探析智慧風(fēng)電場(chǎng)發(fā)展策略

北京國(guó)電電力新能源技術(shù)有限公司 北京 朝陽(yáng) 100101

現(xiàn)階段，云計(jì)算、人工智能、通信、大數(shù)據(jù)處理、“互聯(lián)網(wǎng)+”等技術(shù)和風(fēng)電技術(shù)發(fā)展速度日益加快，給予了數(shù)字化智慧風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)良好支撐，也帶給了智慧風(fēng)電場(chǎng)發(fā)展機(jī)遇。數(shù)字化智慧風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)是新能源行業(yè)開發(fā)的重點(diǎn)。相關(guān)技術(shù)持續(xù)發(fā)展，有利于提高風(fēng)電場(chǎng)工作效率、控制成本投入、減少人力投入、確保設(shè)備更加可靠安全，同時(shí)還能幫助風(fēng)電場(chǎng)更好地從當(dāng)前的事后維修、定期維修運(yùn)維模式轉(zhuǎn)變?yōu)榻Y(jié)合實(shí)際情況維修、預(yù)防性維修模式。

一、智慧風(fēng)電場(chǎng)發(fā)展現(xiàn)狀

現(xiàn)階段，我國(guó)與國(guó)外諸多國(guó)家均將研究的重點(diǎn)放在了智慧風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)及其相關(guān)技術(shù)方面，有力地促進(jìn)了技術(shù)發(fā)展[1]。智慧風(fēng)電場(chǎng)關(guān)鍵性技術(shù)主要有八項(xiàng)，其中，針對(duì)風(fēng)力機(jī)智能控制技術(shù)的研究較多，同時(shí)獲得了顯著成果。現(xiàn)階段，兆瓦級(jí)風(fēng)機(jī)的功能越來越豐富，不僅可以自動(dòng)調(diào)節(jié)功率，且變槳、偏航以及啟停等均可自動(dòng)完成。

當(dāng)前，國(guó)內(nèi)外主要的風(fēng)機(jī)廠均對(duì)自己的智慧化、數(shù)字化風(fēng)電場(chǎng)數(shù)據(jù)和信息管理服務(wù)平臺(tái)與系統(tǒng)進(jìn)行了開發(fā)，如Vestas、西門子、遠(yuǎn)景能源等，德國(guó)Fraunhofer、大唐新能源研究院、西安熱工研究院等，以及滑動(dòng)勘察設(shè)計(jì)研究院等工程設(shè)計(jì)單位，均對(duì)此項(xiàng)工作進(jìn)行了相關(guān)研究，同時(shí)研究開發(fā)了智慧風(fēng)電場(chǎng)數(shù)據(jù)和信息管理系統(tǒng)。這些系統(tǒng)的側(cè)重點(diǎn)各不相同，然而均不符合智慧風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)所需。各風(fēng)機(jī)廠家開發(fā)的系統(tǒng)借助云服務(wù)和大數(shù)據(jù)對(duì)全方位技術(shù)解決方案進(jìn)行分析和提供，包括風(fēng)電場(chǎng)規(guī)劃、測(cè)風(fēng)方案管理以及經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)、風(fēng)功率預(yù)測(cè)、風(fēng)場(chǎng)設(shè)計(jì)優(yōu)化、微觀選址、風(fēng)資源評(píng)估、資產(chǎn)后評(píng)估分析等，還可以遠(yuǎn)程集中監(jiān)控、機(jī)組健康管理及性能評(píng)估、遠(yuǎn)程診斷故障，并對(duì)其進(jìn)行修復(fù)，對(duì)包括升壓站、測(cè)風(fēng)塔、風(fēng)機(jī)等在內(nèi)的諸多設(shè)備進(jìn)行在線檢測(cè)，同時(shí)可以展開報(bào)表管理和能量管理。而科研機(jī)構(gòu)和工程設(shè)計(jì)單位則對(duì)開發(fā)和應(yīng)用設(shè)備故障智能診斷和預(yù)警、數(shù)據(jù)分析、設(shè)備性能智能分析、智能運(yùn)維以及智能巡檢等系統(tǒng)功能更為重視。

