量云：智慧讓風(fēng)電場“能動”起來

孫一琳

在國家政策的大力推動下，“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧能源理念正在為我國能源行業(yè)帶來一場變革。新產(chǎn)品、新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，快速推動能源互聯(lián)網(wǎng)新模式和新業(yè)態(tài)的興起。

據(jù)了解，明陽智慧能源集團股份公司（以下簡稱“明陽智能”）自2010年就開始了風(fēng)電軟件系統(tǒng)的研發(fā)及應(yīng)用，以實現(xiàn)對風(fēng)電場的遠程數(shù)據(jù)收集、狀態(tài)監(jiān)視和數(shù)據(jù)分析。2015年，基于明陽智能的智慧能源戰(zhàn)略布局.深圳量云能源網(wǎng)絡(luò)科技有限公司（以下簡稱“量云”）成立。這家企業(yè)依托珠三角的大數(shù)據(jù)高科技產(chǎn)業(yè)技術(shù)和人才優(yōu)勢，以及明陽智能在風(fēng)電場開發(fā)、建設(shè)、機組研發(fā)及運維方面積累的豐富經(jīng)驗，將大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與風(fēng)電領(lǐng)域深度融合。量云團隊經(jīng)過近十年的潛心研發(fā)和創(chuàng)新實踐，從最初實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和遠程監(jiān)控，到目前已經(jīng)擁有包括風(fēng)電場前期數(shù)字化規(guī)劃平臺、智慧風(fēng)電場運營管理平臺等覆蓋風(fēng)電全生命周期的數(shù)字化解決方案.讓智慧體現(xiàn)在風(fēng)電場從規(guī)劃到運行的每一個環(huán)節(jié)，提高風(fēng)電場的“能動性”，為技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級創(chuàng)造無限可能。

數(shù)字化帶來平準化度電成本“最優(yōu)解”

隨著我國風(fēng)電開發(fā)的重心向中東南部地區(qū)轉(zhuǎn)移，粗放式的風(fēng)電場設(shè)計模式逐漸被淘汰。面對更為復(fù)雜的地質(zhì)、地形條件以及更加密集的城鎮(zhèn)和人口分布，精細化設(shè)計對風(fēng)電場整體建設(shè)成本和建成后的發(fā)電效益產(chǎn)生著至關(guān)重要的影響。

由量云團隊研發(fā)的Deep Matrix Space^TM（DMS）數(shù)字化解決方案能夠幫助客戶快速了解一個區(qū)域最好的風(fēng)能資源數(shù)據(jù)，并做出最優(yōu)的風(fēng)電場規(guī)劃。量云公司總經(jīng)理銀磊向本刊記者介紹了該系統(tǒng)的運行模式：“依據(jù)大數(shù)據(jù)進行經(jīng)濟性概算，基于各個區(qū)域風(fēng)能資源情況快速評估出工程造價、投資收益率、投資回收期等經(jīng)濟性指標，還能預(yù)測出合理的競價電價，從風(fēng)電場的全生命周期出發(fā)，計算出度電成本最優(yōu)的風(fēng)電場設(shè)計方案。與由設(shè)計院制定可行性方案的傳統(tǒng)模式相比，DMS系統(tǒng)能為用戶節(jié)省大量時間和人力消耗?！本唧w來說，系統(tǒng)首先會對一個地區(qū)的風(fēng)能資源進行遴選，在排除村莊和保護區(qū)等區(qū)域的基礎(chǔ)上，再根據(jù)自主設(shè)定的6米/秒或5.5米，秒以上的風(fēng)速值，自動選擇最匹配的風(fēng)電機組型號，依據(jù)現(xiàn)場地形情況模擬機組排布、升壓站選址、集電線路和場區(qū)道路建設(shè)。用戶可以在短短幾分鐘內(nèi)完成風(fēng)電場的初步規(guī)劃。在確定可行性之后，通過啟動CFD仿真模塊，幾小時之后就能得到一個更精準的排布方案，包括具體的機位選址、總體配置、全場的投資情況以及風(fēng)電場運行的整體收益。

此外，該系統(tǒng)還能夠自主實時更新數(shù)據(jù)，在風(fēng)電場投運之后定期對實際運行情況進行評估，同時給出優(yōu)化建議，例如根據(jù)項目實際運行環(huán)境調(diào)整機組的控制策略等。讓風(fēng)電場運行狀態(tài)持續(xù)優(yōu)化，為客戶帶來更大的投資收益。

智慧運營平臺提升項目管理“主動性”

在投入運行后，風(fēng)電場的運行和維護管理模式是保證其運營效益的關(guān)鍵。賦予風(fēng)電場“智慧”，提升管理系統(tǒng)的“主動性”，則能為用戶大幅提升效率，同時顯著降低運營成本。

