来一场能源革命
日期：2008-10-19 22:20:10 来源：本站整理
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2006年1月，中国《可再生能源法》正式实施，对可再生能源的发展规划和政策都做出了具体规定。这里的可再生能源是指风能、太阳能、生物质能、地热能、海洋能等非化石能源。传统不可再生能源储量的减少以及价格的节节攀升，缩短了新能源科技与传统能源之间的成本距离，使得可再生能源更加吸引人，其中风能和太阳能作为清洁的可再生能源，越来越受到世界各国的重视。欧洲可再生能源委员会等机构在中国公布的《能源革命报告》中称：从世界范围看，通过大力发展可再生能源和提高能源使用效率，到2050年能源产业的二氧化碳排放将能减少50%。到2050年，可再生能源可以满足世界能源一半的需求。
该报告还指出：2004年至2005年，全球投向新增可再生能源的资金从300亿美元上升至380亿美元。其中，绝大部分增加额来自对太阳能及风能的大规模投资。中国完全具备大力发展可再生
能源尤其是风能和太阳能的条件和能力。到2020年，风电和太阳能光伏装机量可分别达到1.18亿千瓦和2500万千瓦，两者相加可以占2020年发电总量的9%。中国在可再生能源项目的投资也在不断增加，2007年达到了120亿美元，预计到2009年，中国将成为可再生能源投资最大的国家。
风力发电的新机遇
在全球范围内，风能的需求越来越大，近5年来，世界风能市场每年都以40%的速度增长。1997年全世界风电装机容量只有7000兆瓦，2007年已有9万兆瓦，到2010年将达到16万兆瓦。预计未来20～25年内，世界风能市场每年将递增25%。风能应用的发展对风力发电机及自动化程度提出了全新的要求，同时也为自动控制技术开辟了新的应用领域。
“国内风力发电产业的发展确实给我们带来了新的市场机遇，我们在风力发电领域积累了很多年的经验，国外很多风机设备企业都采用了我们的控制方案，国内的用户数量也在不断增加。”Beckhoff公司的韩继宁介绍说，“目前国内的风力发电机制造分为两种，一种是引进成熟机型生产，一种是自主知识产权研发，我们的风力发电解决方案在自主研发的风机制造领域占有很高的市场份额。”目前，Beckhoff基于PC的控制技术和自动化组件在风力发电机组中的应用规模达到了5MW(包括诸如北海海角等寒冷地区和内蒙等极端气候地带)。Beckhoff开放式自动化控制系统包括工业PC、I/O、现场总线组件和TwinCAT自动化软件以及成套的控制柜，这种开放性涉及到软件和硬件接口，风力发电机制造商可借助这种开放性让他们的风机系统适应不断变化的需求(初期的方案设计以及将来的低成本系统扩展或改造)。德国DeWind公司的大功率风力发电机“D8”得益于这种开放式的控制技术，引领了这一行业的发展趋势。DeWind D8直径80m的转子能够产生2MW额定功率，具有大功率输出、安静运行、良好的网络兼容性、长期使用寿命以及精美外观设计等特点。
“在额定功率为兆瓦级的大型发电机方面，为了提高输出功率，叶片长度有加长趋势，对强度的要求越来越严格。另外，叶片最高点与最低点的风速有相当大的差距，叶片因位置不同，最佳角度也不同。因此，出于安全性和发电效率的角度，桨距控制系统越来越重要。”穆格公司的Sean Gartland说。 穆格公司为富士重工业(JHI)最新的风力发电机“SUBARU 80/2.0”提供风力发电机组桨距控制系统，桨距控制系统是根据风力发电机所处环境的风力状况，改变叶片朝向的装置。目的是通过控制叶片角度，在风力较弱时提高转速，而当风力过强时则降低转速，从而以稳定的额定值发电。除这一功能外，该桨距控制系统还可在暴风时，避免风力负荷过重而导致风力发电机损坏，并且具有防振、防噪功能。该控制系统包括：实际改变叶片角度的“机电作动(EMA)单元”、控制EMA单元的“从动单元”、相当于整个系统指令部的“主驱动单元”、用于连接主驱动单元与上位控制器的“滑环”，以及检测叶片角度的传感器等。从动单元与主驱动单元安装在支撑叶片的轮毂内部，与叶片一同转动。滑环可作为与转动的主驱动单元连接的机构。
