浪潮plus助攻實(shí)力打樣智慧風(fēng)電

北京2020年11月23日 /美通社/ -- 從古至今,人類始終沒有放棄對風(fēng)能要饋贈的探索。

曾有人粗略估計過,地球上可用來發(fā)電的風(fēng)力資源約有100億千瓦,幾乎是全世界水力發(fā)電量的10倍;相比之下,世界范圍內(nèi)每年燃燒煤炭所獲得的能量也只有風(fēng)力在一年內(nèi)所提供能量的三分之一。

放眼全球,作為世界第三大海上風(fēng)電國家,有數(shù)據(jù)顯示目前風(fēng)力發(fā)電在我國電力總裝機(jī)比重超過7%,已逐漸成為繼火電與水電后的第三大電力來源;由此可見,因?yàn)橘Y源豐富、發(fā)電利用小時數(shù)高以及不占用土地、不消耗水資源和適宜大規(guī)模開發(fā)等優(yōu)勢特點(diǎn),海上風(fēng)電一度有望成為我國電力產(chǎn)業(yè)發(fā)展新動力。

說起來風(fēng)電好處多多,但實(shí)踐起來究竟難不難?有沒有坑?談及這個問題,運(yùn)維人員可謂滿腹心酸。

由于海上風(fēng)電場長期地處鹽霧腐蝕、海冰沖撞,甚至是臺風(fēng)破壞等極端惡劣環(huán)境中,遠(yuǎn)離大陸并不適合現(xiàn)場測試作業(yè),精打細(xì)算下來后期運(yùn)營維護(hù)成本甚至高達(dá)總成本的一半以上,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過機(jī)組設(shè)備成本;再加上“出現(xiàn)問題才維修,缺乏精準(zhǔn)的資源統(tǒng)籌與規(guī)劃安排”這種“后知后覺”的運(yùn)維模式根深蒂固,不但運(yùn)維效率無法保障,運(yùn)營操作更是很難常規(guī)化。自身疑難非但未解決,再伴隨今年風(fēng)電開啟平價上網(wǎng),價格與火電同價的政策導(dǎo)向,風(fēng)力發(fā)電降本增效的探索就成為當(dāng)下該行業(yè)迫在眉睫的大事兒。

我們深入分析得出,風(fēng)能行業(yè)中運(yùn)維水平的高低往往對成本以及效率產(chǎn)生最直觀的重要影響,所以海上風(fēng)電的未來早已深度鎖定在找到能夠?qū)υO(shè)備運(yùn)行狀況進(jìn)行全面監(jiān)測、集約高效、又具有成本優(yōu)勢的智能化風(fēng)電機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測解決方案上?；诖?江蘇未來智慧攜手浪潮,在集控體系、邊緣計算、大數(shù)據(jù)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺等領(lǐng)域展開一系列深度合作,憑借浪潮的技術(shù)優(yōu)勢成功為海上風(fēng)力發(fā)電插上智慧翅膀。

聚焦浪潮超融合打通云邊端 “智慧風(fēng)電場”呼之欲出

作為國內(nèi)第一個全面數(shù)字化、智慧化的海上風(fēng)力發(fā)電場,依托浪潮技術(shù)領(lǐng)先性,未來智慧利用云計算與大數(shù)據(jù)等創(chuàng)新技術(shù)打造了云邊協(xié)同的智慧風(fēng)電設(shè)備監(jiān)測平臺。

立足該平臺,江蘇未來智慧通過豐富的傳感器設(shè)備將風(fēng)電設(shè)備的轉(zhuǎn)速、傾角、油液等數(shù)據(jù)信息高效接入超融合系統(tǒng)中,完成在邊緣分析數(shù)據(jù)并傳遞有效信息到云中心的整體流程,高效打通云邊端協(xié)同,實(shí)現(xiàn)邊緣自治、協(xié)同部署、無人運(yùn)維等目標(biāo)。整套技術(shù)架構(gòu)創(chuàng)新不但降低了設(shè)備建設(shè)的運(yùn)維成本,還實(shí)現(xiàn)了風(fēng)電場設(shè)備統(tǒng)一運(yùn)行監(jiān)控、統(tǒng)一數(shù)據(jù)管理的全生命周期智慧化運(yùn)營。

