埃斯倍风电娄建宏：风场的故障次数中变浆系统会占到25%左右

2018年10月17日-19日，2018北京国际风能大会暨展览会（CWP 2018）在北京新国展隆重召开。本次大会由中国可再生能源学会风能专业委员会、中国循环经济协会可再生能源专业委员会、全球风能理事会、中国农业机械工业协会风力机械分会、国家可再生能源中心和中国电子信息产业发展研究院（赛迪集团）六大权威机构联合主办。

埃斯倍风电科技（青岛）有限公司风电后市场业务总经理娄建宏在“风电场运行维护论坛”中发表主旨演讲，演讲主题为《SSB关于大幅提高后备电源寿命的方案，后备电源在线检测方案及手持式检测仪的应用》。

他在演讲中表示，变浆系统的成本在风机总成本只占3%左右，而根据有关数据的统计，风场的故障次数中，变浆系统的故障次数会占到25%左右，也就是四分之一，而因为变浆次数导致变浆停机占到总体的故障情景时间的三分之一左右，所以说风电的经济效益效率保守估计是25%，风机的飞车事故绝大部分是由于这个失效导致的。

以下为发言实录：

娄建宏：各位领导，各位同仁大家下午好，那么非常高兴有这样一个机会，能够分享一下SSB公司在27年里面积累的一点点经验，那么说到变浆系统，我们会问变浆系统的价值在哪里，这边有几个数字可以简略的了解一下，那么首先其实变浆系统的成本占到风机总成本的只有3%左右，而根据有关数据的统计，风场的故障次数，变浆系统的故障次数会占到25%左右，也就是四分之一，而因为变浆次数导致变浆停机占到总体的故障情景时间的三分之一左右，所以说风电的经济效益效率我们保守估计是25%，风机的飞车事故绝大部分是由于这个失效导致的，而变浆后备电源的部分是由这个而导致的。基于以上变浆系统价值，我们说对过去变浆系统的运行过程中存在的一些问题进行了总结，包括系统设计问题，包括后备电源的问题以及零部件换代升级，还有智能管理和监控的问题，那么对于以上这四部分的问题，其实对于系统长期的问题我们主要是做大改动，也就是猛药，一劳永逸的解决这个问题。

第二点就是集中的问题，包括比如说后备电源这部分，那么我们采用的是这种中型改造，通过循序渐进的方式使风机渐入佳境，还有偶发的问题，我们通过一些换代升级，进行风机的保健，使风机达到延年益寿的目的。另外就是对于智能监控的问题，我们通过一些加装，加装一些额外的系统或者零部件来实现主动控制和提前预防，从而达到防患于未然。

那么今天我想给大家分享的是两个部分，一部分就是对于局部集中的问题，也就是中型改造，后备电源过去的一些做法和一些技术的积累，另外还有一部分就是对于智能管理和监控问题的一些应用，那么其实提到变浆系统改造，我们说关键点其实总结起来无非就是三点。

第一点如何更加安全，第二点如何更加可靠，第三点如何更省钱，也就是从经济上面更省钱，那么第一点就是说对于这个关键点之一，如何保证更安全，其实综合起来呢，就是要有一个风险的控制能力，说到这里呢有必要简单介绍一下SSB公司，那么SSB公司，德国公司在1970年成立，1972年的时候开发出了第一款专业用途的驱动器，那么同时在1992年荷尔蒙先生发明了第一套系统，从液压变浆变成了电动变浆，所以称为电动变浆之父。第一套3.6兆瓦以及7兆瓦双驱，海上也是由SSB提供的。包括可能国内第一套超级电容系统，当时也是SSB提供的，所以说基于这几点，包括我们作为电动变浆发明人，包括海上系统和应用经验，同时我们是全球唯一具有领先的变浆系统核心技术，还有驱动器的核心技术，包括后备电源技术的整体综合的一个供应商，另外我们在全世界各地有超过四万台风机在全球运行，非常高兴的是到现在为止没有一台风机导致事故，所以从品牌、经验和声誉保证这个风险完全可控。

