從人類(lèi)發(fā)展的早期開(kāi)始,便將風(fēng)能作為一種能源使用,隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,人們開(kāi)始更加精準地運用風(fēng)能。
德國的石勒蘇益格-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(lè )公司生產(chǎn)的風(fēng)力發(fā)電機組仍可運行。如果風(fēng)向從西北向北變化8度,測風(fēng)儀就會(huì )把感測到的信號傳輸到控制系統,控制偏航驅動(dòng)裝置將機艙定位到合適的位置。測風(fēng)儀包括風(fēng)速傳感器和風(fēng)向傳感器,是隨著(zhù)風(fēng)電行業(yè)的發(fā)展而發(fā)展起來(lái)的。一般來(lái)說(shuō),風(fēng)速傳感器應滿(mǎn)足測量范圍為0~60米/秒,誤差范圍在0.5米/秒以?xún)?,工作環(huán)境溫度應滿(mǎn)足當地氣溫條件。而風(fēng)向傳感器應滿(mǎn)足測量范圍為0~360度,精確度在2.5度以?xún)?,工作環(huán)境溫度應滿(mǎn)足當地氣溫條件。
中國科學(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)對測量高電壓、大電流傳感器,振動(dòng)傳感器,溫度、濕度、測風(fēng)、以及壓力傳感器等產(chǎn)品應用均會(huì )有所推進(jìn)?!逼渲?,由于電流傳感器是風(fēng)能渦輪機中轉換器必不可少的元件,在風(fēng)電行業(yè)中的應用尤為重要。在某些逆變器內,小型和PCB安裝電流傳感器的應用非常廣泛。這些傳感器是轉換器閉環(huán)控制的一部分,可以確保逆變器快速反應。當逆變器與發(fā)電機的智能功率控制同時(shí)使用時(shí),可以確保在風(fēng)能渦輪機啟動(dòng)之后在一個(gè)很寬的風(fēng)速范圍內為電網(wǎng)提供持續功率,直到渦輪機在上限風(fēng)速時(shí)停機為止。為了對驅動(dòng)器進(jìn)行最佳定位,各個(gè)轉換器內的傳感器會(huì )對電流進(jìn)行連續測量,電路控制器的質(zhì)量和反應時(shí)間最終由電流傳感器的設計和性能而確定。這就是具有小電流額定值的閉環(huán)電流傳感器廣泛應用在風(fēng)電行業(yè)的原因。除了具有極好的線(xiàn)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時(shí)間等優(yōu)點(diǎn)。
李建林指出,國內的電流傳感器市場(chǎng)還有待發(fā)展,尤其是大電流傳感器技術(shù),遠遠落后于國際水平。由于國內的大電流傳感器技術(shù)相對不夠成熟,國內風(fēng)電整機廠(chǎng)商在采購大電流傳感器時(shí),大多數會(huì )選擇進(jìn)口產(chǎn)品,由于進(jìn)口產(chǎn)品的價(jià)格往往高于國內產(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,國內的技術(shù)水平與國際水平已沒(méi)有多少差距。
由于國內風(fēng)力發(fā)電站多設在“三北地區”(華北、東北、西北)及沿海地區,氣候相對惡劣,因此風(fēng)電機組對傳感器性能的要求較高,尤其是對加熱功能、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)等能力的要求要遠高于通用傳感器的性能指標,而潮汐發(fā)電站的機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)的應用并非僅僅局限于風(fēng)力發(fā)電行業(yè),就我國電力行業(yè)來(lái)說(shuō),使用傳感器的場(chǎng)合非常多。在電廠(chǎng)、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)水平不高但對可靠性和穩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在在電力行業(yè)應用還較少。由于電廠(chǎng)、電站的傳感器一般都是由機組設備廠(chǎng)商進(jìn)行選擇,所以國內傳感器應用的相對較多。輸變電領(lǐng)域則不同,相對發(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)區域選擇品牌時(shí)對價(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,所以國外品牌的傳感器應用比較多?!?/p>