風電運維市場體量不斷增大 智慧運維助力未來風電

2019年10月21-24日，2019北京國際風能大會暨展覽會(CWP2019)在北京隆重召開，大會主題“風電助力‘十四五’能源高質(zhì)量發(fā)展：綠色、低碳、可持續(xù)”。自2008年首次在北京舉辦以來，已連續(xù)舉辦11屆，成為北京金秋十月國內(nèi)外風電行業(yè)爭相參與的年度盛會。

CWP2019進一步加強了大會的國際化特色，組織了20余場精彩論壇和各類活動。其中，智慧運維論壇于10月23日下午召開。

以下是智慧運維論壇發(fā)言嘉賓精彩觀點摘要：

李凱歌：金風的風險監(jiān)控和數(shù)據(jù)分析預(yù)警

金風科數(shù)據(jù)監(jiān)控副部長李凱歌

金風在機組風險監(jiān)控和數(shù)據(jù)分析方面的工作主要有三部分：機組風險和狀態(tài)監(jiān)控;數(shù)據(jù)分析和建模應(yīng)用;信息和安全保障。金風研發(fā)的數(shù)據(jù)模型已經(jīng)達到一百多項，還在持續(xù)的增加，也涵蓋了機組的各個系統(tǒng)和零部件。整個預(yù)警模型準確率已經(jīng)達到了80%以上。

近期的工作成果是風速地形數(shù)字化，通過機組運行數(shù)據(jù)，結(jié)合風速、地形以及相應(yīng)的環(huán)境信息，從多個維度采取相應(yīng)的數(shù)據(jù)分析，通過相關(guān)性、回歸分析、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和決策等技術(shù)，來建立相應(yīng)的模型。能夠具體到每個機位點的風險進行評估。評估主要應(yīng)用于兩方面，一方面對現(xiàn)場進行排查，對風險比較高的機組重點進行排查和運維。第二方面是輸入到前端，在項目前期選址的時候，就可以跑一遍這個模型，如果有些機位確實風險比較高，就把這個機位排除掉。同時后續(xù)準備做一下風速地形和發(fā)電量的關(guān)聯(lián)性分析。

柴奇問：PHM系統(tǒng)解決風電機組故障

浙江運達風電股份有限公司主任工程師柴奇問

PHM系統(tǒng)開發(fā)的背景最主要一點就是風火同價的政策，政策從根本上要求我們要提高風電機組的運行能力?；谶@個目標，我們參考了包括當前風資源開發(fā)的形式、低風速、海上風資源的開發(fā)，以及之前的成功經(jīng)驗，定義出運達對于智慧運維的要求。這項服務(wù)的基礎(chǔ)來自于運達對于風電機組的感知，在技術(shù)上要實現(xiàn)技能評估，最后服務(wù)于現(xiàn)場運維，從而實現(xiàn)商業(yè)價值。

PHM系統(tǒng)中的三大技術(shù)模塊，一是智能診斷，核心在于獲取到了機組故障代碼之后，怎么樣第一時間確定故障對象，第一時間找到故障原因);二是故障預(yù)警，基于運行狀態(tài)參與的預(yù)測或者基于事件的預(yù)測;三是運行評估，基于功率曲線方法和基于功率預(yù)測方法，基于功率曲線方面和故障預(yù)警比較類似，就是某一臺標桿機組進行比較，看這臺機組是否有所變化，基于功率預(yù)測方法則是和這臺機組的處理進行比較，看它在一段時間內(nèi)的發(fā)展趨勢。

劉永洪：風電的數(shù)字化還需從“3G“開始踏實做

維斯塔斯風力技術(shù)(中國)有限公司高級經(jīng)理劉永洪

這是我個人對數(shù)字化的理解，很多同行在提智能風機、風場等等，怎么消除企業(yè)之間信息的孤島。4G發(fā)展是不可避免的，但是我們一定也要在很多3G的層面去發(fā)力。從一線來的人都明白，很多問題都有待改進的空間，企業(yè)從建立標準化、數(shù)字化等等這些應(yīng)用發(fā)力。我們還有很多空間，從技術(shù)角度去創(chuàng)造新的技術(shù)和產(chǎn)品，這些是3G，如果3G跟4G能夠真正的作為一個基礎(chǔ)支撐，去幫我們做這件事情的話，這也是國家經(jīng)常講的新舊動能轉(zhuǎn)換，而且我認為是一種持續(xù)的轉(zhuǎn)換。5G也是未來的方向，所以我認為5G后面一定要想辦法融合，這個融合就是大家共享，不僅把我們每一個人的東西共享出來，從各個廠家跟用戶之間都能夠?qū)崿F(xiàn)共享，最終通過技術(shù)，為整個行業(yè)賦能，最后才能在運維層面推動新能源和風電的可持續(xù)發(fā)展。

