风力发电领域PLC控制系统的升级改造方案

胡玉辉¹         席振威²

（1.国华爱依斯（黄骅）风电有限公司   2.华锐风电科技（集团）股份有限公司）

摘要：我国风能资源丰富，风能储量和可开发量都居世界首位，其中10m高陆地可开发风能储量2.5亿kW，海上风能储量7.5亿kW，总计10亿kW ^[1]。从装机容量细分结构情况来看，2021年我国陆上风力发电装机容量为30209万kW，占装机容量的92%；海上风力发电装机容量为2639万kW，占装机容量的8%^[2]。

按照国务院2014年11月印发的《能源发展战略行动计划》，随着国家加快构建清洁、高效、安全、可持续的现代能源体系，风力发电作为新能源开发利用中最成熟的一门技术，如何更加高效、可持续的利用成为其中关键。

随着全行业的产品升级迭代和技术进步不断推动的老旧机组改造升级，主控系统作为风力发电众多系统中，最为重要的系统之一，过时的控制系统竞争能力不断减弱，逐渐无法满足更加复杂的风电机组在通讯、处理速度、功能扩展、冗余设计等方面的指标要求。

本文基于机组需求分析、硬件对比、控制系统升级方案、风场实际效果验证等方面，主要介绍ABB KT98/97系统升级为Bachmann MC205控制系统的改造，为提高机组稳定运行提供有力支持。

关键词：风力发电机组；PLC；主控系统升级

1   概述

1.1 研究背景

采用双馈变速恒频发电系统的1.5MW大型风力发电机组，作为国内主流风力发电机型，已装机量近8000台，是国内已装机量最多的机型^[3]。此款机型使用了当时先进的ABB 90系列控制系统。经过多年的运行，出现控制器老化，故障率高，厂家部分器件停产等诸多问题，严重限制机组软件扩展能力，增加实际维护成本，这就要求风电场逐步淘汰落后的控制系统，PLC的升级改造势在必行。

巴赫曼公司在全球风力发电设备自动化领域处于领先地位，在风力发电控制系统中拥有超过40%的市场份额。分析PLC产品参数指标，巴赫曼PLC产品响应速度快,存储内存容量大，系统具备多重冗余功能、工作温湿度范围宽泛，适用各种复杂工况环境，与ABB控制系统相比拥有巨大的优势。由此，本次选取工控行业中最为高端，在风电领域居于领先地位的Bachmann MC系列替换ABB 90系列控制系统，为风电场安全可靠运行提供保障，更能为机组的发电能力提供强有力的技术支撑。

1.2 研究意义

  本文主要方向为主控制系统的升级改造，使发电机组拥有更大的数据存储能力、更强的工况适应性和较低的故障率，以满足风机后续开发等带来的应用要求，为风力发电机组安全高效、可持续运行提供保障。

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