二、智慧風(fēng)電場(chǎng)發(fā)展策略

(一)從基建期開始收集數(shù)據(jù)。在建設(shè)智慧風(fēng)電場(chǎng)的過程中，數(shù)據(jù)收集應(yīng)從基建期便開始做起，除了對(duì)設(shè)備全壽命周期信息進(jìn)行收集外，分析、處理也不能少。同時(shí)，利用信息智能分析系統(tǒng)，對(duì)關(guān)鍵性信息進(jìn)行統(tǒng)一分析與管理，如基建期數(shù)據(jù)信息，包括風(fēng)電場(chǎng)基建數(shù)據(jù)信息、設(shè)備制造階段的質(zhì)量信息、設(shè)備安裝調(diào)試信息等；運(yùn)維期信息，包括SCADA系統(tǒng)數(shù)據(jù)開放點(diǎn)數(shù)滿足數(shù)據(jù)分析要求、風(fēng)功率預(yù)測(cè)信息、工器具信息、備品備件信息、升壓站數(shù)據(jù)(綜自系統(tǒng))、CMS數(shù)據(jù)，后備電源、UPS、地基、塔筒、偏航系統(tǒng)、滑環(huán)、葉片、變槳系統(tǒng)、發(fā)電機(jī)等設(shè)備和系統(tǒng)的狀態(tài)信息；生產(chǎn)信息，包括SAP數(shù)據(jù)、故障處理信息、電網(wǎng)調(diào)度數(shù)據(jù)、設(shè)備離線檢測(cè)數(shù)據(jù)、設(shè)備檢修信息等；海上風(fēng)電還應(yīng)收集完整的水文、氣象、船舶自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)信息。針對(duì)無法監(jiān)測(cè)到的設(shè)備，應(yīng)適當(dāng)?shù)卦黾颖O(jiān)測(cè)點(diǎn)，海上風(fēng)電還應(yīng)大力監(jiān)測(cè)海床沖刷以及地基防腐[2]。

(二)促進(jìn)風(fēng)電場(chǎng)設(shè)備檢測(cè)效率提升?，F(xiàn)階段，我國(guó)諸多風(fēng)電場(chǎng)在檢測(cè)設(shè)備狀態(tài)中仍有一些問題存在，智能檢測(cè)系統(tǒng)可第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)風(fēng)電場(chǎng)存在的不足之處，高效率檢測(cè)風(fēng)電場(chǎng)設(shè)備。然而，針對(duì)一些獨(dú)特的風(fēng)電機(jī)(如變槳軸承、偏航減速器、葉片等)，檢測(cè)其運(yùn)行狀況的難度較大。目前所采用的智能化檢測(cè)系統(tǒng)依然無法監(jiān)測(cè)這些設(shè)備的運(yùn)行現(xiàn)狀，這無疑是增加了風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)。所以，在今后發(fā)展中，我們要不斷促進(jìn)智能化風(fēng)電場(chǎng)設(shè)備信息獲取能力增強(qiáng)，如此才可以給予我們幫助，第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)故障，并有效處理，確保風(fēng)電場(chǎng)始終處于平穩(wěn)運(yùn)行狀態(tài)。

(三)促進(jìn)風(fēng)機(jī)自動(dòng)化控制水平提升?，F(xiàn)階段，我國(guó)諸多風(fēng)電場(chǎng)和智慧化水平還有一段距離，應(yīng)強(qiáng)化風(fēng)機(jī)自動(dòng)化控制水平。今后，如果想進(jìn)一步提高風(fēng)機(jī)的整體化控制水平，就必須發(fā)揮最大努力把風(fēng)機(jī)的自動(dòng)化控制水平提高，并對(duì)控制方法進(jìn)行優(yōu)化[3]?？梢院惋L(fēng)電場(chǎng)的實(shí)際情況相結(jié)合，具備自主分析能力，形成和風(fēng)電場(chǎng)特點(diǎn)相契合的機(jī)組動(dòng)作指令以及控制邏輯，運(yùn)用電壓管理平臺(tái)、風(fēng)電場(chǎng)群控制系統(tǒng)以及激光雷達(dá)控制技術(shù)等國(guó)內(nèi)風(fēng)電行業(yè)中的先進(jìn)技術(shù)，將自動(dòng)采集處理機(jī)組信息、設(shè)備在線監(jiān)測(cè)、提前感知狀態(tài)、人機(jī)互聯(lián)、遠(yuǎn)程控制操作等智慧特性順利實(shí)現(xiàn)。

(四)促進(jìn)風(fēng)機(jī)設(shè)備穩(wěn)定性增強(qiáng)。最近幾年，風(fēng)電技術(shù)發(fā)展速度日益加快，在此形勢(shì)下，風(fēng)機(jī)單機(jī)容量不斷擴(kuò)大。我國(guó)出現(xiàn)了諸多新型風(fēng)機(jī)。在今后研發(fā)風(fēng)機(jī)設(shè)備時(shí)，應(yīng)首先注重設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定性。在投入使用前，采用實(shí)驗(yàn)的方法檢測(cè)風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，如此便可以給予我們幫助，及時(shí)發(fā)現(xiàn)新機(jī)子中故障頻率最高的類型[4]。除此之外，在風(fēng)機(jī)故障判斷時(shí)盡量采用智能化方法，可提高診斷效率及準(zhǔn)確率，如此我們才能方便我們更好地把風(fēng)機(jī)設(shè)備出現(xiàn)故障的部位準(zhǔn)確找到。

結(jié)語(yǔ)

智慧化風(fēng)電場(chǎng)與現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展需求相符，新能源行業(yè)高速發(fā)展的形勢(shì)下，智慧風(fēng)電場(chǎng)必然會(huì)成為發(fā)展的重點(diǎn)對(duì)象。盡管，現(xiàn)階段在建或者已經(jīng)建成的智慧風(fēng)電場(chǎng)才剛剛開始發(fā)展，但在人工智能、信息化、“互聯(lián)網(wǎng)+”等技術(shù)發(fā)展速度日益加快的形勢(shì)下，大型智慧風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)則是我國(guó)新能源事業(yè)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。