初期的方案設(shè)計(jì)以及將來(lái)的低成本系統(tǒng)擴(kuò)展或改造)。德國(guó)DeWind公司的大功率風(fēng)力發(fā)電機(jī)“D8”得益于這種開(kāi)放式的控制技術(shù)，引領(lǐng)了這一行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)。DeWind D8直徑80m的轉(zhuǎn)子能夠產(chǎn)生2MW額定功率，具有大功率輸出、安靜運(yùn)行、良好的網(wǎng)絡(luò)兼容性、長(zhǎng)期使用壽命以及精美外觀設(shè)計(jì)等特點(diǎn)。
“在額定功率為兆瓦級(jí)的大型發(fā)電機(jī)方面，為了提高輸出功率，葉片長(zhǎng)度有加長(zhǎng)趨勢(shì)，對(duì)強(qiáng)度的要求越來(lái)越嚴(yán)格。另外，葉片最高點(diǎn)與最低點(diǎn)的風(fēng)速有相當(dāng)大的差距，葉片因位置不同，最佳角度也不同。因此，出于安全性和發(fā)電效率的角度，槳距控制系統(tǒng)越來(lái)越重要?！蹦赂窆镜腟ean Gartland說(shuō)。 穆格公司為富士重工業(yè)(JHI)最新的風(fēng)力發(fā)電機(jī)“SUBARU 80/2.0”提供風(fēng)力發(fā)電機(jī)組槳距控制系統(tǒng)，槳距控制系統(tǒng)是根據(jù)風(fēng)力發(fā)電機(jī)所處環(huán)境的風(fēng)力狀況，改變?nèi)~片朝向的裝置。目的是通過(guò)控制葉片角度，在風(fēng)力較弱時(shí)提高轉(zhuǎn)速，而當(dāng)風(fēng)力過(guò)強(qiáng)時(shí)則降低轉(zhuǎn)速，從而以穩(wěn)定的額定值發(fā)電。除這一功能外，該槳距控制系統(tǒng)還可在暴風(fēng)時(shí)，避免風(fēng)力負(fù)荷過(guò)重而導(dǎo)致風(fēng)力發(fā)電機(jī)損壞，并且具有防振、防噪功能。該控制系統(tǒng)包括：實(shí)際改變?nèi)~片角度的“機(jī)電作動(dòng)(EMA)單元”、控制EMA單元的“從動(dòng)單元”、相當(dāng)于整個(gè)系統(tǒng)指令部的“主驅(qū)動(dòng)單元”、用于連接主驅(qū)動(dòng)單元與上位控制器的“滑環(huán)”，以及檢測(cè)葉片角度的傳感器等。從動(dòng)單元與主驅(qū)動(dòng)單元安裝在支撐葉片的輪轂內(nèi)部，與葉片一同轉(zhuǎn)動(dòng)?；h(huán)可作為與轉(zhuǎn)動(dòng)的主驅(qū)動(dòng)單元連接的機(jī)構(gòu)。
在傳統(tǒng)電力行業(yè)擁有豐富應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)的貝加萊公司也一直在關(guān)注著風(fēng)力發(fā)電市場(chǎng)的飛速發(fā)展。貝加萊公司的董繼鑫介紹說(shuō)：“電力領(lǐng)域一直是我們關(guān)注的重點(diǎn)行業(yè)，國(guó)內(nèi)風(fēng)力發(fā)電市場(chǎng)的前景很好，雖然我們?cè)陲L(fēng)力發(fā)電方面起步較晚，但我們已經(jīng)擁有了第一個(gè)客戶，目前項(xiàng)目正在進(jìn)行中?！?貝加萊基于PCC和工業(yè)以太網(wǎng)的單個(gè)風(fēng)機(jī)機(jī)組控制系統(tǒng)方案采用貝加萊新一代X20 PCC控制系統(tǒng)，通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)擴(kuò)展I/O和伺服驅(qū)動(dòng)器以及人機(jī)操作面板，集成了系統(tǒng)主控、變槳距控制、偏航控制和人機(jī)操作界面顯示等，“基于APROL的風(fēng)場(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)”方案是針對(duì)整個(gè)風(fēng)場(chǎng)的數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控，而穿墻式安裝的伺服驅(qū)動(dòng)器ACOPOSmulti也能夠滿足風(fēng)能行業(yè)的特殊需求。