“主動性”主要體現(xiàn)在哪些方面呢？

第一是智慧風(fēng)電機組，實現(xiàn)風(fēng)電機組、風(fēng)電場和后臺控制系統(tǒng)的聯(lián)動。據(jù)悉，每臺風(fēng)電機組都配備一臺PLC控制器，它會和中央監(jiān)控系統(tǒng)進行通信、交互。風(fēng)電機組設(shè)置了接近1000個數(shù)據(jù)標簽點，每1秒采集1條數(shù)據(jù)，每1秒就有幾百萬條數(shù)據(jù)存入明陽智能總部，這樣一天的數(shù)據(jù)量能達到100G。此類互動是非常高效的。首先，在海量數(shù)據(jù)積累的基礎(chǔ)上，數(shù)據(jù)挖掘的深度和精度得到很大提升：其次，不需要過多的人為干預(yù)，后臺會根據(jù)整個風(fēng)電場回傳的數(shù)據(jù)情況計算風(fēng)向、每臺機組的出力差異、尾流情況等，從而發(fā)出指令，調(diào)整各臺機組的姿態(tài)，甚至額定功率，使整個風(fēng)電場的發(fā)電效率達到最佳，為業(yè)主創(chuàng)造更多收益。

第二是智慧風(fēng)電場，實現(xiàn)基于設(shè)備狀態(tài)的預(yù)防性維護。銀磊告訴本刊記者：“先要清楚機組的故障機理.利用健康和故障狀態(tài)時的運行數(shù)據(jù)，建立一個狀態(tài)模型。再通過監(jiān)控系統(tǒng)獲取的海量數(shù)據(jù)，采用機器學(xué)習(xí)等核心算法，實現(xiàn)機組健康隱患以及故障預(yù)測，建立預(yù)警機制。目前，公司已建立超過100個零部件及系統(tǒng)預(yù)警模型，實現(xiàn)齒輪箱、發(fā)電機、主軸承、葉片等核心大部件全覆蓋，準確率超過85%?！边@為風(fēng)電場運行帶來的成本下降是非?？捎^的。同等裝機規(guī)模風(fēng)電場的維護人員數(shù)量大幅下降。以一座5萬千瓦標準規(guī)模的風(fēng)電場為例，2010年，8人才能完成現(xiàn)場維護工作，而現(xiàn)在減少到平均2人。在物資備件方面，由于系統(tǒng)能夠提前預(yù)測機組的亞健康狀態(tài)，從而可以在部件半年檢、全年檢或小風(fēng)天的時候提前進行相應(yīng)的隱患消除工作，減少了備件的損耗?！?018年，這方面有了巨大的飛躍，因為預(yù)警功能發(fā)揮出較好的效果，大部件運維成本降低了30%?！便y磊認為，預(yù)警系統(tǒng)的高效運行將在未來為業(yè)主帶來更多的收益。

第三是智慧并網(wǎng)。風(fēng)電存在的波動性和間歇性會影響電網(wǎng)的接納，所以，主動與電網(wǎng)進行交互滿足對電網(wǎng)的支撐，建立“電網(wǎng)友好型”風(fēng)電場也是提升發(fā)電效率的途徑之一。量云新能源場站快速頻率響應(yīng)系統(tǒng)已獲得中國電科院、新疆電科院、陜西電科院的認證，能夠按照電網(wǎng)要求的有功—頻率特性快速輸出有功功率，實現(xiàn)電網(wǎng)頻率快速調(diào)整，大幅提升風(fēng)電場的并網(wǎng)友好性，保障大電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行。目前，該系統(tǒng)已經(jīng)在新疆、寧夏、內(nèi)蒙古、陜西等地的多個風(fēng)電場成功應(yīng)用。該系統(tǒng)還可以取代傳統(tǒng)SVG無功補償裝置，為用戶節(jié)省包括SVG裝置本身的造價、運行該裝置所需要的電費（每年約20萬元）以及后期維護所需投入。

除此之外，量云還在不斷挖掘提升風(fēng)電場聯(lián)動性的可能，并取得了重大突破。該公司的海上機組偏航電機儲能后備電源項目，是國內(nèi)儲能系統(tǒng)在海上風(fēng)電機組“抗臺”技術(shù)的首次應(yīng)用。這項技術(shù)一經(jīng)推出，立亥0引起行業(yè)內(nèi)客戶及專家的廣泛關(guān)注，一舉斬獲第三屆國際儲能創(chuàng)新大賽應(yīng)用創(chuàng)新獎。在項目中通過為海上風(fēng)電機組加裝分布式儲能系統(tǒng)，利用大數(shù)據(jù)技術(shù)對儲能容量進行最優(yōu)匹配，結(jié)合自主研發(fā)的風(fēng)儲協(xié)同控制策略技術(shù)等，保障風(fēng)電機組在臺風(fēng)期間偏航系統(tǒng)的正常供電，使之即使在臺風(fēng)期間也能準確偏航，有效降低了15%～30%的機組極限載荷，大大提高海上風(fēng)電機組在臺風(fēng)期的安全性。

“當分布式能源得到普及之后，智慧微網(wǎng)會展現(xiàn)更大的調(diào)節(jié)能力?！痹阢y磊看來，目前所做的一切都是為了提高系統(tǒng)的能動性，以更好地適應(yīng)智慧的未來。