據(jù)了解,本次合作,浪潮超融合為海上風(fēng)電場提供了“一柜即云”的IT基礎(chǔ)設(shè)施與云邊協(xié)同完整方案,尤其在濱海南H3項(xiàng)目中完成了升壓站、風(fēng)機(jī)監(jiān)控兩個部分的邊緣計算節(jié)點(diǎn)部署。其中升壓站邊緣計算節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)升壓站數(shù)據(jù)采集與計算、機(jī)器人協(xié)同等工作;而風(fēng)機(jī)監(jiān)控邊緣計算節(jié)點(diǎn)則實(shí)現(xiàn)對于風(fēng)機(jī)狀態(tài)監(jiān)控采集、計算以及整體數(shù)據(jù)的采集與計算等功能。

具體來說,外邊緣節(jié)點(diǎn)可以提供豐富的網(wǎng)絡(luò)接口以支持廣泛的終端接入,云端提供資源調(diào)度管理策略,主要包括設(shè)備管理、資源管理以及網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接管理。過程通過發(fā)電設(shè)備的態(tài)勢感知傳感器接入浪潮超融合InCloud Rail,在邊緣側(cè)進(jìn)行葉片轉(zhuǎn)速、高性能傾角、潤滑油狀態(tài)監(jiān)測、振動狀態(tài)感知等數(shù)據(jù)分析,隨后有效信息傳至云中心,通過云邊協(xié)同大幅降低建設(shè)運(yùn)維成本。

值得提及的一點(diǎn),盡管近年來海上風(fēng)電的運(yùn)維探索也在嘗試不斷追趕科技前沿,但長期實(shí)踐中積累而來的數(shù)字化程度不高也成為繼自身特殊情況之外,阻礙運(yùn)營和運(yùn)維效率進(jìn)一步提升的關(guān)鍵因素。

例如盡管很多極端環(huán)境下的風(fēng)電場普遍采用風(fēng)機(jī)SCADA監(jiān)控系統(tǒng),但因?yàn)槭芟抻谪S富傳感器的缺乏,無法對螺栓、葉片振動、塔底傾斜以及腐蝕等工況實(shí)時感知,所以該設(shè)備僅僅做到了部分?jǐn)?shù)據(jù)采集,并不具備進(jìn)一步數(shù)據(jù)分析與及時預(yù)警的功能,所謂“理想很豐滿、現(xiàn)實(shí)很骨感”就是這個道理。

基于這種情況,同樣在濱海南H3項(xiàng)目中,依托工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺長期探索得來的成熟經(jīng)驗(yàn),浪潮選擇在傳統(tǒng)SCADA系統(tǒng)基礎(chǔ)上增加了五類傳感器和邊緣計算的節(jié)點(diǎn),實(shí)現(xiàn)了從感知到邊緣計算的技術(shù)創(chuàng)新,這項(xiàng)舉措相當(dāng)于在海上升壓站建設(shè)了一個邊緣計算中心,同時又在陸地升壓站中建設(shè)了一個云平臺,有效實(shí)現(xiàn)了云邊協(xié)同。

聚力打造邊緣云端數(shù)據(jù)協(xié)同 高效釋放智數(shù)力量

當(dāng)然除了海上風(fēng)機(jī)等各種設(shè)備進(jìn)行全面數(shù)字化升級之外,在實(shí)際操作中還需要收集諸如空氣、溫度、環(huán)境監(jiān)控等多維度數(shù)據(jù)來進(jìn)一步提升感知層數(shù)據(jù)的豐富程度,為集控中心體系構(gòu)筑堅實(shí)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

所以問題來了!伴隨行業(yè)全面數(shù)字化推進(jìn),當(dāng)前風(fēng)電行業(yè)已經(jīng)擁有并掌握了海量風(fēng)機(jī)以及風(fēng)場運(yùn)行的大量數(shù)據(jù),但如何讓這些數(shù)據(jù)真正發(fā)揮價值卻一直困擾該行業(yè)。例如利用有效數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)老舊風(fēng)場的技術(shù)改造來完成降本增效目標(biāo)?針對新投運(yùn)風(fēng)機(jī),基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)打造整體智能化運(yùn)維平臺,實(shí)現(xiàn)線上智能化與線下實(shí)體運(yùn)維相融合?

