工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)及設(shè)備，已經(jīng)在新能源發(fā)電的系統(tǒng)構(gòu)成、功能實(shí)現(xiàn)、安全運(yùn)行、優(yōu)化調(diào)度、電能質(zhì)量保障方面得到廣泛應(yīng)用，并進(jìn)一步推動(dòng)新能源技術(shù)的發(fā)展。

　　石油作為工業(yè)的主要能源，它是否能再生，一直被各界討論。值得肯定的是，石油并非清潔型能源。一方面，出于環(huán)境生態(tài)的保護(hù)，我們不得不尋找清潔型能源來降低對大自然的破壞;另一方面，石油與美元直接掛鉤，在國際形勢復(fù)雜的今天，各國都希望發(fā)展新型能源，來擺脫對美元的依賴。

　　中國是能源消耗大國，但隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，能源結(jié)構(gòu)也發(fā)生深刻變化。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2018年國內(nèi)非化石能源占比達(dá)14.3%，并且有望在今年達(dá)到15%。其中新型能源較為廣泛的是水電、風(fēng)電、太陽能以及核電。其中，工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)及設(shè)備，已經(jīng)在新能源發(fā)電的系統(tǒng)構(gòu)成、功能實(shí)現(xiàn)、安全運(yùn)行、優(yōu)化調(diào)度、電能質(zhì)量保障方面得到廣泛應(yīng)用，并進(jìn)一步推動(dòng)新能源技術(shù)的發(fā)展。

　　工業(yè)自動(dòng)化在新能源行業(yè)的應(yīng)用

　　新能源產(chǎn)業(yè)的過去5年，在政策的刺激下，風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電累積裝機(jī)容量穩(wěn)居世界第一。其中自動(dòng)化技術(shù)與設(shè)備在新能源發(fā)電領(lǐng)域的應(yīng)用也日趨成熟。2015年至2019年，工業(yè)自動(dòng)化在新能源行業(yè)應(yīng)用規(guī)模，由969.7億上升至1099.3億，年復(fù)合增長率為3.2%。隨著新能源發(fā)電項(xiàng)目規(guī)模的逐年提升，工業(yè)自動(dòng)化在新能源行業(yè)的應(yīng)用也將迎來更加廣闊的發(fā)展空間。

　　自動(dòng)化設(shè)備主要涵蓋了控制、驅(qū)動(dòng)、執(zhí)行、反饋、網(wǎng)絡(luò)5個(gè)方面，其中包括工控機(jī)、SCADA系統(tǒng)、DCS系統(tǒng)、伺服變頻器、傳感器、工業(yè)以太網(wǎng)等。在新能源發(fā)電領(lǐng)域，自動(dòng)化技術(shù)及設(shè)備主要用于保障電力系統(tǒng)常規(guī)安全運(yùn)行，除此之外，還承擔(dān)故障檢測、系統(tǒng)自動(dòng)重構(gòu)、智能決策等相關(guān)工作。

　　以風(fēng)力發(fā)電的自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用為例，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組下面的自控子系統(tǒng)，分別有變槳控制系統(tǒng)、偏航控制系統(tǒng)以及變流控制系統(tǒng)。由于風(fēng)電場通常分布在人煙稀少、環(huán)境惡劣地區(qū)，集中管理難度大，人工運(yùn)維的效率很低。所以，自動(dòng)化技術(shù)主要用于電場區(qū)域化集中控制，對區(qū)域內(nèi)個(gè)電場集中進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、監(jiān)視、控制和優(yōu)化，保證風(fēng)電場的安全性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性，以減少電場運(yùn)營的人力成本。

風(fēng)電調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

　　在光伏領(lǐng)域，自動(dòng)化系統(tǒng)主要用于光伏電站的電池陣列、匯流箱、逆變器、箱式變電站等一次設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測和控制，實(shí)現(xiàn)設(shè)備數(shù)據(jù)采集、解析、處理、事件記錄、存儲(chǔ)，并通過各種樣式的圖表、趨勢、報(bào)表呈現(xiàn)電站的運(yùn)行情況，對電站數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。

光伏自動(dòng)化系統(tǒng)架構(gòu)

　　自動(dòng)化設(shè)備的智能化挑戰(zhàn)

　　從風(fēng)電、光伏等行業(yè)看出，除了風(fēng)電機(jī)組本體的運(yùn)行控制外，自動(dòng)化技術(shù)在新能源產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用中，主要還是解決設(shè)備的維護(hù)和檢測上。無論是風(fēng)電場、還是光伏發(fā)電，設(shè)備一旦失效，就會(huì)影響整個(gè)機(jī)組系統(tǒng)的正常工作，導(dǎo)致系統(tǒng)整體服務(wù)中斷。系統(tǒng)的失效，最主要的原因在于認(rèn)為操作失誤造成。為此，自動(dòng)化設(shè)備在新能源產(chǎn)業(yè)的價(jià)值，則體現(xiàn)可靠性和人力成本兩方面。