在传统电力行业拥有丰富应用经验的贝加莱公司也一直在关注着风力发电市场的飞速发展。贝加莱公司的董继鑫介绍说：“电力领域一直是我们关注的重点行业，国内风力发电市场的前景很好，虽然我们在风力发电方面起步较晚，但我们已经拥有了第一个客户，目前项目正在进行中。” 贝加莱基于PCC和工业以太网的单个风机机组控制系统方案采用贝加莱新一代X20?PCC控制系统，通过工业以太网扩展I/O和伺服驱动器以及人机操作面板，集成了系统主控、变桨距控制、偏航控制和人机操作界面显示等，“基于APROL的风场监控系统”方案是针对整个风场的数据采集和监控，而穿墙式安装的伺服驱动器ACOPOSmulti也能够满足风能行业的特殊需求。
风力发电场所处的极端地理环境和恶劣的气候条件对风力发电机组的可靠性和稳定性都有很高的要求，同样对风机设备上各种组件的安全性和使用寿命也都有特殊要求。“一个微小的零部件的损坏都会直接导致停机，而维修更换费时费力，为了保证风机运行时间比例超过99%，因此元部件必须能在恶劣的环境下稳定可靠的工作。”巴鲁夫公司的黄真说，“巴鲁夫进入风力发电行业拥有近20年的经验，提供的传感器都在DATech授权的实验室里经过严格试验，通过了在温度范围为-100～200°
;C、振动在10～50g范围内的HALT(加速寿命)等极其苛刻的测试，因此无论在电磁兼容性、电缆强度或是在短路保护等方面，都具有的极高可靠性，能保证了设备连续安全的运行。”
“风电场多变的气候条件以及要求拥有20年免维护正常运转能力对各个系统提出了极其严格的要求，威图在可再生能源，尤其是风力发电行业投入了很大精力，产品在功能、机械强度、电气特性和表面防腐方面都能够满足这个特定行业的要求。”威图的工程师说。
启动“阳光计划”
地球上没有任何一个资源能和太阳能相比，太阳所蕴含的能量可以满足几倍于整个地球对能源的需求。光伏发电技术因其节能和环保的效果，受到广泛的重视，启动开发太阳能资源的“阳光计划”将更快地促进太阳能产业的发展。从太阳能热水器、太阳能手机到太阳能光伏建筑一体化，太阳能的利用已经越来越融入人们的日常生活中。
在加利福尼亚州的克洛维斯有36个家庭通过团购的方式集体租用SolarCity公司，可以为每个家庭节省20%的成本，按照太阳能之城公司的统计，此次团购小组在未来30年将少排放430万磅的碳，相当于4536桶油。北京奥林匹克公园的建设中也采用了大量的太阳能光伏技术， Odersun AG 公司为光伏建筑一体化 (BiPV) 项目提供了专门定制的薄膜太阳能组件。北京奥林匹克公园游客中心的四个环形建筑的屋顶上安装了同心圆环发电系统，每个圆环的直径为 12.5 米，由 124 个采用玻璃膜层压板封装的无烟、光洁的薄膜组件组成。Odersun 公司为建设环形发电设备设计了不同尺寸的梯形组件，使光伏建筑一体化应用在美学上达到了新水平。
作为太阳能光伏发电系统中最重要的组件太阳能电池的产量和质量也随着先进工艺以自动化技术的应用得到大幅提高。太阳能电池制造商德国Würth Solar公司从2006年10月起开始利用CIS技术生产太阳能电池模板，可适用于各种用途，从经典的阳光收集器到屋顶及房屋正面的发电，再到整合性产品及独立性解决方案。然而在玻璃基板上制作印制电路板(PCBs)是一项艰难的工作，生产数据的有效跟踪是提高生产率并完善产品质量的保证。Würth Solar公司的模板由多层的铜/铟/硒太阳能电池串联组成，并带有4微米厚的涂层，即使在暗光条件下，它们也能保证高输出量。这对于在电池生产中从每个生产机器的基板中收集所有质量数据是很重要的。