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以下为发言全文:
各位专家大家好,今天我分享的主题是《紧跟风电产业发展趋势,坚定推进主控PLC国产化应用》。
前言,我国在全球气候变暖,能源减排体现出负责任大国的态度,提出“3060”的目标,促进新时代新能源高质量发展的实施方案。风电相较于其他的可再生能源具有低碳排放特性,双碳政策也将使风电行业迎来跨越式发展。
风电产业的持续快速发展,势必带来PLC需求量增加,风机主控制器使用的是国外品牌,供应链依赖于国外,受到不确定因素的影响,我们交货也会带来一些影响。
国产化需求,PLC主控制器是大脑,为了行业健康发展我们必须要把命脉掌握在自己的手中,深入实施创新发展战略,积极突破卡脖子技术。科技自立自强是强国之基,推动主控制器开发应用是大势所趋。
我所在的公司是东方电气集团二级子公司,并为东方电气高新技术产业,国家高新技术企业,打造国际一流综合解决方案提供商为目标,具有雄厚的技术实力,公司秉承创新驱动发展理念,坚定推动PLC国产化开发与利用。
国产化解决方案,风机主控制器相较于其他的行业有特殊性,满足要求有四点:严苛自运行关系、功能要求、性能要求、编程软件要求。
国产控制器适用范围是-30-65度,海拔4000米以下,可用于海上风电,整个控制器满足风电行业的应用。这是风机主控制器模块及性能(PPT),采用的是高性能CPU,操作系统国产操作系统,内存容量4G,控制器支持多任务运算,最快是500微秒。
国产控制器具备丰富的模块种类,可以供用户进行按需求选配。主要的模块可以满足风电行业需求,控制器具备丰富的通讯连接,支持标准网络协议,也支持RTU等通讯协议。
右边是风机主控制器与其他设备的通讯连接图(PPT),包含风机主控制器需要用到的主流通讯协议,国产控制器完全可以支持风机主控的需求,一个强大的控制器必须配备一个强大的编程软件,国产风机主控制器配备的编程软件,支持C61131-3标准,具备在线调试等功能,可用于故障分析和诊断,包含面向风电行业使用的专用库。
控制器具备维护简便的特性,CPU模块有指示灯,用户也可以查看系统日志的维护效率,便于维护升级。右边图展示的是国外电力能源行业,以及其他工业领域,曾多次发生因网络安全导致重大安全事故的发生。
网络安全对于保障电力系统的安全性是很重要的话题,而风机主控制器又是构建风电领域电力系统网络安全的很重要环节,我们的国产控制器CPU模块采用的是国产操作系统,相比于win系统具有安全性,同时具备安全保护功能。
以上是我对PLC软硬件平台的主要介绍,接下来介绍主控软件设计。
结合我们多年的软件开发经验,主控软件核心是三个方面:发电能力提升、控制安全性、电网适应性。
发电能力提升方面,在算法上采用成熟稳定的双PI核心算法,保证核心控制算法参数与风机匹配,充分发挥机组的性能。采用最优比控制,环境温度动态调整策略,根据转速策略,保证风机获得能量捕获。
风机发电效率相对于方向是呈正相关,根据这一特点采用计算方法,使它能够提高发电量。右边是计算方法上获得的发明专利,在北方地区机组停机后不能快速起机,针对这一特点采用低温空转齿轮箱油温升温速度,减少因油温低导致发电量损失的情况。
针对小风我们会提高发电量,对机组进行双模改造,全功率模式使机组运行更低的转速,使机组运行的时间更加长,进而提升发电量。
在安全性,用软件对风机进行建模,基于稳定的风机模型进行控制参数优化,确保风机载荷不超过设计。同时,我们也有针对性进行安全保护宏观逻辑设计,例如安全风机故障暗中程度和类型进行分组进行控制。
电网试运行方面,包括故障电压穿越,分为高低电压穿越等。我们主控系统协同变流器,可以满足电网的要求。故障电压穿越的软件设计有以下几点,快速采集电网数据,严格安全标准设置参数,在故障电压穿越期间,根据耐压值保障负荷。在电压恢复后,控制风机以不低于电网的速率进行恢复。
电网对风电场的调频动态指标,从上面指标可以看到要求还是比较高,风机常规控制难以满足调节时间、调节精度的要求,我们结合风机的理论,自主设计调频的控制算法。功率通过动态调节,设定转速和扭矩的方式进行储能控制,同时保证功率控制的精度,充分利用功能,并优化变桨算法,快速提升风能的吸收。
国产化改造应用,改造设计施工过程有针对性的设计解决方案,搭建风机模型,解决原系统存在的痛点,对原系统发电效率、安全性、电网适用性上做支撑,改善方案等,最后现场改造施工。右边图展示的是现场国产化改造实际效果图。
在风机改造后进行全面的安全保护测试和运行分析,结果和数据分析均正常。根据主控国产化改造后,机组整体运行稳定。采用的是自主设计,且经过批量的高低电压穿越,可满足电网试运营的要求,改为低电压穿越效果图。
风电是实现碳中和目标的主力军,双碳目标提出对风电行业是重大机遇,PLC提出的自主可控水平可以解决卡脖子问题,国产PLC是稳定性和安全性,可以针对需求做出快速的响应,服务本土化使技术支撑变的更加高效,高性价比的国产PLC优势更加凸显。我们公司坚持自主创新,坚定推动PLC开发与应用,助力双碳目标的实现。
我的分享到此结束,谢谢大家。
(根据演讲速记整理,未经演讲人审核)
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