無論目標(biāo)怎樣,可以肯定的一點(diǎn),海上風(fēng)電復(fù)雜的業(yè)務(wù)場景要求對數(shù)據(jù)傳送的及時性、應(yīng)用的承載能力以及大數(shù)據(jù)融合能力都提出了更高要求,這必然需要設(shè)備數(shù)字化升級中的邊緣站點(diǎn)提供超融合的云數(shù)智能力。

此趨勢下,風(fēng)電行業(yè)的業(yè)務(wù)場景正逐漸向邊緣端遷移,海量數(shù)據(jù)亟需在邊緣進(jìn)行預(yù)處理,而低時延、高并發(fā)的業(yè)務(wù)場景進(jìn)一步放大了邊緣微數(shù)據(jù)中心、遠(yuǎn)程運(yùn)維和降級自治等需求。

例如在本次未來智慧與浪潮的深度合作中,在場站側(cè)風(fēng)機(jī)規(guī)模上,每個設(shè)備就布置了超過2000個監(jiān)測點(diǎn)。伴隨該規(guī)模不斷升級,對陸地上的集控中心能力要求也越來越高,不僅需要在硬件平臺上滿足海上惡劣環(huán)境的硬性需要,更重要的是在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)平臺上具備強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理和分析能力。

所以在數(shù)據(jù)處理層面,邊緣節(jié)點(diǎn)主要負(fù)責(zé)終端數(shù)據(jù)采集,之后會按照規(guī)則或者數(shù)據(jù)模型進(jìn)行初步處理與分析,并將處理結(jié)果以及相關(guān)數(shù)據(jù)上傳給云端;同時云端會提供海量數(shù)據(jù)存儲、分析與價值挖掘。

此外由于浪潮超融合軟件具備實(shí)現(xiàn)獨(dú)立副本容災(zāi)的能力,實(shí)現(xiàn)邊緣計算節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)實(shí)時備份的同時還能做到針對自然災(zāi)害等情況下保證數(shù)據(jù)安全,如此看來數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)以及數(shù)據(jù)安全可謂一舉兩得。

可以總結(jié),在感知層具備強(qiáng)大數(shù)據(jù)采集能力的基礎(chǔ)上,邊緣與云端的數(shù)據(jù)協(xié)同可以高效支持?jǐn)?shù)據(jù)在邊緣與云間可控且有序流轉(zhuǎn),形成完整的數(shù)據(jù)流動路徑,不但做到高效低成本對數(shù)據(jù)進(jìn)行生命周期管理與價值挖掘,還可有效實(shí)現(xiàn)“端-邊-云”的全局監(jiān)控,降本增效毋庸置疑。

基于整套云邊協(xié)同的技術(shù)實(shí)踐,以數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),未來智慧構(gòu)建了近30類故障預(yù)警模型,可以做到提前預(yù)警故障,為實(shí)現(xiàn)預(yù)防式運(yùn)維奠定了基礎(chǔ),例如根據(jù)設(shè)備健康診斷模型的判斷對排查任務(wù)進(jìn)行智能調(diào)度,對出海船只、次數(shù)、維修優(yōu)先級等進(jìn)行智能優(yōu)化,進(jìn)而降低檢修成本,有利于提高風(fēng)場的可利用率,切實(shí)降低風(fēng)電全生命周期的度電成本。

如今海上風(fēng)電需要盡快實(shí)現(xiàn)從被動運(yùn)維到主動預(yù)防運(yùn)維的轉(zhuǎn)變,這就需要風(fēng)電運(yùn)維與大數(shù)據(jù)、云計算、邊緣計算、機(jī)器學(xué)習(xí)等新技術(shù)更加深度融合。在此過程中,端側(cè)設(shè)備通過不斷采集數(shù)據(jù)做到對設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的全面監(jiān)控,更像是一雙智慧的眼睛;而邊緣側(cè)則是一雙勤勞的雙手,在算法與模型中實(shí)現(xiàn)降級自治,確保場站側(cè)設(shè)備有序工作;陸地上的集控中心更像智慧的大腦,不斷訓(xùn)練和迭代,下發(fā)指令給邊緣側(cè)實(shí)現(xiàn)云邊協(xié)同。

曾有人坦言,身處數(shù)字化時代,所有行業(yè)都值得被重新定義一遍。這個過程正如江蘇未來智慧與浪潮在風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域的深度合作一樣,綜合運(yùn)用云計算、大數(shù)據(jù)、人工智能等數(shù)字化技術(shù),加速實(shí)現(xiàn)自身再造,助力行業(yè)智慧升級。