風(fēng)電運(yùn)營商的目標(biāo)是優(yōu)化停機(jī)時間并增加收益。然而，天空中有飛行類動物出沒的地方便存在造成昂貴停機(jī)時間的風(fēng)險(xiǎn)——為此，Senvion正在考慮做出改變。
在萬可的幫助下，風(fēng)力渦輪機(jī)制造商為運(yùn)營商應(yīng)對“蝙蝠保護(hù)”等變化情況提供了更具靈活性的選擇。
日期、風(fēng)速和溫度：構(gòu)成天氣預(yù)報(bào)的基礎(chǔ)信息即預(yù)示著蝙蝠的飛行計(jì)劃。“這些信息對于獲取可靠的蝙蝠活動情況必不可少，”萬可工程師NinoFlottmann解釋道。而這樣做的目的又是什么呢?簡而言之，即是保護(hù)動物。
森林變?yōu)轱L(fēng)電區(qū)
背景：森林已成為風(fēng)能的重要區(qū)域。然而，由于自然保護(hù)和技術(shù)水平的限制，這在風(fēng)力發(fā)電之初是無法想象的?？墒牵茉春蜌夂蛘吣繕?biāo)依然需要滿足。這就是為什么德國約26,000臺風(fēng)力渦輪機(jī)中有近5%都位于森林且這一趨勢正在日益增長。
但是，這些風(fēng)力渦輪機(jī)必須與森林“居民”共享空間。在目前高達(dá)200米的渦輪機(jī)中，機(jī)艙延伸至樹蔭頂部，巨大的旋轉(zhuǎn)葉片在樹梢上方轉(zhuǎn)動。它們已深入蝙蝠的飛行領(lǐng)域。
蝙蝠撞擊問題
“我們希望而且必須避免蝙蝠因撞擊到風(fēng)力渦輪機(jī)而受到傷害，”Senvion的高級SCADA工程師Jochen Poitzsch表示。他所在的公司是一家風(fēng)力渦輪機(jī)制造商，已在全球安裝了7,800多臺近海和海上渦輪機(jī)。更何況，不僅撞擊到旋轉(zhuǎn)葉片會使蝙蝠致命，空氣湍流也會為其帶來危險(xiǎn)。
自適應(yīng)算法能讓我們快速、靈活且輕松應(yīng)對不斷變化的條件。
最重要的環(huán)境保護(hù)法規(guī)《聯(lián)邦排放控制法案(BImSchG)》規(guī)定——保護(hù)蝙蝠的唯一方法即是暫時關(guān)停風(fēng)力渦輪機(jī)。
聯(lián)邦政府也在其風(fēng)電條例中對這一點(diǎn)做出了要求。這項(xiàng)要求不僅適用于森林中的渦輪機(jī)，也同樣適用于所有近海站點(diǎn)。尤其在未被森林覆蓋的地區(qū)還常有普通伏翼蝠和褐色大蝙蝠出沒，并且二者均為瀕危物種紅色名錄所列及物種。
“當(dāng)風(fēng)力渦輪機(jī)所在位置滿足蝙蝠活動的特定時間和氣象條件時，我們必須將其關(guān)停。但運(yùn)營商的本意是減少系統(tǒng)停機(jī)時間。因?yàn)槊壳?· 時對他們來說都很重要，”監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集(SCADA)專家Poitzsch解釋道。
靈活算法取代傳感器
借助萬可控制器，這一區(qū)域的問題可迎刃而解：不同于常規(guī)情況下總是在蝙蝠出沒的特定時間段將風(fēng)力渦輪機(jī)置于停機(jī)狀態(tài)，萬可可編程邏輯控制器(PLC)可根據(jù)不同站點(diǎn)調(diào)整關(guān)停時間，從而使整個系統(tǒng)得以優(yōu)化。
迫于實(shí)際情況，我們需要外部控制器對這一問題進(jìn)行處理?！胺煞ㄒ?guī)持續(xù)完善，要求也不斷變化且因各州而異，”Jochen Poitzsch解釋說。替代方案即是對風(fēng)力發(fā)電機(jī)的SCADA控制器進(jìn)行更新，以應(yīng)對各種要求的變化— —而Senvion認(rèn)為這極其耗時。
因此，改善后的全新解決方案為：“關(guān)停決定將不再基于檢測蝙蝠出現(xiàn)情況的昂貴傳感器，”萬可工程師Nino Flottmann解釋道。而是基于將眾多科學(xué)性決定因素納入考慮之中的靈活算法，這些因素包括日出及日落、溫度、風(fēng)速和降水等，并可追溯至WINDBAT研究機(jī)構(gòu)。
該機(jī)構(gòu)對近海風(fēng)力渦輪機(jī)發(fā)生蝙蝠碰撞的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了研究。作為其科學(xué)研究的一部分，研究小組還開發(fā)了“ProBat”軟件工具。該工具一方面可用來計(jì)算適于風(fēng)力渦輪機(jī)的蝙蝠友好型操作算法，另一方面也為Senvion的解決方案奠定了基礎(chǔ)。“然后，我們即可直接運(yùn)用來自風(fēng)力渦輪機(jī)SCADA系統(tǒng)的本地氣象數(shù)據(jù)，”Flottmann補(bǔ)充說道。
而這要?dú)w功于萬可PLC的開放式接口。NinoFlottmann通過Web界面對所有其他數(shù)據(jù)進(jìn)行了參數(shù)化。如果所有關(guān)停條件都滿足，則風(fēng)力渦輪機(jī)的SCADA系統(tǒng)將會收到萬可控制器的停止命令，緊接著轉(zhuǎn)子也會停止轉(zhuǎn)動。
所有關(guān)停及系統(tǒng)當(dāng)前狀態(tài)信息均存儲于文件中，并按月發(fā)送至發(fā)電廠運(yùn)營商。系統(tǒng)狀態(tài)也可通過簡單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議(SNMP)隨時查詢。
如果法律要求發(fā)生變化，運(yùn)營商還可在不花費(fèi)大量時間和精力的情況下將控制器保持在最新狀態(tài)：運(yùn)營商在算法中相應(yīng)更改默認(rèn)值，并將文件存儲在SD卡上或在線存儲。之后，一旦數(shù)據(jù)加載至萬可控制器，新的數(shù)值就會自動應(yīng)用。
優(yōu)化停機(jī)時間
Senvion現(xiàn)在已為德國境內(nèi)約100臺風(fēng)力發(fā)電機(jī)配備了更靈活的控制器。不過，該項(xiàng)目并未止步于此。首先，這一應(yīng)用目前正在邁向國際化并在為歐洲范圍內(nèi)的推廣做準(zhǔn)備。其次，該技術(shù)解決方案還可將應(yīng)用范圍從蝙蝠擴(kuò)展至鳥類保護(hù)。
雖然很難確定該控制器每年能夠?yàn)轱L(fēng)力渦輪機(jī)提高多少回報(bào)率?！暗档每隙ㄊ?，停機(jī)時間已經(jīng)得到優(yōu)化，”Jochen Poitzsch總結(jié)道，因?yàn)樽赃m應(yīng)算法使風(fēng)力渦輪機(jī)制造商能夠快速、靈活且輕松應(yīng)對不斷變化的條件。