自动化 随风而动——中国风电自动化市场分析与展望

风能作为一种清洁的可再生能源，因蕴量巨大越来越受到世界各国的重视。的风能储量约为2.74×109MW，其中可利用的风能为2×107MW，比地球上可开发利用的水能总量还要大10倍。中国风能储量很大、分布面广，仅陆地上的风能储量就有约2.53亿千瓦。
        2009年，中国经济增长开始放缓，自动化市场也难独善其身。业内厂商越来越重视高增长的细分市场。而风电由于克服技术和应用的难题，度过之前的瓶颈期，目前规模呈现爆发性增长趋势。在目前经济危机蔓延的情况下，由于中国对基础设施建设的强劲内需，未来中国风电市场将保持持续增长。广阔的市场空间和高速的增长使得该行业愈加引人注目。
中国风电行业发展概况
        截止2008 年，中国除中国台湾省外已累计安装风电机组 11,600 多台，装机容量约 1,215.3 万 kW，分布在 24个省（市、区）。与 2007 年累计装机 590.6 万 kW相比，2008 年累计装机增长率为 106%；分布区域更为广泛，重庆、江西和云南三省市进入风电投资；装机超过 100 万 kW 的地区有内蒙古、辽宁、河北和吉林等四个省区。
        据*透露，截至6月底全国风电并网装机1181万千瓦，同比增长101%。2009年上半年我国风电设备业的快速增长，一方面与国家的政策扶持有关，比如4万亿元经济刺激计划和装备业调整振兴规划;另一方面，也与终端需求的回升有关，数据显示，目前国内有1230万千瓦风电项目批复在建。预计2010、2011年增速会稍有回落，但增长速度也将达到60%以上。
        风电发展到目前阶段，其性价比正在形成与煤电、水电的竞争优势：风力发电能力每增加一倍，成本就下降15%，近几年世界风电增长一直保持在30%以上。随着中国风电装机的国产化和发电的规模化，风电成本可望再降。因此风电开始成为越来越多投资者的逐金之地。根据我国《可再生能源中长期发展规划》，到2020年我国可再生能源在能源结构中的比例争取达到16%，其中风电将达到3000万千瓦。据统计，去年我国风电新增装机容量344.9万千瓦，在新增*中占17.2%，排名*三位；累积装机容量达到605万千瓦，排名*五位。 
风电制造企业及竞争状况
        风力发电的快速发展，在范围内催生了一个庞大的风能产业。据风能理事会统计，目前范围内的风力发电就业人口约23万，市场规模超过370 亿美元。一批的风电企业逐渐浮出水面，如丹麦维斯塔斯公司、西班牙歌美飒、美国通用电气、德国Enercon公司、印度苏司兰、西门子（丹麦），以及德国的Nordex、Repower、西班牙Acciona和中国的金风公司等已经成为世界风能设备提供商，并连续10年占据了市场90%以上的份额。而阿尔斯通、阿海珐等能源设备制造商近来也纷纷宣布要进军风力发电市场，旨在从中分享风能市场的大蛋糕。
        2008 年新增*：中国内资与合资企业产品占 75.6%。华锐风电的份额zui大，占新增总装机的 22.5%，内资与合资企业产品的 29.7%。外资企业产品占 24.4%，丹麦 Vestas 的份额zui大，占新增总装机的 9.6%，外资企业产品的 39.3%。
        2008 年累计*：中国内资与合资企业产品占 61.8%，内资与合资企业的累计*超过外资企业，金风科技的份额zui大，占累计总装机的 21.6%，内资与合资企业产品的 35%。 外资企业产品占 38.2%，西班牙 Gamesa 的份额zui大，占累计总装机的 12.8%，外资企业产品的33.4%。

