傳統(tǒng)傳感器技術(shù)在風(fēng)電行業(yè)發(fā)展解析

從人類發(fā)展的早期開始，便將風(fēng)能作為一種能源使用，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們開始更加精準(zhǔn)地運(yùn)用風(fēng)能。

德國(guó)的石勒蘇益格－荷爾斯泰因州位于北海和波羅的海之間，即使在風(fēng)力不大的情況下，力士樂公司生產(chǎn)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組仍可運(yùn)行。如果風(fēng)向從西北向北變化8度，測(cè)風(fēng)儀就會(huì)把感測(cè)到的信號(hào)傳輸?shù)娇刂葡到y(tǒng)，控制偏航驅(qū)動(dòng)裝置將機(jī)艙定位到合適的位置。測(cè)風(fēng)儀包括風(fēng)速傳感器和風(fēng)向傳感器，是隨著風(fēng)電行業(yè)的發(fā)展而發(fā)展起來的。一般來說，風(fēng)速傳感器應(yīng)滿足測(cè)量范圍為0～60米／秒，誤差范圍在0.5米/秒以內(nèi)，工作環(huán)境溫度應(yīng)滿足當(dāng)?shù)貧鉁貤l件。而風(fēng)向傳感器應(yīng)滿足測(cè)量范圍為0～360度，精確度在2.5度以內(nèi)，工作環(huán)境溫度應(yīng)滿足當(dāng)?shù)貧鉁貤l件。

中國(guó)科學(xué)院電工研究所新能源組的副研究員李建林表示，“風(fēng)電行業(yè)對(duì)測(cè)量高電壓、大電流傳感器，振動(dòng)傳感器，溫度、濕度、測(cè)風(fēng)、以及壓力傳感器等產(chǎn)品應(yīng)用均會(huì)有所推進(jìn)?！逼渲?，由于電流傳感器是風(fēng)能渦輪機(jī)中轉(zhuǎn)換器必不可少的元件，在風(fēng)電行業(yè)中的應(yīng)用尤為重要。在某些逆變器內(nèi)，小型和PCB安裝電流傳感器的應(yīng)用非常廣泛。這些傳感器是轉(zhuǎn)換器閉環(huán)控制的一部分，可以確保逆變器快速反應(yīng)。當(dāng)逆變器與發(fā)電機(jī)的智能功率控制同時(shí)使用時(shí)，可以確保在風(fēng)能渦輪機(jī)啟動(dòng)之后在一個(gè)很寬的風(fēng)速范圍內(nèi)為電網(wǎng)提供持續(xù)功率，直到渦輪機(jī)在上限風(fēng)速時(shí)停機(jī)為止。為了對(duì)驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行最佳定位，各個(gè)轉(zhuǎn)換器內(nèi)的傳感器會(huì)對(duì)電流進(jìn)行連續(xù)測(cè)量，電路控制器的質(zhì)量和反應(yīng)時(shí)間最終由電流傳感器的設(shè)計(jì)和性能而確定。這就是具有小電流額定值的閉環(huán)電流傳感器廣泛應(yīng)用在風(fēng)電行業(yè)的原因。除了具有極好的線性度和精確度之外，閉環(huán)電流傳感器本身還具有高帶寬以及快速的反應(yīng)時(shí)間等優(yōu)點(diǎn)。

李建林指出，國(guó)內(nèi)的電流傳感器市場(chǎng)還有待發(fā)展，尤其是大電流傳感器技術(shù)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于國(guó)際水平。由于國(guó)內(nèi)的大電流傳感器技術(shù)相對(duì)不夠成熟，國(guó)內(nèi)風(fēng)電整機(jī)廠商在采購(gòu)大電流傳感器時(shí)，大多數(shù)會(huì)選擇進(jìn)口產(chǎn)品，由于進(jìn)口產(chǎn)品的價(jià)格往往高于國(guó)內(nèi)產(chǎn)品的價(jià)格，這在一定程度上增加了生產(chǎn)成本壓力。而在小電流傳感器技術(shù)方面，國(guó)內(nèi)的技術(shù)水平與國(guó)際水平已沒有多少差距。

由于國(guó)內(nèi)風(fēng)力發(fā)電站多設(shè)在“三北地區(qū)”（華北、東北、西北）及沿海地區(qū)，氣候相對(duì)惡劣，因此風(fēng)電機(jī)組對(duì)傳感器性能的要求較高，尤其是對(duì)加熱功能、抗震性、抗高頻電磁干擾、防極性接反（連接）及風(fēng)向指針抗沖擊和振動(dòng)等能力的要求要遠(yuǎn)高于通用傳感器的性能指標(biāo)，而潮汐發(fā)電站的機(jī)組還要求傳感器具有良好的防海水腐蝕性能。

李建林表示，傳感器在風(fēng)電行業(yè)的應(yīng)用并非僅僅局限于風(fēng)力發(fā)電行業(yè)，就我國(guó)電力行業(yè)來說，使用傳感器的場(chǎng)合非常多。在電廠、電站主要使用壓力傳感器、溫度傳感器、流量傳感器，在輸變電領(lǐng)域主要使用電壓傳感器、電流傳感器。它們大都屬于技術(shù)水平不高但對(duì)可靠性和穩(wěn)定性要求較高的通用傳感器，而技術(shù)水平要求較高的光傳感器現(xiàn)在在電力行業(yè)應(yīng)用還較少。由于電廠、電站的傳感器一般都是由機(jī)組設(shè)備廠商進(jìn)行選擇，所以國(guó)內(nèi)傳感器應(yīng)用的相對(duì)較多。輸變電領(lǐng)域則不同，相對(duì)發(fā)電領(lǐng)域，由于傳感器的一次性投入比較小，各個(gè)電網(wǎng)區(qū)域選擇品牌時(shí)對(duì)價(jià)格不是很敏感，而且使用一些比較新的技術(shù)可以提高輸變電水平，所以國(guó)外品牌的傳感器應(yīng)用比較多。”

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