施耐德電氣趙天意：健身強(qiáng)體增慧，推進(jìn)風(fēng)電智能化系統(tǒng)發(fā)展

王芳

2019年9月19日，第三屆中國風(fēng)電設(shè)備質(zhì)量與可靠性論壇在湖南株洲舉行。作為風(fēng)電重要的設(shè)備商，施耐德電氣將重點放在了智能化的系統(tǒng)開發(fā)上，以此提高設(shè)備的可靠性。會后，記者采訪了該公司負(fù)責(zé)新能源行業(yè)戰(zhàn)略分析和市場開發(fā)的趙天意。

平價有機(jī)遇也有挑戰(zhàn)

《風(fēng)能》：您如何看待即將到來的平價時代？風(fēng)電行業(yè)將面臨哪些挑戰(zhàn)與機(jī)遇呢？

趙天意：一個產(chǎn)業(yè)如長期依賴補(bǔ)貼生存，猶如溫室里的花朵，難以長大。平價是風(fēng)電發(fā)展的必然途徑，對整個行業(yè)來說，是機(jī)遇，也是挑戰(zhàn)。

風(fēng)火同價后，將不存在補(bǔ)貼拖欠，限電也會有所改善。這將刺激用戶或行業(yè)越來越多地把關(guān)注點從規(guī)模轉(zhuǎn)向精細(xì)化管理和有效運維，從補(bǔ)貼的獲得變成如何最大化地提升風(fēng)電的可用性及發(fā)電量，這是風(fēng)電整個產(chǎn)業(yè)升級的契機(jī)。

我理解，風(fēng)電本質(zhì)上不只是一個設(shè)備產(chǎn)業(yè)，也是一個價值產(chǎn)業(yè)，它體現(xiàn)在通過綠色可再生能源實現(xiàn)整個行業(yè)，或整個生態(tài)圈的價值訴求。這里既包括設(shè)備制造商對可靠性的追求，也包含業(yè)主對風(fēng)電場運維及發(fā)電量的需求，同時還包括整個社會對可再生能源，對友好環(huán)境的追求，這是一個價值傳遞的過程。

平價對風(fēng)電場可靠性的挑戰(zhàn)主要來自兩方面。一是成本。平價上網(wǎng)之后，一定會帶來風(fēng)電全生命周期成本的最小化，這不僅僅是采購成本、運維成本、可靠性成本，也包含停電故障造成的損失。按照我們統(tǒng)計，在整個系統(tǒng)中，風(fēng)電機(jī)組安裝后成本占整個生命周期成本接近60%～70%，因此，如何降低運維成本，其實是非常大的挑戰(zhàn)。二是環(huán)境和場景的挑戰(zhàn)。很多風(fēng)電機(jī)組要應(yīng)對荒漠的風(fēng)沙，高原的低溫冰凍，海上的鹽霧、臺風(fēng)，高緯度的酷寒，機(jī)組運行環(huán)境惡劣，可達(dá)性比較差，業(yè)內(nèi)有個打趣的說法叫“有風(fēng)的地方最好沒人，因為沒人的地方風(fēng)大”。風(fēng)電源于氣候、環(huán)境影響的運維控制難度要遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)能源。而平價之后，對風(fēng)電設(shè)備運維的改善、適應(yīng)性的挑戰(zhàn)更大，再加上20～25年的服務(wù)周期，任何設(shè)備的故障或瑕疵，都可能在未來被放大。

風(fēng)電本質(zhì)上不只是一個設(shè)備產(chǎn)業(yè)，也是一個價值產(chǎn)業(yè)，它體現(xiàn)在通過綠色可再生能源實現(xiàn)整個行業(yè)，或整個生態(tài)圈的價值訴求。

智能化可以提高整個系統(tǒng)的可靠性

《風(fēng)能》：那么。您認(rèn)為提升風(fēng)電系統(tǒng)的可靠性。有什么良方？

趙天意：其實，系統(tǒng)的可靠性是國內(nèi)外行業(yè)都面臨的問題。

最近有報道稱，2018年，整個歐洲海上風(fēng)電現(xiàn)役4500多臺風(fēng)電機(jī)組，僅Orsted一家開發(fā)商就有500臺機(jī)組需要大修，每臺大修的成本在100萬英磅以上。這是可靠性問題帶來整個生命周期成本上升的典型事例。