风电行业自动化市场预测
        2008年，风电行业自动化产品市场规模为26.9亿人民币，其中变频器金额zui大，市场规模为17.3亿人民币，占整体自动化市场比重为64.4%。随着2009年风电市场的爆发式发展，2009年风电自动化也迎来井喷式的发展。以这样的速度计算，未来风电行业自动化市场将会以每年超过10亿的规模增长。
        中国新能源战略开始把大力发展风力发电设为重点。按照国家规划，未来15年，全国风力发电装机容量将达到2000万至3000万千瓦。以每千瓦装机容量设备投资7000元计算，未来风电设备市场将高达1400亿元至2100亿元。
        目前国外的主流机型为1.5兆瓦和2兆瓦至3兆瓦，并已研制出5兆瓦的样机。近年来，我国风电机组单机容量也从600千瓦逐步走向兆瓦级，具备1.5兆瓦以上机型生产能力的企业将具有更强的市场竞争力。与之相配套，大型风电叶片也将具有广阔的市场前景。以前，我国兆瓦级风电叶片的生产技术和关键设备主要从国外引进。近年来，越来越多的企业意识到了自主开发的重要性，为我国风电产业做出积极贡献。

        随着风电机组容量的扩张，风电设备对自动化产品的要求越来越高，如，自动化产品控制器的响应速度，SCADA系统的监控技术，现场总线的通信速度，伺服电机等自动化产品的控制程度。另外，国产化是风电行业的重要趋势。国产自动化厂商若要在风电领域占有一席之地，也要加强和提高自己的自动化技术水平，才可以与国外自动化厂商在风电行业展开激烈竞争。
        自动化产品是风电设备的重要组成部分，整个行业的自动化产品市场也有几个亿的空间，并且，风电行业的快速发展，直接带动了自动化产品在该行业的市场容量。

自动化产品应用状况
        控制器、HMI、伺服、变频器、传感器等自动化产品都在该行业有比较广泛的应用。
控制器
        目前，中国国内风电行业使用的控制器是PLC和控制器（PC-Based）做风机的主控系统。但是，PLC的模块需要单独开发。
PLC主要应用于风机的机舱里和机座下，分别起变桨和偏航控制，隶属一套控制系统，两台PLC之间通过现场总线进行通信。以PLC组成的风机主控系统硬件由模块构成，控制室有足够的空间保证测量和操作的安全性，PLC控制器之间通过光缆连接，以网络协议方式进行通讯，设置上位机控制、检测、管理，以数据库程序编写友好界面。
        除了PLC做控制器，风电行业还应用控制器。控制器提供商主要有Bachmann、Mita、Phoenix、Beckhoff以及Windtec。
技术成熟的大型风机供应商，如Vastas和Gamesa公司，有自主研制的风机控制器，这种控制器适合其自身风机的设计要求，兼容性和稳定性更强。
HMI
        HMI在风电行业中的应用有两种：一种用于风机监控，包括HMI硬件产品，与机舱中的PLC直接相连，实现就地人机对话的彩色触摸屏装置；还包括HMI SCADA软件，每台风机均需一套SCADA系统，用于监控风机运行中的各类参数。另外一种是对风场的监控，通常使用大型SCADA，称作*监控系统。
        在风电行业中，SCADA系统主要是做环境监测与控制。风机的运行环境监测要在SCADA系统内完成，以避免外界的条件影响，比如，温度变化等，此外还有发电机和分布式I/O的监控。SCADA系统里，现场总线和以太网也被应用其中，起到通信的作用。
传动
        风电机组的变频器和逆变器主要应用于发电机的并网，功率和技术保护要求较高，目前应用在风电机组中的变频器和逆变器品牌主要是ABB、艾默生和阿尔斯通。
        变频器在风电行业传动系统中的两个应用点，一是连接发电机；二是应用于双馈电机，起同向、同频、同压的作用。
运动控制
       伺服电机在风电行业中的应用都在变桨系统中，是对桨叶的控制。通常一个变桨系统附带三台伺服电机，每台伺服电机控制一个桨叶，做变桨控制使用。
        目前国内的风机制造商还没有变桨系统的自主研发能力，提供变桨系统的主要是LUST和SSB。技术成熟的国外风机制造商则提供自制变桨系统。
编码器
        风机制造商对于编码器的使用比较谨慎，通常采购进口品牌。应用于风电行业的编码器品牌多为林德和堡盟。
        编码器在风机中的应用主要体现为：（1）变桨位置测量（液压变桨用直线位移测量）；（2）液压变桨控制，电气偏航控制；（3）电气偏航变桨控制；（4）机头滑环；（5）发电机速度反馈
        风机是编码器在传统机械应用外的又一增长点，通常一台风机要安装5个以上的编码器。根据变桨系统的不同，编码器的在变桨中的应用数量也不同。