石油作為工業(yè)的主要能源，它是否能再生，一直被各界討論。值得肯定的是，石油并非清潔型能源。一方面，出于環(huán)境生態(tài)的保護，我們不得不尋找清潔型能源來(lái)降低對大自然的破壞；另一方面，石油與美元直接掛鉤，在國際形勢復雜的今天，各國都希望發(fā)展新型能源，來(lái)擺脫對美元的依賴(lài)。

中國是能源消耗大國，但隨著(zhù)社會(huì )經(jīng)濟的發(fā)展，能源結構也發(fā)生深刻變化。據統計，2018年國內非化石能源占比達14.3%，并且有望在今年達到15%。其中新型能源較為廣泛的是水電、風(fēng)電、太陽(yáng)能以及核電。其中，工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)及設備，已經(jīng)在新能源發(fā)電的系統構成、功能實(shí)現、安全運行、優(yōu)化調度、電能質(zhì)量保障方面得到廣泛應用，并進(jìn)一步推動(dòng)新能源技術(shù)的發(fā)展。

工業(yè)自動(dòng)化在新能源行業(yè)的應用

新能源產(chǎn)業(yè)的過(guò)去5年，在政策的刺激下，風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電累積裝機容量穩居世界第一。其中自動(dòng)化技術(shù)與設備在新能源發(fā)電領(lǐng)域的應用也日趨成熟。2015年至2019年，工業(yè)自動(dòng)化在新能源行業(yè)應用規模，由969.7億上升至1099.3億，年復合增長(cháng)率為3.2%。隨著(zhù)新能源發(fā)電項目規模的逐年提升，工業(yè)自動(dòng)化在新能源行業(yè)的應用也將迎來(lái)更加廣闊的發(fā)展空間。

自動(dòng)化設備主要涵蓋了控制、驅動(dòng)、執行、反饋、網(wǎng)絡(luò )5個(gè)方面，其中包括工控機、SCADA系統、DCS系統、伺服變頻器、傳感器、工業(yè)以太網(wǎng)等。在新能源發(fā)電領(lǐng)域，自動(dòng)化技術(shù)及設備主要用于保障電力系統常規安全運行，除此之外，還承擔故障檢測、系統自動(dòng)重構、智能決策等相關(guān)工作。

以風(fēng)力發(fā)電的自動(dòng)化技術(shù)應用為例，風(fēng)力發(fā)電機組下面的自控子系統，分別有變槳控制系統、偏航控制系統以及變流控制系統。由于風(fēng)電場(chǎng)通常分布在人煙稀少、環(huán)境惡劣地區，集中管理難度大，人工運維的效率很低。所以，自動(dòng)化技術(shù)主要用于電場(chǎng)區域化集中控制，對區域內個(gè)電場(chǎng)集中進(jìn)行數據采集、監視、控制和優(yōu)化，保證風(fēng)電場(chǎng)的安全性、可靠性和經(jīng)濟性，以減少電場(chǎng)運營(yíng)的人力成本。

在光伏領(lǐng)域，自動(dòng)化系統主要用于光伏電站的電池陣列、匯流箱、逆變器、箱式變電站等一次設備進(jìn)行實(shí)時(shí)監測和控制，實(shí)現設備數據采集、解析、處理、事件記錄、存儲，并通過(guò)各種樣式的圖表、趨勢、報表呈現電站的運行情況，對電站數據進(jìn)行實(shí)時(shí)監控。

自動(dòng)化設備的智能化挑戰

從風(fēng)電、光伏等行業(yè)看出，除了風(fēng)電機組本體的運行控制外，自動(dòng)化技術(shù)在新能源產(chǎn)業(yè)的應用中，主要還是解決設備的維護和檢測上。無(wú)論是風(fēng)電場(chǎng)、還是光伏發(fā)電，設備一旦失效，就會(huì )影響整個(gè)機組系統的正常工作，導致系統整體服務(wù)中斷。系統的失效，最主要的原因在于認為操作失誤造成。為此，自動(dòng)化設備在新能源產(chǎn)業(yè)的價(jià)值，則體現可靠性和人力成本兩方面。