我認(rèn)為，通過加大投資提升可靠性是非常困難的。我們期待通過智能化系統(tǒng)提升整個系統(tǒng)的可靠性，同時降低運維成本，降低停電的概率。

一個完備的智能系統(tǒng)至少包括三層。

第一層，即智能化的設(shè)備或元件。一要提高設(shè)備自身的可靠性，否則可能出現(xiàn)誤報警、誤操作。二必須要有非常好的環(huán)境行業(yè)適應(yīng)性，包含惡劣環(huán)境下設(shè)備的高可靠性、穩(wěn)定通信能力、自診斷能力、與其他設(shè)備的互聯(lián)互通能力等。這是智能化的基石。

第二層，系統(tǒng)級別的智能化應(yīng)用。舉個例子，風(fēng)電機(jī)組中變流器的框架斷路器和接觸器，分別起到保護(hù)和控制功能。這兩個元件即使選用的是非常智能化的產(chǎn)品，如果這兩個核心器件不滿足二類的配合，就有可能出現(xiàn)接觸器頻繁燒毀，造成停電時間延長。最近在山東就出現(xiàn)了風(fēng)電接觸器的批次性故障。這是前期系統(tǒng)的選型配合沒有考慮風(fēng)電特點，最終帶來對可靠性的挑戰(zhàn)。系統(tǒng)配合主要針對現(xiàn)場應(yīng)用，我們要給現(xiàn)場工作人員提供故障前的預(yù)判，第一時間實現(xiàn)故障的分析和限制，并能夠快速恢復(fù)運行。

第三層是智能化的運維。智能化運維包含對整個風(fēng)電資產(chǎn)增值管理，以及大數(shù)據(jù)管理。

對早期風(fēng)電機(jī)組，如何進(jìn)行資產(chǎn)生命周期的改造和升值？新建風(fēng)電場如何基于當(dāng)?shù)氐膱鼍昂蛿?shù)據(jù)分析，使整個系統(tǒng)的可靠性更好、發(fā)電收益更高？大數(shù)據(jù)管理，則是通過底層的智能化設(shè)備元件把信息、數(shù)據(jù)采集上來，經(jīng)過第二層系統(tǒng)的本地邊緣計算，再到第三層智能運維，基于這些大數(shù)據(jù)的分析做智能化的判斷。

智能化的運維包含三個層次，第一個層次是指在整個系統(tǒng)中如何最優(yōu)地使用這些設(shè)備，比如如何實現(xiàn)設(shè)備的全生命周期的穩(wěn)定性、可靠性最大化：第二是預(yù)防性的維修維護(hù)，基于設(shè)備的自診斷邊緣計算，對風(fēng)電機(jī)組的優(yōu)化。設(shè)備不需要進(jìn)行頻繁的維修檢修，只需要根據(jù)工況和智能化的提示，對關(guān)鍵部件進(jìn)行檢修，這既能夠避免停電檢修，又能夠降低運維成本：第三是通過智能運維帶來的系統(tǒng)優(yōu)化，實現(xiàn)系統(tǒng)價值最大化。

總結(jié)來說，每個機(jī)組的工況都有所不同，智能化的系統(tǒng)能夠發(fā)現(xiàn)每臺機(jī)組當(dāng)前的負(fù)荷率、發(fā)電的百分比有多少，未來可以針對機(jī)組的主回路進(jìn)行升級，提升發(fā)電量，這是電氣系統(tǒng)可以做到的。

因此，從設(shè)備選型、工藝設(shè)計開始，到智能化的配合設(shè)計、智能化運維，實現(xiàn)全生命周期的管理，才是智能化的目標(biāo)，才能夠用最高的性價比實現(xiàn)可靠性。

本土化要聚焦自身發(fā)展需求，借鑒國外先進(jìn)經(jīng)驗

《風(fēng)能》：在質(zhì)量與可靠性方面。國外的風(fēng)電系統(tǒng)與中國的相比有哪些主要不同的特點。在中國的本土化要注意哪些問題？

趙天意：國外和國內(nèi)的風(fēng)電系統(tǒng)區(qū)別主要集中在三個方面：

一是應(yīng)用環(huán)境不同，比如歐洲和中國的風(fēng)能資源不同。歐洲當(dāng)前開發(fā)的海上風(fēng)電大多在北海和波羅的海，風(fēng)速將近11米/秒，海床較深;國內(nèi)大部分是7.5米/秒的風(fēng)速和較淺的海床，這樣在選擇最適合的風(fēng)電系統(tǒng)時就需要考慮應(yīng)用環(huán)境的差異性，以達(dá)到最大生命周期價值。

