新能源發(fā)電場(chǎng)站智能運(yùn)維技術(shù)研究

［關(guān)鍵詞］新能源發(fā)電場(chǎng)站；智能運(yùn)維；技術(shù)分析；設(shè)計(jì)思路

1 新能源發(fā)電場(chǎng)站智能運(yùn)維技術(shù)的必要性

新能源發(fā)電場(chǎng)站項(xiàng)目一般建在偏遠(yuǎn)且交通欠發(fā)達(dá)地區(qū)，且相距位置分散，其運(yùn)行維護(hù)難度較大。還有很多發(fā)電場(chǎng)站面臨技術(shù)和設(shè)備落后、老化等問(wèn)題，進(jìn)一步加大了企業(yè)壓力。同時(shí)，居民及企業(yè)用電需求上漲，傳統(tǒng)的被動(dòng)反應(yīng)式運(yùn)維已經(jīng)無(wú)法適應(yīng)平價(jià)電費(fèi)時(shí)代的需求。

新能源發(fā)電場(chǎng)站的智能運(yùn)維是迎接能源轉(zhuǎn)型和提升效率的關(guān)鍵。通過(guò)建立健全的故障診斷及預(yù)警系統(tǒng)、智能終端聯(lián)動(dòng)管控系統(tǒng)等，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的智能電力生產(chǎn)運(yùn)維管理平臺(tái)，為電力生產(chǎn)管理提供有力支撐。智能運(yùn)維技術(shù)主要基于云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、5G 通信等前沿技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、故障預(yù)測(cè)和優(yōu)化調(diào)度，從而提高運(yùn)維效率和降低成本。這對(duì)于新能源發(fā)電場(chǎng)站來(lái)說(shuō)尤為重要，因?yàn)檫\(yùn)維成本約占風(fēng)電場(chǎng)生命周期度電成本的近3 成。

2 新能源發(fā)電場(chǎng)站智能運(yùn)維系統(tǒng)的應(yīng)用

2.1 智能巡檢

智能巡檢是智能運(yùn)維的關(guān)鍵，可通過(guò)建立量化指標(biāo)確保工作可追溯和考核。智能巡檢的價(jià)值之一是為輸電線路提供了一個(gè)“數(shù)字大腦”，通過(guò)完整閉環(huán)的數(shù)據(jù)到模型應(yīng)用流程，可以大幅提升性能指標(biāo)，并優(yōu)化人工分析成本。智能巡檢平臺(tái)在新能源發(fā)電中的應(yīng)用主要包括線路、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組和光伏組件的巡檢，相比傳統(tǒng)的人工巡檢具有明顯的優(yōu)勢(shì)，可以減少人工記錄的誤報(bào)漏報(bào)情況。

2.2 智能檢修

智能檢修可實(shí)現(xiàn)智能自檢、及時(shí)報(bào)修、快速排除故障等目的。智能檢修流程應(yīng)充分利用現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的檢修決策。具體方法有：通過(guò)在線監(jiān)測(cè)、設(shè)備預(yù)警、故障診斷等手段，及時(shí)獲取設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)和性能指標(biāo)，以提高檢修的準(zhǔn)確性和效率；建立智能化的檢修管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)人機(jī)互動(dòng)，將專家經(jīng)驗(yàn)與智能算法相結(jié)合，提升檢修方案的智能化水平；構(gòu)建縱向貫通、橫向集成的流域級(jí)檢修管理平臺(tái)，將各項(xiàng)檢修任務(wù)集中統(tǒng)一管理，實(shí)現(xiàn)資源的高效利用和協(xié)同作業(yè)。

2.3 智能監(jiān)測(cè)

智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)利用先進(jìn)的數(shù)字化技術(shù)，對(duì)新能源發(fā)電場(chǎng)站的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和評(píng)估。智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的業(yè)務(wù)范圍主要包括經(jīng)營(yíng)管理、安全管理、運(yùn)行管理、設(shè)備管理、檢修管理和物資管理等方面，這些都是保障場(chǎng)站運(yùn)行穩(wěn)定的重要環(huán)節(jié)。通過(guò)實(shí)現(xiàn)作業(yè)無(wú)紙化、移動(dòng)化及現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備集中監(jiān)測(cè)、遠(yuǎn)程控制等功能，智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能有效提高場(chǎng)站的運(yùn)行效率和安全性。

2.4 智能決策

智能決策系統(tǒng)是以信息融合為基礎(chǔ)思想的綜合管理平臺(tái)，可實(shí)現(xiàn)全站的有機(jī)協(xié)作，避免信息孤島，提升生產(chǎn)協(xié)作效率。智能決策系統(tǒng)不僅可以進(jìn)行信息挖掘和趨勢(shì)分析，還能對(duì)新能源發(fā)電場(chǎng)站功率進(jìn)行預(yù)測(cè)，降低產(chǎn)能波動(dòng)帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)，為場(chǎng)站的基礎(chǔ)決策提供依據(jù)，從而提升管理水平。