第二点就是从这个可靠性来看，如何保证变浆系统改造的可靠性，其实很简单的方式就是用数据来说话，那么众所周知，今天龙源的张主任也介绍了电池的介绍，早期可能很多作为这个电源，而后续逐渐开始采用超级电容作为后备电源，今天主要说一下超级电容这方面。从原理来看，其实跟电池相区别的，电池属于电化学的范畴，这个是属于物理学的范畴，所以从这个理论上来讲，超级电容的寿命确实要远远的高于这个铅酸蓄电池，根据我们的研究其实最主要的因素无外乎两点，第一点就是温度，我们其实就是在一些北方地区，很多这个推荐用超级电容，因为超级电容它是不怕冷的，但是确实怕热，高温会导致这个失效，另外东西对于电压特别敏感，当超过这个标准电压时它就会导致电解也分解，寿命就会大大缩短，当然我们说每一个电容电压如果超标，那么会导致整个电容模组的失效，所以说我们就要问一个问题，如何去保证这个控制电容的过压，第一个就是单体选型，第二个就是模组设计，还有就是它的充电设计，就是充电器本身，另外大的来讲就是这个本身。首先我们来看单体选型这一块，我们会选择不同品牌的超级电容，但是我们会选择同一种标准验证。

大家可以看到横轴是一个持续的试验时间，纵轴是它的一个变化率，那么我们会选择在所有标准验证后的性价比最高的产品，这个一会儿我会说到，我们本身来讲就是做超级电容的单体以及电容模组试验方面做了一些工作，选完电体以后，我们会对这个电容模组进行设计，可以根据不同的风机型号和品牌去设计专用的电容模组，或者75伏或者240伏或者其他，同时我们会内置这种电路，设计寿命基本在25摄氏度范围之内，是十年的设计寿命，同时对于电容模组的筛选，包括验证制造方面，首先在选择单体的时候我们会进行严格的选型配对，也就是在同一批次所有电容单体里面基本一致的电容单体，另外我们会对这个电容单体进行升级优化，使之能够适应变浆系统的振动以及旋转的环境，对于这种电路设计，这里面其实包括非常重要的就是对它的设计均压，包括主动的均压的设计，以及被动均压的设计。

这样能够达到在均压本身做出最佳匹配，这就是本身能耗的问题，另外就是说模组单体布局和结构的优化，我们保证在模组内部的温升不会高于5摄氏度，这就是保证了电容单体，比如说中间的部分和外围的部分温升不会超过五度，这个非常重要，当然还有PACOM国际大厂的生产，以及将近十年的设计和应用经验，对于充电部分，充电器我们采用的是UCC充电器，其实它最主要的特点就是我们会设置三段不同的充电电流，在这个接近额定电压的时候改成小电流充电，避免充大了还有一点很重要的就是我们每一个超级电容模组都在实时的在线检测，电容极这些检测，我们都能实时在线检测，还有这个容量测量，这个也是独有的功能，对于这个箱体的系统设计，首先我们会采用充电器会隔离，其实对于这个通风设计，另外对于箱体的防疲劳和减震，都会有非常具体的一些技术上的要求和做法。

当然值得庆幸的就是说我们在河北张家口是某品类的1.25兆瓦，我们在2018年做了一次检测，大家可以看到下面的数据，它的内阻现在是145，其实剩余值是符合要求的，但是看内阻已经超出了两倍，所以这个已经是不符合要求的，所以大家可以看到其实本身已经超过十年的一个寿命，虽然溶质可以，内阻超标，在这种情况下这个本身还是安全的，可以建议客户更换这个模组了，这个是真正达到十年的使用产品。

另外我们对于电容的行业测试，实际上行业标准是在一千五百小时左右，就是认定你是一个基本合格的产品，那么我们在做这个寿命测试的时候，在65摄氏度可以做两次，高温老化试验持续4500小时，相当于13年寿命，这是比较值得自豪的一点，寿命测试方面是唯一可以直接做到寿命末端的一个产品，当然我们在风场对一些风机品牌类型我们也做了一些风机改造实际应用案例，采用的电容基本上有75伏的，120伏的，240伏的，包括对它箱体结构布局的一些改进，充电单元的一些改进，包括对通风社的改进，进而去解决风场业主之前面临的一些蓄电池的问题。但这些案例我就大体过一下，那么第三点其实就是说对于经济性而言，就是说前面安全性保证了，可靠性保证了，经济性如何保证，在这样的前提下来保证最低的成本。