Würth Solar公司采用了无缝质量保证体系，要求以数据矩阵识别的方式将玻璃板分配到个体检测工序。质量数据在生产程序中每3个步骤或4个步骤被记录下来，数据矩阵码用来检测目前分配到已收集数据的模板是否已经处理，用数据矩阵方式防止混乱状况的出现。Würth Solar公司采用了康耐视In-Sight 5400/5100视觉系统进行生产数据的无缝跟踪，该系统能在难以识别的表面及超过2米的读码距离的进程中，检测并解译难解的代码。19个处理步骤遵循着激光、包括基底涂层应用的所谓模板“生产”以及随后的激光构造赋予模板其细胞形状。质量检查在此刻非常重要，是模板清洗后的关键生产步骤。模板有适用于600°C的CIS涂层。经过增加缓冲涂层的化学处理后，数据矩阵再次被检测。随后将氧化锌用于太阳能电池的可透光前触点完成光电二极管。在之后的最终完成阶段，将模板上转出的额外孔作为导向电子设备的触体。Würth Solar公司对康耐视产品读码的可靠性和易于操作以及AIT软件及其成果非常满意。2008年初，公司就计划使用进一步生产设备，将现在每天生产600个太阳能模板增加到近两倍的1100个模板。
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该报告还指出：2004年至2005年，全球投向新增可再生能源的资金从300亿美元上升至380亿美元。其中，绝大部分增加额来自对太阳能及风能的大规模投资。中国完全具备大力发展可再生
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风力发电的新机遇
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在全球范围内，风能的需求越来越大，近5年来，世界风能市场每年都以40%的速度增长。1997年全世界风电装机容量只有7000兆瓦，2007年已有9万兆瓦，到2010年将达到16万兆瓦。预计未来20～25年内，世界风能市场每年将递增25%。风能应用的发展对风力发电机及自动化程度提出了全新的要求，同时也为自动控制技术开辟了新的应用领域。
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“国内风力发电产业的发展确实给我们带来了新的市场机遇，我们在风力发电领域积累了很多年的经验，国外很多风机设备企业都采用了我们的控制方案，国内的用户数量也在不断增加。”Beckhoff公司的韩继宁介绍说，“目前国内的风力发电机制造分为两种，一种是引进成熟机型生产，一种是自主知识产权研发，我们的风力发电解决方案在自主研发的风机制造领域占有很高的市场份额。”目前，Beckhoff基于PC的控制技术和自动化组件在风力发电机组中的应用规模达到了5MW(包括诸如北海海角等寒冷地区和内蒙等极端气候地带)。Beckhoff开放式自动化控制系统包括工业PC、I/O、现场总线组件和TwinCAT自动化软件以及成套的控制柜，这种开放性涉及到软件和硬件接口，风力发电机制造商可借助这种开放性让他们的风机系统适应不断变化的需求(初期的方案设计以及将来的低成本系统扩展或改造)。德国DeWind公司的大功率风力发电机“D8”得益于这种开放式的控制技术，引领了这一行业的发展趋势。DeWind D8直径80m的转子能够产生2MW额定功率，具有大功率输出、安静运行、良好的网络兼容性、长期使用寿命以及精美外观设计等特点。
