73、风力能源中的控制、智能电网、储能系统与未来CPS展望

风力能源中的控制、智能电网、储能系统与未来CPS展望

1. 风力能源控制

在风力能源领域，SCADA（数据采集与监控系统）发挥着重要作用。它提供远程控制功能，能在控制中心轻松改变风力涡轮机的运行模式，例如启动或紧急停止等操作。

SCADA系统的一个典型应用是转子叶片的结冰检测。结冰会降低风力涡轮机的效率，因为它会对空气动力学产生负面影响。此外，冰块掉落还可能对相邻的风力涡轮机、建筑物甚至人员造成潜在危险。目前已经有解决方案来预防结冰，比如使用数值天气预报模型确定结冰所需的大气条件。该系统能够识别结冰的潜在危险并触发警报。

同时，还有一种解决方案是在转子叶片中集成传感器和加热元件。传感器可以捕捉环境条件，一旦检测到结冰就会激活加热元件。

尽管目前SCADA系统在风力能源技术方面取得了显著进展，但仍有必要进一步改进。未来，持续测量系统参数对于优化风力涡轮机和风力农场的运行与维护至关重要。此外，为了利用协同效应，需要实现CMS（状态监测系统）和SCADA系统之间的密切通信，因为目前这两个系统是独立运行的。

2. 智能电网与风力能源整合

可再生能源的生产不仅为电网增添了绿色能源，也带来了显著的可变性。随着可再生能源在电网中的供应占比不断增加，电网面临着有效整合不同能源来源的挑战。特别是风力发电的特性在多个时间模式下具有高度可变性，风力涡轮机的性能会受到季节性和昼夜变化的天气条件影响。因此，拥有一个能够应对可再生能源间歇性供应的电网至关重要。

智能电网是一种能够智能整合供应商和消费者，以高效输送电力的电网。这种网络物理系统可以促进分布式可再生能源替代传统发电厂，因为它同时考虑了能源需求、消费信息以及储能的可