电控及变流系统——继续受制国外

有喜有忧零部件
在整机持续快速发展带动下，风机
零部件生产企业日子过得也不错，老企业
忙着研发新产品，新企业还在不断加入
进来。

随着我国风机零部件制造业日益壮
大，生产供应体系日益健全，有部分企业
开始向外资企业供应产品，如G am e sa的部
分发电机由淄博牵引电机提供，G Ew i n d的
部分控制系统由上海惠亚电子提供等。

纵观整个零部件制造业，现状大致
为，发电机工业基础良好，制造企业较
多，能够满足国内风电产业发展的需要；
齿轮箱制造企业基本能满足国内风电产业
发展的需要，但由于齿轮箱轴承质量要求
较高，目前国内尚无法提供合格的产品；
叶片制造企业数量和产能快速增加，产品
配套完整；控制系统核心部件产业化程度
较低，仍为国内风电设备制造业中最薄弱
环节，也是目前惟一没有实现批量国产化
的部件，基本依赖进口。

尽管很多风机零部件已经实现了国内
供应，但这并不意味着我们已经完全摆脱
了国外依赖。

因为除却那些需要直接进口
的零部件，国内自己生产零部件所需的原
材料或配件也大多被跨国公司所占有，如
齿轮箱中的轴承。

而风力发电的巨大潜力
已经导致了全球风力发电设备零部件的短
缺，尤其是在我国。

这不仅意味着利润的
降低，更重要的是它象一只扼住企业咽喉
的手，限制着国内企业的前进步伐。

喜哉?忧哉?个中滋味，自己体会
电控及变流系统
一记者崔宏薇
继续受制国外
“经过长期的风电机组控制系统研制和生产，我们第一台和金风科技合作的600kW电控系统已经于2000年开始正式投入运行，到目前为止已经向用户提供了近百套产品。

2008年计划生产这种失速型控制系统500套以上。

”作为中科院电工所可再生能源部技术产业转化基地，北京科诺伟业科技有限公司(以下简称“科诺伟业”)是目前国内惟一一家具备自主提供电控系统整套解决方案的企业，
该公司董事长许洪华说，“我们还研制了”O kW变流器样机、1M W变速机组控制系统及变流器样机、1．5M W 变速机组控制系统及变流器样机和1．5 M W风电机组控制系统样机。

从2006年8月开始，其中的1．5M W变速恒频风力发电机组电控系统样机在甘肃玉门风电场进行现场实验，同年9月10日试验机组正式并网运行，试验结果证明，机组的发电量与原装机组的发电量基本相同，我们是目前国内惟一一家已经完成现场实验的控制系统生产企业。

”
对于科诺伟业的成绩，或许大家并不知道意味着什么，国家发展和改革委能源研究所作的风电设备制造业产业化发展研究报告中的一段话或许能让你认识到这一业绩的取得多么
不容易。

“电控和变流系统等核心部
件的产业化程度较低，仍然是瓶颈问
题。

控制系统作为风电机组中最关键
的核心零部件，目前仍然是国内风电
设备制造业中最薄弱的环节，也是目
前惟一没有实现批量国产化的部件，
基本依赖进口，主要来自于丹麦M i t a
和奥地利W i ndtec等。

”
外方依赖继续
风电机组的电控系统主要由整机
控制系统、变流器、变桨距控制系统
以及集中和远程监控系统组成。

国内研发比较早和取得成果比
较多的产品为整机控制系统以及集中
和远程监控系统。

其中，整机控制系
统从国内供货类型来看主要分为失速
型和变速变桨型。

对于变速变桨型机
组的整机控制系统，尽管国内公司和
研究机构已经开展了广泛研究，但还
仅处于研制和样机阶段，仍没有批量
化应用。

它的技术难点在于最佳叶尖
速比控制、额定功率时的恒功率控制
等，现在应用的产品主要靠进口或国
内组装(关键部件进口)：失速型
整机控制系统的技术难点主要在于
风电机组的软并网、无功补偿电容的
投切、大小电机切换等。

