## 风能产业规模庞大，而确保风电机组高效、安全运行的电子系统已成为不可或缺的关键要素。

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**电子技术在风能的发电与输配环节中发挥着关键作用。** 随着这一市场的不断壮大，确保其可靠、高效且安全的技术也愈发重要。风能是美国最大的可再生能源发电来源，为全国提供了超过10%的电力，并在九个州贡献了25%的发电量。2025年，风能占欧盟可再生能源发电量的37.5%；2024年，亚洲（不包括中东）的风电装机容量合计达到11.35亿千瓦。

风力发电机本身已变得更大、效率更高。在美国，单片叶片的重量可达15至20吨。“二十年前，刀刃的长度只有现在的一半。”“它们的价格并不算高，所承受的载荷也不大，”魏德米勒美国公司的资深风力工程师萨姆·克里桑蒂表示。如今，叶片体积庞大、造价高昂，且承受着复杂的动态载荷工况，因此几乎每一台新机组，即便是海上风电机组，也都必须配备状态监测系统（CMS）。“随着叶片尺寸不断增大，为避免发生灾难性故障，对其运行状态的监测日益重要，因此CMS在行业中的价值不断提升。”

CMS通过早期检测对叶片的结构健康状况进行监测。“魏德米勒的BLADEcontrol是一款高度先进的状态监测系统，能够检测叶片的各类损伤，如裂纹、雷击损伤、转子不平衡以及主梁腹板分层等，”克里桑蒂表示。“BOLTcontrol是一款专用于风电机组螺栓连接的监测系统。单个螺栓的直径最长可达两英寸。”体长可达一米，体重可达10公斤，即20磅。了解这些螺栓连接是否按规定扭矩拧紧、是否存在松动以及是否存在螺柱断裂，不仅关乎性能，更事关安全。“您当然不希望有螺栓从您的风机上飞脱，或者滚落并损坏精密的高端电子设备。”BOLTcontrol能够对螺栓进行物理约束，并实时监测其是否发生断裂或松动。

BLADEcontrol WebVis变桨对中

克里桑蒂解释说，在风电叶片行业，损伤被划分为五大类。1至3类损伤程度较轻，其中1类和2类损伤几乎均无需采取任何措施，只需进行监测即可。“BLADEcontrol可检测第3、4和5类缺陷。3类和4类故障通常可在叶片处于塔顶位置时进行维修。如果通过监测或目视发现五类缺陷（有时表现为裂纹），则应立即停机，以防叶片脱落。采用先进的CMS系统的主要优势与经济激励在于，能够在损害处于3级或4级时及早发现，此时修复成本相对较低。“如果叶片出现五级损伤，你就得停机，这意味着你要为这段停机时间买单；而一旦叶片脱落，造成的损失少则五十万美元，多则高达两百万美元，尤其是整台风机因此倒塌的话。”他说。

刀片控制NXT

BLADEcontrol NXT（简称“Next”）是BLADEcontrol的最新版本，配备了更先进的传感器、陀螺仪以及光纤通信接口，可实现更为全面的监测，并提供多种模式，以便更早地发现设备损伤。“从软件层面来看，我们正积极拥抱开源浪潮，我们的新款控制器运行在魏德米勒的u-OS——一款基于Linux的开源操作系统之上，”克里桑蒂表示。。

### 风力发电机如何通信 **

要将风电场产生的全部电能高效、可靠地输送至电网，离不开一套先进的通信系统。在北美，它通常被称为分布式能源资源控制器。在欧洲，它被称为PPC（电厂控制器）。

当风力发电机或其他发电资产并入电网时，须遵循相关标准，以确保通信与电力接口的兼容性。在北美，60,000伏以下设备的标准为IEEE 1547。在欧洲，分别为VDE-AR-N 4110（中压）或VDE-AR-N 4120（高压）。

风力发电机接入电网，并与电力公司控制中心进行通信。“这些集中式控制中心运营着分布于广阔地域、甚至跨越多个州的大量分布式能源资源。”“DER控制器及配套软件实现了通信与功率接口的标准化——通过多种运行方式，助力维持本地电网的稳定，并确保电力得到优化配置，以实现最高能效。”WAGO美国及加拿大区能源行业经理克里斯蒂安·邓拉普表示。“通常，我们会将威格DER控制器——本质上是一种可编程逻辑控制器（PLC）——安装在公共耦合点（PCC），即风电机组与电网的连接处。”该控制器预装了经过预先配置的软件应用程序，使客户（例如EPC或系统集成商）能够满足电网标准的要求。

DER控制器-IEEE 2030.5

在北美，北向接口（从控制器到电网）采用的通信协议为DNP3或IEEE 2030.5，而南向接口（从……）则采用SunSpec Modbus。控制器至发电资产）。在欧洲，相关协议为IEC 60870-5-101和-104。“这些开放标准使工程师或系统集成商能够更快地完成项目调试，因为所需的定制化编码更少，而标准化通信的使用更多，”邓拉普表示。

目前，北美地区广泛采用的上行通信标准是DNP3，而欧洲则主要使用IEC 60870。然而，IEEE 2030.5在加利福尼亚州和夏威夷州是法律强制要求的。它在澳大利亚也被广泛使用，并且在英国正日益受到欢迎。“转向IEEE 2030.5的原因有很多，其中包括”