二是應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)不同，比如歐洲的風(fēng)電機(jī)組輸出并網(wǎng)電壓和中國有所不同，在選擇相應(yīng)的電氣及控制設(shè)備時，要注意其差異性，選擇符合應(yīng)用地標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備。

三是應(yīng)用經(jīng)驗不同，中國是全球最大的風(fēng)電機(jī)組制造及風(fēng)電應(yīng)用國，陸上風(fēng)電應(yīng)用經(jīng)驗豐富。而歐洲海上風(fēng)電發(fā)展已有十多年，2018年新增容量是中國的1.6倍，累計容量是中國的4.2倍，二者發(fā)展經(jīng)驗可以取長補(bǔ)短，互相借鑒。

中國的本土化既需要聚焦自身獨特的發(fā)展需求，同時應(yīng)開放包容地借鑒國外先進(jìn)經(jīng)驗，這里既包含技術(shù)方面的因素，也有選型招標(biāo)方面的因素。

技術(shù)方面，例如從提升全生命周期收益率角度來看待智能化系統(tǒng)應(yīng)用，歐洲的風(fēng)電，尤其是海上風(fēng)電系統(tǒng)，普遍實現(xiàn)智能化運維管理，在降低運維成本的同時，也提升了風(fēng)電系統(tǒng)可用性;國內(nèi)的很多風(fēng)電場還是采用人工運維管理方式，對于質(zhì)保期內(nèi)的陸上風(fēng)電也許能滿足需求，但在海上風(fēng)電及全生命周期則具有很大成本風(fēng)險，同時也削弱了通過智能運維來升級風(fēng)電系統(tǒng)的能力。

選型招標(biāo)方面，例如如何通過精細(xì)化招標(biāo)管理來提升系統(tǒng)可靠性，歐洲的招標(biāo)管理模式往往都是針對每一個子系統(tǒng)分開評標(biāo)，選擇最具經(jīng)驗的最優(yōu)供應(yīng)商，這樣能夠提升系統(tǒng)可靠性：而國內(nèi)當(dāng)前對中高壓電氣系統(tǒng)很多采取打包招標(biāo)方式，雖然能簡化流程，提高了建設(shè)速度，但也會因此屏蔽掉很多優(yōu)秀供應(yīng)商，降低了系統(tǒng)最優(yōu)化的機(jī)會：同時打包招標(biāo)也加深了系統(tǒng)運維風(fēng)險，一旦出現(xiàn)某家供應(yīng)商業(yè)務(wù)出售或變動，風(fēng)電系統(tǒng)運維可靠性都會受到影響。健身強(qiáng)體增慧，推進(jìn)風(fēng)電智能化

《風(fēng)能》：就目前風(fēng)電智能化系統(tǒng)存在的主要癥結(jié)點。您認(rèn)為在未來5～10年要著力解決哪些問題？

趙天意：中國風(fēng)電智能化當(dāng)前主要存在三個方面問題：

缺乏基礎(chǔ)支持：很多風(fēng)電核心設(shè)備未做到智能化和互聯(lián)互通，這樣導(dǎo)致很多風(fēng)電應(yīng)用和分析成為無源之水，使未來管理增效和升級改造缺乏依據(jù)：

缺乏現(xiàn)場系統(tǒng)級應(yīng)用：風(fēng)電各子系統(tǒng)往往各自為戰(zhàn)，缺乏系統(tǒng)級別的配合和優(yōu)化，尤其對現(xiàn)場管理人員，當(dāng)出現(xiàn)問題時無法第一時間分析原因，并采取措施：

缺乏應(yīng)用數(shù)據(jù)分析;風(fēng)電大數(shù)據(jù)采集起步晚、壁壘多，缺乏風(fēng)電大數(shù)據(jù)分析以指導(dǎo)系統(tǒng)優(yōu)化升級。

針對這些癥結(jié)，未來5～10年，我們應(yīng)按照循序漸進(jìn)的原則，從健身、強(qiáng)體到增慧，推進(jìn)風(fēng)電智能化設(shè)計、選型、制造、建設(shè)、運維工作。