控制系統對發(fā)電站運行的檢測、控制、優(yōu)化至關(guān)重要。風(fēng)向風(fēng)速傳感器、轉速轉角傳感器、振動(dòng)傳感器、溫度傳感器等設備，大量應用于新能源產(chǎn)業(yè)中。隨著(zhù)工業(yè)化、信息化融合更加緊密，新能源發(fā)電的控制系統技術(shù)作為自動(dòng)控制層的核心，面臨這智能化的挑戰。

當前，風(fēng)電機組的檢測和防護方面，給自動(dòng)化技術(shù)和設備提出新的需求。如機組的振動(dòng)、變形等狀態(tài)檢測和控制，海上風(fēng)機的銹蝕檢測與防護等等。未來(lái)的新能源產(chǎn)業(yè)，需要在工業(yè)云平臺、大數據平臺等智能化平臺輔助下，控制系統具有更精準的檢測能力，更強大的數據分析能力和數據傳輸能力。

新能源產(chǎn)業(yè)的自動(dòng)化市場(chǎng)出路

總體上，隨著(zhù)自動(dòng)化技術(shù)的不斷成熟，自動(dòng)控制系統不僅滿(mǎn)足主動(dòng)控制需求，對被動(dòng)控制需求的開(kāi)發(fā)也不斷優(yōu)化。北京四方、國電南瑞等企業(yè)，早期引進(jìn)西門(mén)子、ABB品牌系統后，通過(guò)吸收研究，逐漸研發(fā)出自己的電力自動(dòng)化系統。

在細分的領(lǐng)域上，新能源產(chǎn)業(yè)里面，自動(dòng)化企業(yè)作為設備供應商，為新能源企業(yè)提供核心部件。近年來(lái)，風(fēng)電、光伏發(fā)電項目，通常采用EPC總承包管理模式，即“工程設計-采購-施工總包模式。”以風(fēng)電為例，風(fēng)電開(kāi)發(fā)商通過(guò)招標選擇風(fēng)電整機制造商，風(fēng)電整機制造商負責工程設計、采購和施工全過(guò)程，其中包括自動(dòng)化技術(shù)與設備。實(shí)際操作中，風(fēng)電整機制造商，通過(guò)向自動(dòng)化企業(yè)采購控制系統、傳感器、連接器、大功率伺服變頻器等等設備，進(jìn)行整體的系統集成。

作為風(fēng)電整機制造商的部件供應商，自動(dòng)化企業(yè)在細分領(lǐng)域的耕耘尤為關(guān)鍵。無(wú)論是風(fēng)電、還是光伏電場(chǎng)，都地處人煙稀少地區，甚至在環(huán)境較為惡劣的地方。如國內大西北地區，沿海的無(wú)人島嶼等等。這種特殊的環(huán)境，自動(dòng)化設備需要具備的抗風(fēng)沙、耐高溫、防腐蝕等等功能。為此，自動(dòng)化企業(yè)提供的部件，不僅要具備高效性，和長(cháng)壽命的特點(diǎn)，還需要根據現場(chǎng)特殊環(huán)境，提供對應的解決方案。

結語(yǔ)

發(fā)展新型能源，既有環(huán)境保護因素，也有國際環(huán)境因素。值得肯定的是，新能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展是大勢所趨。不過(guò)，雖然國內自動(dòng)化技術(shù)基本成熟，但是仍不能很好滿(mǎn)足實(shí)際應用。新能源產(chǎn)業(yè)自動(dòng)化設備智能化課題，仍然有待于繼續研究。

業(yè)內人士指出，首先，國內自動(dòng)化技術(shù)經(jīng)過(guò)十幾年發(fā)展，設備故障率在5%以下，運行穩定性較高；其次，在風(fēng)電、光伏行業(yè)，自動(dòng)化設備更多的屬于輔助設備，在提高發(fā)電率及發(fā)電廠(chǎng)運行監控上發(fā)揮重要作用；再次，滿(mǎn)足新能源電場(chǎng)的高效率運行，工業(yè)云、大數據、人工智能與傳統自動(dòng)化探索，是未來(lái)自動(dòng)化在新能源產(chǎn)業(yè)的市場(chǎng)出路。