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“在额定功率为兆瓦级的大型发电机方面，为了提高输出功率，叶片长度有加长趋势，对强度的要求越来越严格。另外，叶片最高点与最低点的风速有相当大的差距，叶片因位置不同，最佳角度也不同。因此，出于安全性和发电效率的角度，桨距控制系统越来越重要。”穆格公司的Sean Gartland说。 穆格公司为富士重工业(JHI)最新的风力发电机“SUBARU 80/2.0”提供风力发电机组桨距控制系统，桨距控制系统是根据风力发电机所处环境的风力状况，改变叶片朝向的装置。目的是通过控制叶片角度，在风力较弱时提高转速，而当风力过强时则降低转速，从而以稳定的额定值发电。除这一功能外，该桨距控制系统还可在暴风时，避免风力负荷过重而导致风力发电机损坏，并且具有防振、防噪功能。该控制系统包括：实际改变叶片角度的“机电作动(EMA)单元”、控制EMA单元的“从动单元”、相当于整个系统指令部的“主驱动单元”、用于连接主驱动单元与上位控制器的“滑环”，以及检测叶片角度的传感器等。从动单元与主驱动单元安装在支撑叶片的轮毂内部，与叶片一同转动。滑环可作为与转动的主驱动单元连接的机构。
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在传统电力行业拥有丰富应用经验的贝加莱公司也一直在关注着风力发电市场的飞速发展。贝加莱公司的董继鑫介绍说：“电力领域一直是我们关注的重点行业，国内风力发电市场的前景很好，虽然我们在风力发电方面起步较晚，但我们已经拥有了第一个客户，目前项目正在进行中。” 贝加莱基于PCC和工业以太网的单个风机机组控制系统方案采用贝加莱新一代X20?PCC控制系统，通过工业以太网扩展I/O和伺服驱动器以及人机操作面板，集成了系统主控、变桨距控制、偏航控制和人机操作界面显示等，“基于APROL的风场监控系统”方案是针对整个风场的数据采集和监控，而穿墙式安装的伺服驱动器ACOPOSmulti也能够满足风能行业的特殊需求。
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作为太阳能光伏发电系统中最重要的组件太阳能电池的产量和质量也随着先进工艺以自动化技术的应用得到大幅提高。太阳能电池制造商德国Würth Solar公司从2006年10月起开始利用CIS技术生产太阳能电池模板，可适用于各种用途，从经典的阳光收集器到屋顶及房屋正面的发电，再到整合性产品及独立性解决方案。然而在玻璃基板上制作印制电路板(PCBs)是一项艰难的工作，生产数据的有效跟踪是提高生产率并完善产品质量的保证。Würth Solar公司的模板由多层的铜/铟/硒太阳能电池串联组成，并带有4微米厚的涂层，即使在暗光条件下，它们也能保证高输出量。这对于在电池生产中从每个生产机器的基板中收集所有质量数据是很重要的。Würth Solar公司采用了无缝质量保证体系，要求以数据矩阵识别的方式将玻璃板分配到个体检测工序。质量数据在生产程序中每3个步骤或4个步骤被记录下来，数据矩阵码用来检测目前分配到已收集数据的模板是否已经处理，用数据矩阵方式防止混乱状况的出现。Würth Solar公司采用了康耐视In-Sight 5400/5100视觉系统进行生产数据的无缝跟踪，该系统能在难以识别的表面及超过2米的读码距离的进程中，检测并解译难解的代码。19个处理步骤遵循着激光、包括基底涂层应用的所谓模板“生产”以及随后的激光构造赋予模板其细胞形状。质量检查在此刻非常重要，是模板清洗后的关键生产步骤。模板有适用于600°C的CIS涂层。经过增加缓冲涂层的化学处理后，数据矩阵再次被检测。随后将氧化锌用于太阳能电池的可透光前触点完成光电二极管。在之后的最终完成阶段，将模板上转出的额外孔作为导向电子设备的触体。Würth Solar公司对康耐视产品读码的可靠性和易于操作以及AIT软件及其成果非常满意。2008年初，公司就计划使用进一步生产设备，将现在每天生产600个太阳能模板增加到近两倍的1100个模板。
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