首先是健身，在設(shè)計選型時就選擇智能化的風(fēng)電核心設(shè)備，使核心電氣及機(jī)械設(shè)備能夠采集數(shù)據(jù)、自診斷及互聯(lián)互通，同時不忽視可靠性提升，保證可靠的智能化。

其次是強(qiáng)體，在風(fēng)電設(shè)計制造環(huán)節(jié)重視系統(tǒng)級配合，確保智能設(shè)備之間以及和現(xiàn)場及總部管理系統(tǒng)的兼容性，提升系統(tǒng)可靠性和現(xiàn)場運維操作便利性。

最后是增慧，針對風(fēng)電全生命周期管理的難點，打通風(fēng)電數(shù)據(jù)壁壘，利用人工智能等大數(shù)據(jù)分析工具，實現(xiàn)風(fēng)電智能調(diào)度、智能運維、優(yōu)化升級等功能，提升風(fēng)電全生命周期收益。

可再生能源會大規(guī)模發(fā)展

《風(fēng)能》：您認(rèn)為未來?？稍偕茉吹陌l(fā)展前景如何？施耐德電氣在其中將有怎樣的作為？

趙天意：我個人認(rèn)為可再生能源一定會取代傳統(tǒng)化石能源，風(fēng)電、光伏、光熱等可再生能源將會成為主力能源，配合儲能、電動汽車等應(yīng)用，使整個社會實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。截至2018年底，風(fēng)電等新能源在中國的累計裝機(jī)量占全國總裝機(jī)容量的比重已經(jīng)接近20%，未來會進(jìn)一步持續(xù)增長。傳統(tǒng)能源中，水電受自然條件限制，火電在逐步壓縮，核電發(fā)展很謹(jǐn)慎。未來的能源需求和能源安全，必須要靠可再生能源來滿足，實現(xiàn)從補(bǔ)充到替代，從替代到主力的過渡?？稍偕茉磿駛鹘y(tǒng)能源一樣大規(guī)模發(fā)展，但不只是風(fēng)電，可能還有光伏、光熱，配合電化學(xué)、熱儲能和氫能等方式，做到分布式大電網(wǎng)的發(fā)展。

未來的能源需求和能源安全，必須靠可再生能源來滿足，實現(xiàn)從補(bǔ)充到替代，從替代到主力的過渡。未來，可再生能源一定會大規(guī)模發(fā)展。

伴隨“十三五”規(guī)劃在電力工業(yè)及基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域的逐步落地，以配電數(shù)字化、智能化為基礎(chǔ)的工業(yè)設(shè)施、智慧建筑等將成為社會建設(shè)與發(fā)展的新方向之一。施耐德電氣基于在新能源、軌道交通、數(shù)據(jù)中心等行業(yè)的解決方案與成功實踐，全面升級EcoStruxure配電架構(gòu)，并在完善各層架構(gòu)的基礎(chǔ)上，上下兼容，實現(xiàn)了設(shè)施連接、系統(tǒng)架構(gòu)、應(yīng)用場景的全覆蓋，從資本性支出到運營支出的全生命周期，為客戶創(chuàng)造價值。目前，EcoStruxure已經(jīng)在全球部署了超過48萬個安裝現(xiàn)場，得到了超過2萬名開發(fā)者和系統(tǒng)集成商的支持，在云端管理著超過160萬份資產(chǎn)。

在信息化、數(shù)字化、互聯(lián)網(wǎng)的時代背景下，新能源企業(yè)對電力智能化、數(shù)字化方面的發(fā)展提出了更高的要求。數(shù)字化已經(jīng)廣泛應(yīng)用于光伏和光熱設(shè)施、風(fēng)電機(jī)組制造、新能源電站微觀選址和運維等場景。施耐德電氣作為中低壓配電及工業(yè)自動化領(lǐng)域的先行者，早在2010年就參與了第一個海上風(fēng)電項目。目前，由包括智能斷路器、智能開關(guān)柜、智能電氣監(jiān)控通信產(chǎn)品、UPS等互聯(lián)互通智能設(shè)備，以及控制技術(shù)、云計算和數(shù)據(jù)分析與服務(wù)等共同構(gòu)成的施耐德電氣低壓配電解決方案，不僅能提升海上風(fēng)電系統(tǒng)可靠性及運維效率，實現(xiàn)實時遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)運行狀態(tài)，確保故障及時處理，有效減少計劃外停電和維修需求，并能提高安全及管理能力、節(jié)省運維成本，保護(hù)運維人員安全。