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?！斑@些信息對(duì)于獲取可靠的蝙蝠活動(dòng)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(dòng)物。
森林變?yōu)轱L(fēng)電區(qū)
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。可是，能源和氣候政策目標(biāo)依然需要滿足。這就是為什么德國約26,000臺(tái)風(fēng)力渦輪機(jī)中有近5%都位于森林且這一趨勢(shì)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(dòng)。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?！盨envion的高級(jí)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(tái)近海和海上渦輪機(jī)。更何況，不僅撞擊到旋轉(zhuǎn)葉片會(huì)使蝙蝠致命，空氣湍流也會(huì)為其帶來危險(xiǎn)。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(shí)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(duì)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(dòng)的特定時(shí)間和氣象條件時(shí)，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(shí)間。因?yàn)槊壳邥r(shí)對(duì)他們來說都很重要?！北O(jiān)控與數(shù)據(jù)采集(SCADA)專家Poitzsch解釋道。
圖1萬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(shí)間，從而使整個(gè)系統(tǒng)得以優(yōu)化
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(shí)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(shí)間，從而使整個(gè)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(duì)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(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的SCADA控制器進(jìn)行更新，以應(yīng)對(duì)各種要求的變化— —而Senvion認(rèn)為這極其耗時(shí)。
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(cè)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(duì)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)?！叭缓螅覀兗纯芍苯舆\(yùn)用來自風(fēng)力渦輪機(jī)SCADA系統(tǒng)的本地氣象數(shù)據(jù)?！盕lottmann補(bǔ)充說道。
圖2萬可PLC具有開放式接口
而這要?dú)w功于萬可PLC的開放式接口。NinoFlottmann通過Web界面對(duì)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(huì)收到萬可控制器的停止命令，緊接著轉(zhuǎn)子也會(huì)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。
所有關(guān)停及系統(tǒng)當(dāng)前狀態(tài)信息均存儲(chǔ)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(shí)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(shí)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(chǔ)在SD卡上或在線存儲(chǔ)。之后，一旦數(shù)據(jù)加載至萬可控制器，新的數(shù)值就會(huì)自動(dòng)應(yīng)用。
優(yōu)化停機(jī)時(shí)間
Senvion現(xiàn)在已為德國境內(nèi)約100臺(tái)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(shí)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(duì)不斷變化的條件。