　　控制系統(tǒng)對發(fā)電站運(yùn)行的檢測、控制、優(yōu)化至關(guān)重要。風(fēng)向風(fēng)速傳感器、轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)角傳感器、振動(dòng)傳感器、溫度傳感器等設(shè)備，大量應(yīng)用于新能源產(chǎn)業(yè)中。隨著工業(yè)化、信息化融合更加緊密，新能源發(fā)電的控制系統(tǒng)技術(shù)作為自動(dòng)控制層的核心，面臨這智能化的挑戰(zhàn)。

　　當(dāng)前，風(fēng)電機(jī)組的檢測和防護(hù)方面，給自動(dòng)化技術(shù)和設(shè)備提出新的需求。如機(jī)組的振動(dòng)、變形等狀態(tài)檢測和控制，海上風(fēng)機(jī)的銹蝕檢測與防護(hù)等等。未來的新能源產(chǎn)業(yè)，需要在工業(yè)云平臺、大數(shù)據(jù)平臺等智能化平臺輔助下，控制系統(tǒng)具有更精準(zhǔn)的檢測能力，更強(qiáng)大的數(shù)據(jù)分析能力和數(shù)據(jù)傳輸能力。

　　新能源產(chǎn)業(yè)的自動(dòng)化市場出路

　　總體上，隨著自動(dòng)化技術(shù)的不斷成熟，自動(dòng)控制系統(tǒng)不僅滿足主動(dòng)控制需求，對被動(dòng)控制需求的開發(fā)也不斷優(yōu)化。北京四方、國電南瑞等企業(yè)，早期引進(jìn)西門子、ABB品牌系統(tǒng)后，通過吸收研究，逐漸研發(fā)出自己的電力自動(dòng)化系統(tǒng)。

　　在細(xì)分的領(lǐng)域上，新能源產(chǎn)業(yè)里面，自動(dòng)化企業(yè)作為設(shè)備供應(yīng)商，為新能源企業(yè)提供核心部件。近年來，風(fēng)電、光伏發(fā)電項(xiàng)目，通常采用EPC總承包管理模式，即“工程設(shè)計(jì)-采購-施工總包模式。”以風(fēng)電為例，風(fēng)電開發(fā)商通過招標(biāo)選擇風(fēng)電整機(jī)制造商，風(fēng)電整機(jī)制造商負(fù)責(zé)工程設(shè)計(jì)、采購和施工全過程，其中包括自動(dòng)化技術(shù)與設(shè)備。實(shí)際操作中，風(fēng)電整機(jī)制造商，通過向自動(dòng)化企業(yè)采購控制系統(tǒng)、傳感器、連接器、大功率伺服變頻器等等設(shè)備，進(jìn)行整體的系統(tǒng)集成。

EPC總承包管理模式

　　作為風(fēng)電整機(jī)制造商的部件供應(yīng)商，自動(dòng)化企業(yè)在細(xì)分領(lǐng)域的耕耘尤為關(guān)鍵。無論是風(fēng)電、還是光伏電場，都地處人煙稀少地區(qū)，甚至在環(huán)境較為惡劣的地方。如國內(nèi)大西北地區(qū)，沿海的無人島嶼等等。這種特殊的環(huán)境，自動(dòng)化設(shè)備需要具備的抗風(fēng)沙、耐高溫、防腐蝕等等功能。為此，自動(dòng)化企業(yè)提供的部件，不僅要具備高效性，和長壽命的特點(diǎn)，還需要根據(jù)現(xiàn)場特殊環(huán)境，提供對應(yīng)的解決方案。

　　結(jié)語

　　發(fā)展新型能源，既有環(huán)境保護(hù)因素，也有國際環(huán)境因素。值得肯定的是，新能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展是大勢所趨。不過，雖然國內(nèi)自動(dòng)化技術(shù)基本成熟，但是仍不能很好滿足實(shí)際應(yīng)用。新能源產(chǎn)業(yè)自動(dòng)化設(shè)備智能化課題，仍然有待于繼續(xù)研究。

　　業(yè)內(nèi)人士指出，首先，國內(nèi)自動(dòng)化技術(shù)經(jīng)過十幾年發(fā)展，設(shè)備故障率在5%以下，運(yùn)行穩(wěn)定性較高;其次，在風(fēng)電、光伏行業(yè)，自動(dòng)化設(shè)備更多的屬于輔助設(shè)備，在提高發(fā)電率及發(fā)電廠運(yùn)行監(jiān)控上發(fā)揮重要作用;再次，滿足新能源電場的高效率運(yùn)行，工業(yè)云、大數(shù)據(jù)、人工智能與傳統(tǒng)自動(dòng)化探索，是未來自動(dòng)化在新能源產(chǎn)業(yè)的市場出路。

　　來源：控制工程網(wǎng)