科创中国

随着我国经济由高速增长阶段向高质量发展阶段，关键技术受制于人已成为制约经济高质量发展的瓶颈。电力设施作为关系到国计民生的重要基础设施，而风力发电机组控制系统的核心是可编程控制器（PLC）。目前风电行业使用的主要PLC品牌有倍福、巴赫曼、西门子、米塔等国外进口品牌。在当前复杂多变的国际环境下，使用国外品牌的PLC具有极大的经济和技术风险。新形势下，建立自主可控的风电机组主控、监控系统已成为保障国家能源安全的迫切需求。

1.基于国产化PLC低精度周期下的系统安全保护技术 针对国产化PLC扫描周期精准度较低的问题，开展基于国产化PLC低精度周期下的系统安全保护技术的研究，结合主控软件系统故障保护机制，建立扫描周期阈值保护措施，达到准确判定异常扫描周期的停机保护控制目标，实现扫描周期异常时风电机组控制系统安全保护功能。 2.研究基于国产PLC的测频模式与均值滤波相结合的转速优化技术 针对国产化PLC测速模块测量转速不准的问题，开展基于国产PLC的测频模式与均值滤波相结合的转速优化技术研究，提出基于硬件测频模式计算方法，消除转速测量中的谐波、直流分量影响，结合主控软件均值滤波功能，进一步剔除转速异常测量值，实现降低测量转速误差的目标。 3.研究模块差异化滤波的稳定控制方法 针对国产化PLC模拟量测量模块检测数据不准确问题，开展了模块差异化滤波的稳定控制方法的研究。通过分析模块软硬件滤波方式及实际测量的适配性，调整滤波结构，解决测量数据异常跳变问题，同时建立主控软件层面的滤波算法及控制方式，建立数据延时机制，提高主控软件控制稳定性，实现风电机组运行稳定控制。

风电作为实现能源低碳和可持续发展的重要支撑，在我国能源发展战略中发挥着越来越重要的作用，装机规模和占比持续快速提升。建立自主可控的风力发电主控系统已成为保障国家能源安全的迫切需求。

为达到与碳中和目标实现起步衔接的目的,在“十四五”规划中,须为风电设定与碳中和国家战略相适应的发展空间:保证年均新增装机5000万千瓦以上。2025年后，中国风电年均新增装机容量应不低于6000万千瓦，到2030年至少达到8亿千瓦，到2060年至少达到30亿千瓦，市场前景广阔。

中国海装成立于2004年1月9日，隶属于中国船舶集团有限公司，是国家海上风力发电工程技术研究中心平台建设单位，专业从事风电装备研制及其系统总成、新能源投资开发建设和风电场工程技术服务的高新技术企业。

风电主控系统是风力发电机组的核心系统，目前国内大部分风电机组的主控系统几乎全部是基于国外PLC硬件平台，随着国家自主可控行业的发展，自主可控的PLC硬件在性能上将会有很大的提升，在价格上也将随着发展越来越有竞争力。因此，基于国产PLC自主可控的主控软件系统将会成为未来的主力，占据大部分市场。

同时此项目是国内首次将基于国产化PLC的主控软件系统应用在海上大兆瓦级风力发电机组。若在未来，我国自主可控的PLC硬件价格和性能相比国外产品的竞争力有了更大的提升，整个主控系统的投资将大大减少，而本项目研发的独立自主的主控软件系统，将会作为海装国产化PLC主控系统技术储备，为海装降本增效提供可靠保障。

本项目开展国产PLC性能的对比调研，并基于国产PLC开发拥有独立知识产权的风机主控软件系统，突破国外软件平台的制约。研究国产PLC在风电机组的适应性技术，解决国产PLC在风电机组的适配性问题；研究分层式主控软件架构的宽适应低耦合技术，实现主控软件系统的强移植、宽适应性能力，满足在国产化PLC硬件平台的运行功能，解决国外PLC平台对主控软件系统的捆绑问题；研究低功耗高效率风电控制结构调用技术，实现主控软件系统的高效率运行，降低CPU占用率；研究有限资源的高频数据解析模型及存储技术，实现风电机组的高频故障数据及运行数据的准确记录，解决国产PLC硬件数据记录及分析困难的问题。未来，该技术将在海装机组中批量使用，为能源电力重要基础设施运行的本质安全提供全面保障。