这一类型产
品目前国内已经基本成熟，并已商业
化、批量化生产。

在我国失速型风机
中，国内整机控制产品已经占主导地
位。

国内能批量提供该类产品的企业
主要为科诺伟业和金风科技等。

而他
们也是集中和远程监控系统研发方面
的先行者，国内已有多家企业研发出
了自己的集中和远程监控系统，并已
成功运用于实际风电场的运行。

变流器和变桨距控制系统的国内
研发、生产进展就没有那么快了。

“近二、三年，国内一下冒出很
多家研究机构和企业开展对风电机组
用变流器的研究，如科诺伟业、哈尔
滨九洲电气股份有限公司(以下简称
“九洲电气”)、合肥阳光电源有限公
司、北京景新电气技术开发有限责任
公司等。

但实际应用中的产品主要还
是靠进口。

”许洪华介绍说。

随着风速的变化，风轮的转速也
在变化，因此发电机发出交流电的电
压和频率也处于不断变化中，变流器
就是将变频变压交流电转化为能并到
电网上的规则交流电的装置，也是风
机控制系统的重要执行机构。

业内人士透露，变流器属于风
力发电机组大型核心部件之一，可以
分为双馈型和全功率型。

由于我国风力发电技术起步比较晚，所以我国风电场应用的风电变流器市场主要被国外品牌占领，生产企业有A B B、G E、V er t eco、S I EM EN S等。

而变桨距控制系统按实现方式划分可分为电动变桨距控制和液压变桨距控制，兆瓦级以上机组主要采取前一种方式、兆瓦级以下则采取后一种。

目前，国内研究机构和企业对于变桨距控制系统的关注较之前几个部
分要少得多，缺乏对控制机理的深入
研究，国内整机全部应用国外产品。

变桨距控制系统的独特性是研发难点
之一。

“变桨控制系统是一种根据客
户需求‘量身定做’的产品，不同机
型对产品要求不一样。

这一系统自身
比较独立，它的设计、开发、生产都
需要和整机厂密切合作。

”路斯特绿
能电气系统(上海)有限公司副总经
理宋好平表示。

该公司是德国路斯特
2006年在上海成立的，2007年形成单
班大批量产能，能够生产1．5M W、
2M W风力发电机组用的变桨控制系
统。

其还正与国内一些风电整机厂商
合作，开发用于更大功率风机的变桨
控制系统。

德国路斯特从1996年开始
开发变桨系统，至今已有上万套变桨
系统在全球各地运行，在变桨运动控
制领域积累了大量经验。

目前装备的
最大风力发电设备为6M W。

何时摆脱依赖?
究及国内在风电机组电控系统研
制方面进展缓慢的原因，业内专家指
出国内基础研究和应用研究积累严重
不足，研究机构对产业技术缺乏深刻
理解，无法自主支撑行业技术发展，
生产方缺乏对核心关键技术特别是设
计技术的理解，从样机到大批量生产
运行缺少经验，缺乏整机设计技术和
对瞬时载荷控制等控制机理的深入研
究等，都是影响因素。

正如专家所说，由于控制系统和
风电整机息息相关，国内整机大部分
依靠引进技术的事实在很大程度上限
制了控制系统的发展。

以变桨控制系
统为例，宋好平告诉记者，兆瓦级以上
风机要求变桨控制系统必须能够快速，
准确地调节风机桨叶角度，并保证非正
常情况下风机系统的安全性，而且还要
考虑诸如防盐蚀(海上风机)、防风
沙、防震动、适应大温差等特殊工作环
境条件的应用问题。