如何做到？SSB是如何做到的，第一点首先我们刚才提到的变浆系统以及核心部件的综合研发能力保证方案的先进性，通过技术创新降低成本。第二个对后备电源电池和电容的多年专项研究保证在控制改造风险的同时降低冗余设计，通过经验控制成本。全球供应链和量的优势保证议价能力，以量换价。零部件国产化，通过采购渠道降成本，本地化的服务和技术支持团队保证迅速的响应，通过降低维保费用降低成本。

那么说完这个改造，之前的这部分局部改造以后，我把智能监控这一块再给大家简单介绍一下，我们这一块其实分两种，一种是我们对于后备电源电池的一个在线监控，还有一部分就是离线监控，其实上半段张主任提到对电池这样一个研究的问题，其实SSB我们在2011年的时候做了一个坚持，维持了两年的项目，也就是我们在全国收集大量的上万节的电池，旧电池，包括风机在用的电池，我们收集回来，我们在青岛的电化学实验室对电池进行解剖，解剖之后把所有的数据汇总，分析，其实得出来的结论是存在这样一个问题，首先就是说它这个有大部分电池更换下来的电池，它其实是仍然可以使用的，它的健康状态依然在80%以上，这是非常大的一种浪费，两年、三年换一次，还有一部分就是在用的风机电池两年或者三年的电池，业主已经在用，但是部分电池失效了，但是用的过程中会产生非常大的安全隐患，所以这是整个对于铅酸电池做的专项研究，通过这些所有的数据和分析，我们总结出电池容量和它内阻之间的对应关系，通过这样一个设计原理，我们研发了，我们叫BPMM- 2，也就是电池的健康状态，它的硬件非常简单，一共最高五个模块，包括一个主站和三个从站，包括在线模块，硬件就实现了。

这个是我们采用的改造过程中采用的两千制的方式，电源和这个线，我们会在轮毂里面采到的信号传到机舱，在机舱里面传到主控，这样的话我们实现了通讯的一个设计，我们对于电池健康状态这样一个SOH值，最主要是交流内阻，包括它的电压、温度、放电电流和充电电流，通过这些采集来在我们的模块里面对数据按照它原有的设计模型进行比对，最终我们得出百分比，显示出来其实很简单，就是通过33种颜色显示，绿色部分就是80%以上，就是你的电池可以继续使用，不论是你现在用了三年或者四年，或者五年，只要它在80%以上，可以继续使用它，不需要更换，如果低于80%，我建议业主可以开始考虑进行蓄电池的储备，如果低于60%马上停机，要更换蓄电池，所以本身解决了一个智能监控的问题。

这是一个智能监控中心包括风场所有的风机数据都可以在这样的页面上显示出来，它其实会显示三个叶片，三个轴，一二三整个轴的监控状态，包括模块本身的监控状态，同时在如果电池出现裂化以后，我们通过数据表可以追溯电池从开始装上到最终失效，这个过程中经历了哪些变化，这些数据你是可以追溯到的。所以说这就实现了第一就是这个监控模块，可以实现一个自动测量，不需要我们的这个业主再去爬风机测量这个事情，可以实现自动测量，另外就是实现在线测量，还有就是安装非常非常简单，非常简单，改造的部分非常少，而且可以跟主控不用做任何联系，我们是单独的一套系统，除了在线的以外，有些业主可能说预算很有限，我们不可能每台风机都装一台，那么根据客户的需求，我们同时开发了守时版的这样一个电池电容检测仪，同样可以测电池，可以测电容，这个产品就是说它的应用非常广，电池也可以测，电容也可以测，包括你可以测整个轴的，一个轴一个叶片的内阻情况，而不单单是像我们之前的一些内阻测试仪，这个非常非常小，你可能只能测四节电池，所以这个部分就实现了一个离线状态的监控。

那么当然其实说到这一块，每一次这个新产品面世都包含了很多东西，可能代表了客户的期待，代表了技术的革新，代表了这个技术研发人员的追求，包括代表了每个市场和销售人员的底气，更代表了行业进步和探索精神，希望这些应客户需求而生，倾注了心血和努力，也是这次风展最新推出的，欢迎大家随时到我们的展台去参观，交流，或，谢谢大家。