PULS普尔世工控电源在风电的应用综述

风力发电发展及现状概述

      能源是人类社会和经济发展的重要物质基础。随着一次次工业革命的推进、现代科学技术的不断发展、传统能源供应日趋紧张，以及生态环保问题迫在眉睫，世界各国的能源政策也都渐渐发生变化，意在引导支持能源的变革。根据目前的研究，在21世纪，以风能和太阳能为代表的新能源将得到广泛的应用。

      人类对风能的利用已有数千年的历史，在蒸汽机发明之前，风能就一直被用来作为碾磨谷物、抽水、船舶航行等机械设备的动力。如今，风能可以在大范围内无污染地用于发电，提供给独立用户或输送到中央电网。由于风能资源丰富、风电技术已较成熟、风电价格越来越具有市场竞争力，风电成为世界上增长最快的新能源。同时，风电装备制造业发展迅猛，恒速、变速等各类风力发电机组逐步实现了商品化和产业化，而大型风力发电在世界各地也相继进入了产业化。

      地球上的风能资源非常丰富，开发潜力巨大。中国位于亚洲的东南部，所以东亚季风和南亚季风对中国天气气候变化都有很大影响，而海陆差异、行星风带的季节转换及地形特征等综合因素形成的中国季风环流也为中国带来了丰富多样的风能资源。我国风电技术的发展从20世纪80年代的小型风力发电机组开始，现已成为风电产业增长最快的国家。在国家政策的支持下，中国的风电设备制造业迅速崛起，国际风电设备巨头竞相进军中国市场，Gamesa、Vestas等国外风电设备企业纷纷在中国设厂，或与我国本土企业合作。

      风电发展的蓬勃景象意味着庞大的设备需求。除了风电整机的需求不断增长之外，对叶片、齿轮箱、大型轴承、电控等风电设备零部件的供给能力也是巨大的挑战。PULS普尔世工控电源也带着在风电领域丰富的经验，参与其中，为中国风电的主控、变桨、变流等环节默默贡献着稳健的电力。

风力发电设备对特定条件的要求及普尔世电源优点

      风力发电机组由风机和发电机组组成，一般包括叶片（集风装置）、发电机（包括传动装置）、调向器（尾翼）、塔架、限速安全机构储能装置等构件，以及十分重要的控制系统。

      控制系统总的功能和要求是保证机组运行的安全可靠。通过测试各部分的状态和数据，来判断整个系统的状况是否良好，并通过显示和数据远传，将机组的各类信息及时准确地报告给运行人员，帮助运行人员了解情况，诊断故障原因，记录发电数据，实施远方复位，启停机组。控制系统要求计算机或PLC及其电源工作可靠，抗干扰能力强。PULS普尔世工控电源正是以稳健为特点的产品，有主动式浪涌电流抑制功能，具备出色的抗冲击与振动能力以及抗电磁干扰能力，具有DC-ok信号输出便于远程监控。 由于风机位于野外，除了最基本的要求，在设计和选型时也要考虑一些特定条件的要求。在中国北方地区，冬季气温很低，一些风场极端（短时）最低气温达到-40℃，不仅应对风机的控制柜内有低温时的加热措施，控制柜内及其他部位的电源也应适应低温，在较宽的温度范围内应能够正常工作。PULS普尔世工控电源普遍具有宽泛的工作温度范围，有数款特殊低温版电源产品在-40℃~ 70℃可正常工作（图1）。

图1  PULS普尔世可在-40℃~ 70℃正常工作的电源

      另一方面中国东南沿海风电场大多位于海滨或海岛上，海上的盐雾腐蚀相当严重，因此防腐也十分重要。腐蚀主要是电化学反应造成的腐蚀，这些部位包括风机的法兰、螺栓、塔筒等，也包括其各个部位的设备及设备零部件。PULS普尔世工控电源针对盐雾、大量灰尘、导电悬浮物、高湿度等一系列恶劣工作环境，提供电路板带敷形涂层覆膜保护的电源，可以避免电路板由于环境原因出现元器件腐蚀、焊点短接等问题，显著提高电源的工作安全性。