譚啟明：EAM系統(tǒng)上線支撐風電精細化管理

中車株洲電力機車研究所有限公司風電事業(yè)部遠程監(jiān)控軟件設(shè)計師譚啟明

我們將SCADA系統(tǒng)、PHM系統(tǒng)和EAM系統(tǒng)三個系統(tǒng)集合起來，搭建起了一個自學習快速響應(yīng)故障處理的狀態(tài)，它的核心功能就是具備實時監(jiān)控、故障預(yù)警，基于標準化數(shù)據(jù)提前進行維修方案的決策，支持實時的推送。

上了EAM系統(tǒng)以后，我們在數(shù)據(jù)的統(tǒng)計效率上有了很大的提升，基于原來只有SCADA數(shù)據(jù)和CMS數(shù)據(jù)的時候，我們所有的數(shù)據(jù)要從零散的不同的系統(tǒng)中進行有效的整合，整理成不同的按月度的報告，提供給設(shè)計人員去進行分析。上了EAM之后，我們基本上是每個月的1號直接點一個按鈕，就能把所有運行的KPI的指標以及運維KPI的指標，包括物料消耗的數(shù)據(jù)，全部集成在一起。一個按鈕就秒出相關(guān)所有的報告的數(shù)據(jù)，形成各類的餅圖，有效的把這些數(shù)據(jù)聚焦在一起。EAM的上線為相關(guān)領(lǐng)域的精細化管理做了很大的支撐，其中重點是對設(shè)備數(shù)據(jù)精細化的管控，物料數(shù)據(jù)精細化的管控以及作業(yè)標準數(shù)據(jù)精細化的管控做了很大的提升。

王賀：風電場節(jié)能技術(shù)實現(xiàn)平均節(jié)能率約11%

金風潤能科技研發(fā)總監(jiān)王賀

綜合場用電包括什么?分別是場用電、站用電以及風機的自耗電。最重要的損失主要是在集電線路和變壓器，還有無功補償裝置上。所以我們把節(jié)能的重點就放在這三個電氣設(shè)備上。

這套系統(tǒng)運行之初我們會把整個風電場拓撲模型作為整個系統(tǒng)運行的基礎(chǔ)，把風電場所有的電氣設(shè)備，包括風機、相變、集電線路的型號、長度等等，都作為數(shù)學模型的一部分。然后通過系統(tǒng)的智能優(yōu)化算法，結(jié)合風電場的潮流計算，去實時計算出風電場在運行過程中它的每個節(jié)點所造成的損耗是多少，再通過在線優(yōu)化控制，去控制風電場各個節(jié)點的無功流動和電壓等級，去合理分配整個風電場內(nèi)的無功，從而來達到風電場降低綜合場用電的目的。這套系統(tǒng)能夠最大程度幫助風電場所有用電設(shè)備去實現(xiàn)無功的就地補償和按需補償。通過我們系統(tǒng)安裝之后，能夠平均實現(xiàn)節(jié)能率11%到12%。

Benoit Nguyen:重視風場堵塞效應(yīng)對發(fā)電量的影響

DNV GL-Energy可再生能源顧問部門負責人Benoit Nguyen

風場堵塞效應(yīng)的問題，實際上輪機之間會相互產(chǎn)生一些干擾，數(shù)據(jù)也告訴我們，風機它會產(chǎn)生干擾，在設(shè)計和建設(shè)之初就應(yīng)該考慮這個問題。讓OEM去測試風機時，要讓它去測試多種情況，比如它完全跟風向一致的時候，同時還要測試兩個風機的結(jié)果。因為如果只測量一種的話，理想情況下得出來的偏差會比較大，也就是說可能跟質(zhì)保上面提的容量少了1%，所以要把兩臺風機放在不同的測試角度去進行測試，來減小堵塞帶來的影響。

還有跟測試之前的一些預(yù)測之前的差值從0到4都有可能，在發(fā)電的時候就可能帶來4%發(fā)電量的減少。歐美的發(fā)達成熟市場當中，他們的規(guī)模會比較小，所以4%可能沒有太大的差別，但是在中國一般風電場裝機容量都比較大，4%的影響是比較重要的，所以我們強烈大家在未來測試的時候考慮到這一點。

