如何讓風電機組更聰明、更智能？

隨著平價時代的到來，如何實現(xiàn)平準化度電成本(LCOE)最低和全生命周期收益最大，成為了整個行業(yè)最關注的焦點。對于整機商而言，提高風電機組的可靠性以及發(fā)電能力，是解決這一難題最行之有效的途徑。

從更長更大 到更聰明更智能

縱觀風電機組的發(fā)展歷程，中國海裝引領了加長葉片時代，即通過加長葉片來提升單位千瓦掃風面積、加大單機容量、提升塔筒高度等。每年都能看到各家新的大功率、長葉片機型問世，但在基礎制造能力沒有顛覆性突破的情況下，葉片長度不可能無休止加長、功率等級也不可能無限制增大。

目前，可以看到各整機商主推機型的單機功率和葉片長度已經(jīng)基本相差無幾。因此，在零部件結(jié)構(gòu)如此同質(zhì)化的時代，需要思考的是如何提升風電機組的軟實力，如何讓風電機組更聰明、更智能。對此，中國海裝提出了面向未來的解決方案——智能風機&智慧風場。

會思考的大腦、能行動的肢體、會感知的觸覺

如何打造一個會思考、能學習、善決斷的智慧風場，首先得從智能風機說起。中國海裝始終堅持把風場視同一個組織，要想讓整個風場實現(xiàn)高智慧運行，需要有運籌帷幄的場群管理系統(tǒng)作為“領頭羊”。但僅憑 “領頭羊”的一路狂奔無法實現(xiàn)發(fā)電量的最大化提升，還需要強有力的執(zhí)行者——智能風機。

如何去賦予風機智能呢?這要求我們不能單純地把風機當成一個只知道執(zhí)行命令的機械設備，中國海裝視風機為一個能夠擁有智慧的生物，精心為其打造會思考的大腦、能行動的肢體、會感知的觸覺。

風機的感知能力需要應用各種先進傳感器對風電機組所處環(huán)境、狀態(tài)、行為的全方位、深層次的獲取。通過豐富的數(shù)據(jù)獲取，為智能風機的管理和控制提供準確有效的數(shù)據(jù)輸入。除常規(guī)的風速風向、溫濕度、振動等傳感器之外，中國海裝還提供了葉片振動監(jiān)測系統(tǒng)、傳動鏈振動監(jiān)測系統(tǒng)、塔筒監(jiān)測系統(tǒng)等各類智能型傳感器系統(tǒng)。大規(guī)模傳感器的部署和應用，構(gòu)成智能風機的眼睛、耳朵、觸感，實時感知機組運行過程的全狀態(tài)。“觀”狀態(tài)、“聽”頻譜、“感”振動，實現(xiàn)機組狀態(tài)全方位的監(jiān)測。

通過大量傳感器實測數(shù)據(jù)實時反饋到風機的PLC控制單元，機組就能第一時間感知到當前所處的環(huán)境、狀態(tài)，并做出正確的反應。怎樣讓它做出的反應是最優(yōu)最合理最智能的呢?這就需要風機有一定的學習、總結(jié)、思考能力。

通過各種智能傳感器完成對所處環(huán)境、狀態(tài)和行為的認知后，機組運用自主學習能力對數(shù)據(jù)進行科學分析，提高對機組運行狀態(tài)的洞察力和理解力。對先后邏輯、因果關系進行深度挖掘;對數(shù)據(jù)進行機器學習和深度學習的建模，建立面向場景的更細分維度分析模型和控制策略模型;運用自適應尋優(yōu)，尋找最適應于當前狀態(tài)的風機運行行為，如此實現(xiàn)機組從自我識別、自我學習、自主控制到自主適應的過程。

以中國海裝研發(fā)的偏航自學習技術為例，該技術是基于風電機組運行狀態(tài)多維數(shù)據(jù)庫，利用數(shù)值計算模型來實現(xiàn)風電機組在線偏航校準。同時，通過長期的偏航自動校準，不斷進行計算模型修正，配合原有自動偏航技術，能夠有效提高機組偏航對風性能。與此類似的風況識別自適應控制技術，也是通過數(shù)值算法優(yōu)化、風電機組動力學復雜模型修正，借助現(xiàn)有風電機組運算設備，實現(xiàn)較高精度的等效風速在線計算，獲得用于風況識別較為準確的輸入風速。風況識別技術(根據(jù)模型反向推算風速)已經(jīng)經(jīng)過技術測試，產(chǎn)品化實施也正在研究中，預計可在2年內(nèi)逐步應用。

以上是中國海裝在單機智能方面的部分研究成果，我們將在后續(xù)逐步介紹中國海裝在打造智能風機、智慧風場過程中的最新進展。