風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)所處的極端地理環(huán)境和惡劣的氣候條件對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的可靠性和穩(wěn)定性都有很高的要求，同樣對(duì)風(fēng)機(jī)設(shè)備上各種組件的安全性和使用壽命也都有特殊要求。“一個(gè)微小的零部件的損壞都會(huì)直接導(dǎo)致停機(jī)，而維修更換費(fèi)時(shí)費(fèi)力，為了保證風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)間比例超過(guò)99%，因此元部件必須能在惡劣的環(huán)境下穩(wěn)定可靠的工作?！卑汪敺蚬镜狞S真說(shuō)，“巴魯夫進(jìn)入風(fēng)力發(fā)電行業(yè)擁有近20年的經(jīng)驗(yàn)，提供的傳感器都在DATech授權(quán)的實(shí)驗(yàn)室里經(jīng)過(guò)嚴(yán)格試驗(yàn)，通過(guò)了在溫度范圍為-100～200° ;C、振動(dòng)在10～50g范圍內(nèi)的HALT(加速壽命)等極其苛刻的測(cè)試，因此無(wú)論在電磁兼容性、電纜強(qiáng)度或是在短路保護(hù)等方面，都具有的極高可靠性，能保證了設(shè)備連續(xù)安全的運(yùn)行?！?br> “風(fēng)電場(chǎng)多變的氣候條件以及要求擁有20年免維護(hù)正常運(yùn)轉(zhuǎn)能力對(duì)各個(gè)系統(tǒng)提出了極其嚴(yán)格的要求，威圖在可再生能源，尤其是風(fēng)力發(fā)電行業(yè)投入了很大精力，產(chǎn)品在功能、機(jī)械強(qiáng)度、電氣特性和表面防腐方面都能夠滿足這個(gè)特定行業(yè)的要求?！蓖D的工程師說(shuō)。
啟動(dòng)“陽(yáng)光計(jì)劃”
地球上沒(méi)有任何一個(gè)資源能和太陽(yáng)能相比，太陽(yáng)所蘊(yùn)含的能量可以滿足幾倍于整個(gè)地球?qū)δ茉吹男枨?。光伏發(fā)電技術(shù)因其節(jié)能和環(huán)保的效果，受到廣泛的重視，啟動(dòng)開(kāi)發(fā)太陽(yáng)能資源的“陽(yáng)光計(jì)劃”將更快地促進(jìn)太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。從太陽(yáng)能熱水器、太陽(yáng)能手機(jī)到太陽(yáng)能光伏建筑一體化，太陽(yáng)能的利用已經(jīng)越來(lái)越融入人們的日常生活中。
在加利福尼亞州的克洛維斯有36個(gè)家庭通過(guò)團(tuán)購(gòu)的方式集體租用SolarCity公司，可以為每個(gè)家庭節(jié)省20%的成本，按照太陽(yáng)能之城公司的統(tǒng)計(jì)，此次團(tuán)購(gòu)小組在未來(lái)30年將少排放430萬(wàn)磅的碳，相當(dāng)于4536桶油。北京奧林匹克公園的建設(shè)中也采用了大量的太陽(yáng)能光伏技術(shù)， Odersun AG 公司為光伏建筑一體化 (BiPV) 項(xiàng)目提供了專門定制的薄膜太陽(yáng)能組件。北京奧林匹克公園游客中心的四個(gè)環(huán)形建筑的屋頂上安裝了同心圓環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，每個(gè)圓環(huán)的直徑為 12.5 米，由 124 個(gè)采用玻璃膜層壓板封裝的無(wú)煙、光潔的薄膜組件組成。Odersun 公司為建設(shè)環(huán)形發(fā)電設(shè)備設(shè)計(jì)了不同尺寸的梯形組件，使光伏建筑一體化應(yīng)用在美學(xué)上達(dá)到了新水平。