張繼江：智慧運維對抗海上臺風

明陽智慧能源集團股份公司海上工程運維部副總監(jiān)張繼江

海上風電不單單對于機組本身的運維，還要面對一個很大的挑戰(zhàn)就是臺風，既然避不了臺風，就從如何有效利用臺風去做文章。明陽智慧從如東向一路走來，對于臺風的路徑了解的相對還是比較多一點。從南半球和北半球來講，旋轉(zhuǎn)方向是不一致的，臺風都是從海上向陸上進行的路徑。在安裝期初設(shè)一個安裝的預(yù)設(shè)角度就是可以有效的抵御臺風。臺風來臨前因為機組沒有上電導(dǎo)致一些不確定的因素發(fā)生，降低我們整機的載荷，在安裝期要有安裝的策略。明陽智慧在抗臺風方面分為手動抗臺的模式還有自動抗臺模式，通過不同的算法去展示我們的抗臺策略，抗臺策略更多是如何讓葉片受的風載是最小的，通過主動偏航的方式去實現(xiàn)抗臺策略，抗臺策略還有后備電源等等。

Søren Juel Petersen：海上風電場可借鑒海上油氣行業(yè)的數(shù)字雙胞胎模型

Rambøll公司全球市場(風電)總監(jiān)Søren Juel Petersen

我們一直致力于數(shù)字雙胞胎的利用，以提供更加可靠的運維。所謂的數(shù)字雙胞胎，有人可能不太熟悉這個說法，就是圖中的這個結(jié)構(gòu)，在右手邊有一個結(jié)構(gòu)性的模型，然后再去模擬一些它的熱點，模型上有很多區(qū)域，就會跟實際的區(qū)域類似的。

之前數(shù)字雙胞胎的應(yīng)用一直都是在油氣行業(yè)，我們從海上油氣公司所獲得的經(jīng)驗和教訓(xùn)都列在這兒，如果去對比這兩個行業(yè)的話，環(huán)境條件有很高可比性的，交通也差不多。以前經(jīng)常都是把風電場建在風最大的地方，這樣情況下想要爬上去很難，想要運維風機更難，這種情況下就會涉及到成本。也會涉及到數(shù)據(jù)量，需要更多的數(shù)據(jù)量幫助決策。對油氣行業(yè)來說，技術(shù)已經(jīng)非常成熟了。而且還有一些非常復(fù)雜的分析手段，可以幫助我們?nèi)ミM行分析。

但現(xiàn)在海上風電行業(yè)的新挑戰(zhàn)，就是系統(tǒng)的高動態(tài)情況，它比油氣行業(yè)的動態(tài)范圍是要大很多的，我們會有很多不同的動態(tài)，比如說風機本身的動態(tài)，還有機座的動態(tài)等等，它們的損壞模式或者說疲勞模型是不一樣的，在風機還有機座上都不一樣，所以我們不能直接把油氣行業(yè)的經(jīng)驗直接拷貝過來。

李浩文：智能裝備在海上風電場的應(yīng)用

上海電氣風電集團有限公司工服分公司裝備中心的工程師李浩文

這邊的圖表列舉的是一些當今世界的先進技術(shù)，包括區(qū)塊鏈、分布式協(xié)作、量子技術(shù)等等，而下方我篩選出了10項，這10項是可以現(xiàn)在迅速與我們風電行業(yè)進行融合的行業(yè)，分別是5G、人工智能、VR/AR、大數(shù)據(jù)、云計算、工業(yè)機器人、物聯(lián)網(wǎng)等，其中5G技術(shù)是一切傳輸?shù)幕A(chǔ)，可以實現(xiàn)我們的數(shù)據(jù)從動態(tài)傳輸向瞬態(tài)傳輸?shù)霓D(zhuǎn)變，人工智能可以通過自身的智能學習實現(xiàn)優(yōu)化升級，而VR和AR技術(shù)可以通過虛擬與現(xiàn)實的轉(zhuǎn)變，實現(xiàn)專業(yè)培訓(xùn)以及專家指導(dǎo)，大數(shù)據(jù)和云計算數(shù)據(jù)更是一切技術(shù)的大腦，他們通過收集數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)分析推出最優(yōu)化的解決方案，工業(yè)機器人和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)更是在未來用機器人取代我們傳統(tǒng)的人工作業(yè)，特別在三高行業(yè)，高風險、高精度、高質(zhì)量行業(yè)，取代人工作業(yè)。只有合理的利用這些先進技術(shù)，融合傳統(tǒng)業(yè)務(wù)，我們就可以創(chuàng)造新的價值。

從實際應(yīng)用出發(fā)，將目前的海上市場格局細分為智能安裝、智能檢測、智能運維、智能通達四個維度，通過專業(yè)的智能裝備我們可以創(chuàng)新運維模式，強化專業(yè)培訓(xùn)，通過數(shù)據(jù)分析與應(yīng)用建立海上項目的易通達方案，實現(xiàn)運維質(zhì)量，效率成本管控全方位突破，同時我們建立了遠程集控化管理平臺，實現(xiàn)從傳統(tǒng)集中式控制向未來分散式增強型控制的基本模式轉(zhuǎn)變，從而實現(xiàn)風場全生命周期的生態(tài)鏈。