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新能源产业大发展下 工业自动化的市场在哪里?
http://www.31cable.com 2020-10-20 14:24:47 控制工程网
电线电缆网】讯
 工业自动化技术及设备,已经在新能源发电的系统构成、功能实现、安全运行、优化调度、电能质量保障方面得到广泛应用,并进一步推动新能源技术的发展。
  石油作为工业的主要能源,它是否能再生,一直被各界讨论。值得肯定的是,石油并非清洁型能源。一方面,出于环境生态的保护,我们不得不寻找清洁型能源来降低对大自然的破坏;另一方面,石油与美元直接挂钩,在国际形势复杂的今天,各国都希望发展新型能源,来摆脱对美元的依赖。
  中国是能源消耗大国,但随着社会经济的发展,能源结构也发生深刻变化。据统计,2018年国内非化石能源占比达14.3%,并且有望在今年达到15%。其中新型能源较为广泛的是水电、风电、太阳能以及核电。其中,工业自动化技术及设备,已经在新能源发电的系统构成、功能实现、安全运行、优化调度、电能质量保障方面得到广泛应用,并进一步推动新能源技术的发展。
  工业自动化在新能源行业的应用
  新能源产业的过去5年,在政策的刺激下,风力发电、光伏发电累积装机容量稳居世界第一。其中自动化技术与设备在新能源发电领域的应用也日趋成熟。2015年至2019年,工业自动化在新能源行业应用规模,由969.7亿上升至1099.3亿,年复合增长率为3.2%。随着新能源发电项目规模的逐年提升,工业自动化在新能源行业的应用也将迎来更加广阔的发展空间。
  自动化设备主要涵盖了控制、驱动、执行、反馈、网络5个方面,其中包括工控机、SCADA系统、DCS系统、伺服变频器、传感器、工业以太网等。在新能源发电领域,自动化技术及设备主要用于保障电力系统常规安全运行,除此之外,还承担故障检测、系统自动重构、智能决策等相关工作。
  以风力发电的自动化技术应用为例,风力发电机组下面的自控子系统,分别有变桨控制系统、偏航控制系统以及变流控制系统。由于风电场通常分布在人烟稀少、环境恶劣地区,集中管理难度大,人工运维的效率很低。所以,自动化技术主要用于电场区域化集中控制,对区域内个电场集中进行数据采集、监视、控制和优化,保证风电场的安全性、可靠性和经济性,以减少电场运营的人力成本。
  风电调度自动化系统结构(来源:头豹研究院)
 
  在光伏领域,自动化系统主要用于光伏电站的电池阵列、汇流箱、逆变器、箱式变电站等一次设备进行实时监测和控制,实现设备数据采集、解析、处理、事件记录、存储,并通过各种样式的图表、趋势、报表呈现电站的运行情况,对电站数据进行实时监控。
  光伏自动化系统架构(来源:头豹研究院)
 
  自动化设备的智能化挑战
  从风电、光伏等行业看出,除了风电机组本体的运行控制外,自动化技术在新能源产业的应用中,主要还是解决设备的维护和检测上。无论是风电场、还是光伏发电,设备一旦失效,就会影响整个机组系统的正常工作,导致系统整体服务中断。系统的失效,最主要的原因在于认为操作失误造成。为此,自动化设备在新能源产业的价值,则体现可靠性和人力成本两方面。
  控制系统对发电站运行的检测、控制、优化至关重要。风向风速传感器、转速转角传感器、振动传感器、温度传感器等设备,大量应用于新能源产业中。随着工业化、信息化融合更加紧密,新能源发电的控制系统技术作为自动控制层的核心,面临这智能化的挑战。
  当前,风电机组的检测和防护方面,给自动化技术和设备提出新的需求。如机组的振动、变形等状态检测和控制,海上风机的锈蚀检测与防护等等。未来的新能源产业,需要在工业云平台、大数据平台等智能化平台辅助下,控制系统具有更精准的检测能力,更强大的数据分析能力和数据传输能力。
  新能源产业的自动化市场出路
  总体上,随着自动化技术的不断成熟,自动控制系统不仅满足主动控制需求,对被动控制需求的开发也不断优化。北京四方、国电南瑞等企业,早期引进西门子、ABB品牌系统后,通过吸收研究,逐渐研发出自己的电力自动化系统。
  在细分的领域上,新能源产业里面,自动化企业作为设备供应商,为新能源企业提供核心部件。近年来,风电、光伏发电项目,通常采用EPC总承包管理模式,即“工程设计-采购-施工总包模式。”以风电为例,风电开发商通过招标选择风电整机制造商,风电整机制造商负责工程设计、采购和施工全过程,其中包括自动化技术与设备。实际操作中,风电整机制造商,通过向自动化企业采购控制系统、传感器、连接器、大功率伺服变频器等等设备,进行整体的系统集成。
  EPC总承包管理模式(来源:头豹研究院)
 
  作为风电整机制造商的部件供应商,自动化企业在细分领域的耕耘尤为关键。无论是风电、还是光伏电场,都地处人烟稀少地区,甚至在环境较为恶劣的地方。如国内大西北地区,沿海的无人岛屿等等。这种特殊的环境,自动化设备需要具备的抗风沙、耐高温、防腐蚀等等功能。为此,自动化企业提供的部件,不仅要具备高效性,和长寿命的特点,还需要根据现场特殊环境,提供对应的解决方案。
  结语
  发展新型能源,既有环境保护因素,也有国际环境因素。值得肯定的是,新能源产业的发展是大势所趋。不过,虽然国内自动化技术基本成熟,但是仍不能很好满足实际应用。新能源产业自动化设备智能化课题,仍然有待于继续研究。
  业内人士指出,首先,国内自动化技术经过十几年发展,设备故障率在5%以下,运行稳定性较高;其次,在风电、光伏行业,自动化设备更多的属于辅助设备,在提高发电率及发电厂运行监控上发挥重要作用;再次,满足新能源电场的高效率运行,工业云、大数据、人工智能与传统自动化探索,是未来自动化在新能源产业的市场出路。
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