      由于野外的风电机组安装高度高，因此对雷电也应采取防范措施，以便对风电机组加以保护。我国风电场特别是东南沿海风电场，经常遭受暴风雨及台风的袭击，雷电日从几天到几十天不等。雷电放电电压高达几百千伏到几百千安。雷电主要划分为直击雷和感应雷，主要会造成风电机组系统如电气、控制、通信系统及叶片损坏。雷电直击会造成叶片开裂和孔洞，通信及控制系统芯片烧损。目前，国内外各风电机组厂家及部件生产厂，都在其产品上增加了雷电保护系统，或者在元器件选型时就开始重视防雷问题。由PULS普尔世工控电源提供的供电方案曾通过著名的Dehn and Bachmann的特殊防雷击实验（图2），成功应用于防雷系统。

图2  普尔世电源系统通过Dehn and Bachmann的特殊防雷击实验

      位处野外，风机高耸，于是风机的维护也尤其艰难。在风电行业，“质量是唯一不可屈从的尊严”这句话分量格外重。虽然质量是对产品最基本的要求，但在国内风电行业自2007年开始的高速发展与事故频出的背景之下，质量却越来越显得弥足珍贵。PULS普尔世就曾参与过多家厂商的风机电控系统改造项目，尤其是在技术难度最高的变桨系统中。由于原始设计（大多数是国外的设计）存在的一些缺陷，已经在现场运行的数千台风机需要被改造，维护工程师不得不跑遍跨度几千公里的上百个风场，爬上70-80米的风机塔筒，钻到逼仄的仅可容下一人的轮毂中，添加上普尔世电源。”亡羊补牢“虽然犹未晚，但所有“补”过“牢”的厂家都深切意识到，在风电行业，最初的设计一定要选用质量稳健的产品。而正是在这个过程中，普尔世这家专注、专业且略显小众的电源供应商，获得了越来越多的客户的认可。

普尔世电源在风电行业的成功应用案例

     PULS普尔世电源曾为风机厂商提供的主控系统电源方案如下：

图3  PULS普尔世风机主控电源方案案例

PULS普尔世电源曾为风机厂商提供的变桨系统电源方案如下：

图4  PULS普尔世风机变桨柜的电源方案

PULS普尔世电源曾为风机厂商提供的变流系统电源方案如下：

图5  PULS普尔世电源在风机变流系统的应用

关于普尔世

      PULS普尔世1980年成立于德国慕尼黑，是上世纪70年代以来电源领域“高频化”、“数字化”、“低功耗”技术革命的先驱，持续专注于工控行业；在1990年代推出世界上第一款“DIN导轨式工控电源”，开启工控电源行业的崭新篇章；在2000年代推出DIMENSION概念型产品线，将工控电源的体积、重量、功耗均减少了50%以上，同时，可靠性又大大提高，引领了工控行业的新一轮系统升级。

      普尔世始终坚持在设计、元器件以及生产这三个关键层面保持高度专业化，其在工控领域的专注更是融合了对“可靠”与“创新”这对矛盾组合的深刻理解。这使得不断优化的普尔世电源产品能够持续、稳定、安全亦高效地应用在工控领域，其中包括工厂自动化、过程控制和恶劣工况等领域的核心环节。

      普尔世也致力于为客户提供切实可行的应用方案。例如，电源搭配传感器、控制器、驱动产品、通讯系统；冗余系统、回路保护系统、直流不间断电源系统等应用方案。普尔世中国工程技术团队的专业服务也属于产品的一部分，已通过多年实践获得了客户的认可，值得信赖。

      2006年和2008年，普尔世电源集团被美国市场研究机构Frost & Sullivan评为电源领域的“技术领袖”和“市场领袖”，成为“工控电源的第一品牌”。 随着我风电行业的不断发展、进步与提升，普尔世电源集团（中国）也将秉承“精于电•致于心”的理念，致力将更多可靠、先进的电源技术与方案带到中国，与中国的风电行业共同成长。