大自然总会为人类遭遇的问题找到答案，无论这些问题是在摧残我们的身体还是在伤害我们的心灵。笔者在本刊曾经讨论过的太阳能（见2009年6月刊《向太阳要答案》一文），就是度过能源危机、解决如今日益严重的气候变化问题的一个方案，而本文所关注的风能则是另外一个。早在1941年，美国佛蒙特州安装的风电机就已经率先进入了百万瓦特时代，而现在高度自动化的风机已经遍布陆地和海洋。在亚洲，人们对风能也充满了兴趣。要知道，这里可是第一个使用风车磨坊（将风的动能转化为机械能，来研磨稻谷或者抽取地下水）的大陆。具体的说，最早发明风车的是古代波斯人。现在，人们关注的是如何将风能转化为电能，而亚洲的中国和印度的风机安装量超过了全球总量的四分之一。这些国家，以及亚洲其他地区，还在不停的上马新的风电项目。聚风成金根据GWEC（全球风能协会）2011年2月发布的一项报告显示，全球风能领域在2010年的新装机容量为3,580万千瓦，总装机量已经达到1.944亿千瓦。而总投资额已经超过了670亿美元。在2010年新增的3580万千瓦中，中国的份额占到了接近50%，领先于美国。中国可再生能源行业协会秘书长李俊峰谈到，中国的目标是在十年之内将装机容量提高到2亿千瓦，也就是现在总容量的四倍。他具有如此坚定的信心，是因为中国已经成为世界上最大的风能设备生产国，同时也是吸引相关境内外投资最多的国家。同中国大陆1,600万庞大的装机容量相比，其他国家的装机量相对要小了很多，印度为200万千瓦，日本是22.1万千瓦，台湾地区为8.3万千瓦，而韩国的数字是3.1万千瓦。丹麦风机制造商维斯塔斯的年度报告显示，尽管去年美洲和欧洲的订单要低于预期，但是还要超过亚洲市场。然而维斯塔斯也预测，考虑到增长率以及亚洲在风能领域的兴趣和投资的增长， 2011年亚洲的销售额所占的比重将进一步提高。因为中国和印度的市场都显示出欣欣向荣的势态，这两个市场上的风机制造商，无论它们是本地企业还是跨国巨头，都密切注意着喜马拉雅山对面那个国家的情况。例如，中电集团（CLP）最近就成立中电印度公司，投资额为50亿印度卢比（约合1.1亿美元）。公司在印度西部的古加拉特邦建设了126座风机，最大发电功率达到10万千瓦。与此同时，塔塔能源则向风能领域投资了30亿印度卢比，为这个国家新增发电功率5万千瓦。古加拉特邦现在已经成为了国内外投资者的新宠，根据《经济学家》杂志的数据，这里未来两年的投资额将达到4500亿美元。同时，ABB还将在此建设其第四座风电机制造基地，年产1200台先进高能效设备。同时，前文提到的报告还显示，印度能源部长已经预计，到2015年古加拉特邦的风能、太阳能和潮汐能发电量将达到100万千瓦，足以为三个像孟买这种人口和规模的城市供电。ABB新建工厂的目标是同时服务印度和海外市场，保守估计这里生产的很多设备将会销往中国。再说中电集团，除了在中国、印度和澳大利亚独家运作或者与合作伙伴共同运营的50家风电场之外，这家公司还在寻找在东南亚建设和运行风电场的机会。公司的发言人告诉《亚洲控制工程》，印度和中国提供的政策和税收上的激励，对于未来风电运营商的发展大有裨益。同样，风机设备元件、控制和自动化软件供应商也会因此受益。印度风机制造商苏司兰（Suzlon）在本国拥有54%的市场份额，它已经同矿业巨头韦丹塔资源公司签订协议，为其在Karnataka、Tamil Nadu、Rajasthan和Maharashtra的矿山和冶炼工厂提供风机系统，可以用作自备发电和非自备发电。谈到自备发电，供应化石能源的印度石油和天然气公司不久之前发现，通过投资捕捉风能，使用这种对环境友好的技术，可以中和掉自身在直接和间接生产和销售汽油产品过程中对于环境造成的伤害。同样，苏司兰公司也在这么做。控制元件全世界风机的需求在强劲增长，这种增长是由多方面的原因共同造成的，比如遏制全球变暖使用清洁能源的需求、政府的拉动，以及来自银行、金融机构和投资公司的大量资金。随着需求的增长，就会出现良性循环，也就是说，风机和相关控制系统软硬件供应商可以进一步提升自身产品的性能，扫除风力发电中的一切障碍。如果要获得最大的投资回报，不能不谈的一件事情就是设备利用率。在这一点上我们需要指出，印度风电装机容量相当于全国总发电能力（所有的资源都计算在内）的百分之六，然而现在风机所提供的电力要低于印度总发电量的百分之二。这很清楚的说明，如果合理控制，我们应该能够从风电的投资中获得更多。可能您会想知道到底这些“控制”指的是什么，以及它们到底可以起到什么样的作用。根据ARC顾问集团的研究，风机控制系统基本上可以根据其使用目的分成五种类型：主控制系统—负责风机运行的总体控制、计算功率。计算能力和通讯能力是主控制系统的关键特征，核心是PLC和软件。环境监控系统—执行位置、压力、温度和其他叶片以及风机状态信息的检测，核心是传感器和数据传输。偏航控制系统—用于调整机舱方向，使之与风向保持一致。 间距控制系统—用于调整叶片角度，最大利用风能，要比偏航控制系统更加复杂和精确。电能转换系统—与电网的连接端口。总体来说，在风吹过风机叶片的时候，进行全面的控制和监视，可以保证叶片的旋转如期转化为输出的电能。当然，即便是在没有风的时候，风机也是在环境监控系统密切的监视当中。这里我们要提到德国倍福在最近的贸易展上发布的基于PC的全面控制系统（功能包括保证安全、提升绩效）和EtherCAT技术。解决方案尽管所有的控制功能都可以打包在同一套解决方案之中，供应商还是会需要为客户的一些特定需要安装特殊系统（也可以叫子系统，如果包括各种元件的系统被称为“总体解决方案”的话）。国家仪器公司简化了元件测试和验收程序，让这些子系统可以更加容易的安装在风能设备当中，包括风机叶片、发电机、齿轮箱、控制系统、塔吊结构、功率变换器、机舱等等。国家仪器的CompactRIO和LabView仪器，简化了运营中的连续环境监控、故障诊断和风机控制。另外一方面，比如维斯塔斯这类风机制造商，也提供自家的SCADA系统VestasOnline，可以搭配本公司制造的风机使用。 还有一些公司专为特定应用提供特殊的子系统。一个典型案例，就是穆格公司为中国国家电力公司提供的间距控制系统，它保证低电压穿越功能可以在电网电压下降的时候进行调整，这样就能够提升电网的连接能力。正如穆格亚太区市场总监Prasad Padman告诉《亚洲控制工程》的那样，安装控制系统可以从两条渠道加快企业在风能方面的投资回报：第一是增加风机设备的工作时间获取更多的风能，第二是保护风机不受损坏，延长设备的有效生命周期。人们对于风力发电的热情依然高涨，各种信息都显示，2011年对于风力发电部门以及相关系统供应商来说将充满了机遇和喜悦。