作為太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)中最重要的組件太陽(yáng)能電池的產(chǎn)量和質(zhì)量也隨著先進(jìn)工藝以自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用得到大幅提高。太陽(yáng)能電池制造商德國(guó)Würth Solar公司從2006年10月起開(kāi)始利用CIS技術(shù)生產(chǎn)太陽(yáng)能電池模板，可適用于各種用途，從經(jīng)典的陽(yáng)光收集器到屋頂及房屋正面的發(fā)電，再到整合性產(chǎn)品及獨(dú)立性解決方案。然而在玻璃基板上制作印制電路板(PCBs)是一項(xiàng)艱難的工作，生產(chǎn)數(shù)據(jù)的有效跟蹤是提高生產(chǎn)率并完善產(chǎn)品質(zhì)量的保證。Würth Solar公司的模板由多層的銅/銦/硒太陽(yáng)能電池串聯(lián)組成，并帶有4微米厚的涂層，即使在暗光條件下，它們也能保證高輸出量。這對(duì)于在電池生產(chǎn)中從每個(gè)生產(chǎn)機(jī)器的基板中收集所有質(zhì)量數(shù)據(jù)是很重要的。Würth Solar公司采用了無(wú)縫質(zhì)量保證體系，要求以數(shù)據(jù)矩陣識(shí)別的方式將玻璃板分配到個(gè)體檢測(cè)工序。質(zhì)量數(shù)據(jù)在生產(chǎn)程序中每3個(gè)步驟或4個(gè)步驟被記錄下來(lái)，數(shù)據(jù)矩陣碼用來(lái)檢測(cè)目前分配到已收集數(shù)據(jù)的模板是否已經(jīng)處理，用數(shù)據(jù)矩陣方式防止混亂狀況的出現(xiàn)。Würth Solar公司采用了康耐視In-Sight 5400/5100視覺(jué)系統(tǒng)進(jìn)行生產(chǎn)數(shù)據(jù)的無(wú)縫跟蹤，該系統(tǒng)能在難以識(shí)別的表面及超過(guò)2米的讀碼距離的進(jìn)程中，檢測(cè)并解譯難解的代碼。19個(gè)處理步驟遵循著激光、包括基底涂層應(yīng)用的所謂模板“生產(chǎn)”以及隨后的激光構(gòu)造賦予模板其細(xì)胞形狀。質(zhì)量檢查在此刻非常重要，是模板清洗后的關(guān)鍵生產(chǎn)步驟。模板有適用于600°C的CIS涂層。經(jīng)過(guò)增加緩沖涂層的化學(xué)處理后，數(shù)據(jù)矩陣再次被檢測(cè)。隨后將氧化鋅用于太陽(yáng)能電池的可透光前觸點(diǎn)完成光電二極管。在之后的最終完成階段，將模板上轉(zhuǎn)出的額外孔作為導(dǎo)向電子設(shè)備的觸體。Würth Solar公司對(duì)康耐視產(chǎn)品讀碼的可靠性和易于操作以及AIT軟件及其成果非常滿意。2008年初，公司就計(jì)劃使用進(jìn)一步生產(chǎn)設(shè)備，將現(xiàn)在每天生產(chǎn)600個(gè)太陽(yáng)能模板增加到近兩倍的1100個(gè)模板。
多晶硅是生產(chǎn)太陽(yáng)能電池的主要原料，多晶硅的產(chǎn)量制約著太陽(yáng)能電池的發(fā)展，目前多晶硅鑄錠爐在中國(guó)的市場(chǎng)容量達(dá)每年200~300臺(tái)。作為一套智能化的大型控制設(shè)備，多晶硅鑄錠爐對(duì)于精度、可靠性和自動(dòng)化程度均有極高要求?！斑@種設(shè)備應(yīng)用的傳統(tǒng)運(yùn)動(dòng)控制產(chǎn)品是液壓油缸和絲杠導(dǎo)軌，但其安裝和日常維護(hù)比較復(fù)雜，可靠性有限且不利于清潔。我們新推出的太陽(yáng)能行業(yè)解決方案首次將直線運(yùn)動(dòng)單元和螺旋升降機(jī)配套使用，有效地解決了這些難題。目前，我們已經(jīng)與國(guó)內(nèi)幾家著名太陽(yáng)能單/多晶硅鑄錠爐生產(chǎn)廠商展開(kāi)了合作?！钡ぜ{赫傳動(dòng)的郭斌介紹說(shuō)，這套解決方案中的直線運(yùn)動(dòng)單元具有高精度、低摩擦、低速運(yùn)行平穩(wěn)等優(yōu)點(diǎn)，可應(yīng)用于多晶硅鑄錠爐體歷時(shí)長(zhǎng)達(dá)12小時(shí)的1米高度提升，而螺旋升降機(jī)允許高速重載運(yùn)行，具有耐高溫、可靠性強(qiáng)等特點(diǎn)。這些特性均滿足了模塊化安裝、集成度高、使用清潔等多晶硅鑄錠爐特殊的行業(yè)需求，能夠顯著提高生產(chǎn)效率。丹納赫傳動(dòng)應(yīng)用于太陽(yáng)能電池板跟蹤 系統(tǒng)和屋頂太陽(yáng)能系統(tǒng)的機(jī)械系統(tǒng)可使太陽(yáng)能電池板的發(fā)電效率提高30%～40%。