这样一来，由于国
内整机厂主要是引进技术，对于风机的
基本原理、详细控制要求不太清楚，就
很难开发出
这类设备。

路斯特生产的变桨控制产品
当然，国内相关科研机构和企业并没有对这种困难望而却步，由于控制系统对整机调试比较重要，且很多整机企业都有相关的研发背景，出于对整个发展战略考虑，整机制造企业成为控制系统开发的主导。

很多企业参与其中，目前主要采用进口或与外商合作逐步实现国产化。

金风科技又是走在前列的典型代表，它已经基本完成了1．5M W直驱永磁风电机组控制系统的开发。

除此之外，国内一些独立电控系统研制企业大都处于研发试制阶段，包括科诺伟业、
南瑞集团等。

控制系统的各组成部分的研发也分别有企业参与，并取得了一定成果。

如变流器方面，九洲电气的1．5M W 直驱型样机已经完成，正处在调试阶段；1．5M W双馈型样机正在组装阶段，很快也将完成。

其还积极筹集资金，准备打造自己的风电变流器试验平台，同时扩建现在的电力电子模块生产线，计划在2010年达到年产100套1．5n们^值驱风电变流器和1oo套1．5M W 双馈变流器的生产能力。

上海电气集团和美国×ant r ex公司成立了合资公司，正在研制生产1．5M W、针对上海电气自己机组研发的1．25M W变流器；变桨距控制系统方面，中国运载
火箭技术研究院十八所正在研发，科
诺伟业也组织了一支团队在做研发，
预计2008年出样机。

国家在控制系统方面还出台
了很多政策支持民族品牌的发展。

十五”期间国家科技部就在“863
项目”中设立了“兆瓦级变速恒频风
电机组控制系统及变流器的研制”课
题。

“十一五”期间，国家又发布了
一批风力发电方面的科技支撑计划项
目，包括1．5～2．5M W双馈式、直驱
式变速恒频风电机组产业化关键技术
的研究以及2．5M W以上双馈式、直驱
式变速恒频风电机组的研制，对电控
与变流器、发电机、齿轮箱等关键零
部件提出国内生产配套的要求，指定
整机优先选用依据该项目课题指南研
发的零部件，在风电机组控制系统及。

链接
变流器的研发及产业化方面投入了大
量资金。

其中，九洲电气与北京天源
科创风电技术有限公司、北京交通大学
等承担了1．5M W全功率风电变流器的
研制及产业化，南瑞集团承担了2M W
双馈式风力发电机组控制系统及变流器
样机的研制工作。

国内还有很多企业、
院校、研究所在积极进行相关技术的研
发，相信不远的将来，会有大批国内自
主品牌的风电变流器应用到风力发电机
组中去。

尽管各方都在努力，但谈市场、
谈竞争对于国内控制系统制造商来说
还为时尚早，一方面大部分市场被外
商占据的局面一时难以突破，另一方
面国内的相关产品还没有经过实践检
验，大部分还只是处于样机阶段。

对
于国内相关企业来说，还有很长的路
要走。

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对我国电控及变流系统发展的建议
“技术上对予整个行业而言，缺乏统一的接口标准以及统一的测试和监测标准。

在整机控制与变流嚣、变浆距系统，控制与集中远程监控
系统之间通讯协议和接口各有不同，对以后的产品替代遣成很大麻烦，
建议组织相关单位制定风电行业接口、测试及检测标准；由于国内企业
大都刚刚开始出样机，业主和整机企业担心质量，使生产企业获得整机
试验条件此较困难，建议尽快出台对业主和整机制造商支持关键部件国
产化进行鼓励的政策，并建立国家级大功率风力发电机组地面试验平台
和国家级试验凤电场。

”
——许洪华“变流器是整个风力发电系统的中间环节，要想实现变流器的规模化生产，必须搭建一个完整试验平台，才能满足变流器出厂测试的需
要。

另外变流器的研发还需要引进矢量控制等新技术。

以上这些都需要
投入大量的资金，迫切希望地方政府和国家能给予资金和政策支持。

”
——九洲电气。