3 新能源發(fā)電場(chǎng)站智能運(yùn)維系統(tǒng)的設(shè)計(jì)框架

3.1 數(shù)據(jù)采集與監(jiān)測(cè)

構(gòu)建智能運(yùn)維的核心在于數(shù)據(jù)，數(shù)字交付是智能運(yùn)維的基本前提。數(shù)字交付過(guò)程中的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性和可用性，直接影響著智能運(yùn)維的效果。數(shù)據(jù)采集途徑主要有以下方面。

3.1.1 傳感器采集

通過(guò)合理的布局傳感器位置，采集重要的環(huán)境數(shù)據(jù)及關(guān)鍵設(shè)備參數(shù)。

3.1.2 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)

使用先進(jìn)的數(shù)據(jù)采集技術(shù)，實(shí)時(shí)獲取各個(gè)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)，包括實(shí)時(shí)電流、電壓、設(shè)備溫度、負(fù)載情況等，確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和及時(shí)性。

3.1.3 遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)

遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)通過(guò)傳感器網(wǎng)絡(luò)和通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)電力系統(tǒng)各個(gè)環(huán)節(jié)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集和傳輸，運(yùn)維人員可以隨時(shí)獲取場(chǎng)站的運(yùn)行狀態(tài)、設(shè)備工況、負(fù)荷情況等信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)場(chǎng)站的全面監(jiān)測(cè)。同時(shí)，遠(yuǎn)程控制技術(shù)使運(yùn)維人員能夠通過(guò)云平臺(tái)或移動(dòng)終端進(jìn)行設(shè)備開(kāi)關(guān)和操作，從而提高運(yùn)維效率。

3.2 數(shù)據(jù)處理與分析

深入分析和挖掘采集到的數(shù)據(jù)，可以揭示設(shè)備的運(yùn)行規(guī)律和故障模式，為智能運(yùn)維提供決策支持。與傳統(tǒng)預(yù)測(cè)算法相比較，智能分析引擎更專注于運(yùn)維業(yè)務(wù)場(chǎng)景，以算法賦能實(shí)際需求，這有助于提升運(yùn)維的智能化水平。智能算法在數(shù)據(jù)分析過(guò)程中能夠加速數(shù)據(jù)清洗、特征選擇和模型訓(xùn)練，提高效率和準(zhǔn)確性；此外，智能算法還能深入理解數(shù)據(jù)背后的模式和規(guī)律，提供更全面可靠的分析結(jié)果。

3.3 運(yùn)維決策與優(yōu)化

隨著人工智能、大數(shù)據(jù)和物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的不斷進(jìn)步，智能運(yùn)維管理逐漸發(fā)展成為一種集預(yù)測(cè)、診斷、優(yōu)化于一體的綜合性解決方案。通過(guò)對(duì)設(shè)備狀態(tài)和生產(chǎn)能效等關(guān)鍵數(shù)據(jù)的模型分析，可以更準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)設(shè)備的故障模式和趨勢(shì)，提升運(yùn)維管理效率。另外，企業(yè)可以利用智能系統(tǒng)的描述性分析、預(yù)測(cè)性分析及優(yōu)化算法等工具，從數(shù)據(jù)中獲取有價(jià)值的洞見(jiàn)，為運(yùn)營(yíng)決策提供支持。

3.4 安全管理與風(fēng)險(xiǎn)控制

傳統(tǒng)的人工運(yùn)維方式人工成本高、處理周期長(zhǎng)，且易出現(xiàn)錯(cuò)誤和安全隱患。智能運(yùn)維通過(guò)引入自動(dòng)化技術(shù)和數(shù)據(jù)分析，可以幫助新能源發(fā)電場(chǎng)站企業(yè)更好地管理運(yùn)維數(shù)據(jù)、提升數(shù)據(jù)安全性，并及時(shí)發(fā)現(xiàn)和應(yīng)對(duì)潛在的安全風(fēng)險(xiǎn)。通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)控和分析運(yùn)維數(shù)據(jù)，智能運(yùn)維系統(tǒng)能夠快速識(shí)別異常行為，并采取相應(yīng)的安全措施，從而降低安全風(fēng)險(xiǎn)和數(shù)據(jù)泄露的可能性。

3.5 可視化界面

提升智能運(yùn)維數(shù)據(jù)的可視化界面設(shè)計(jì)，使其更加直觀、易于理解和利用。可視化頁(yè)面設(shè)計(jì)應(yīng)注意：界面設(shè)計(jì)簡(jiǎn)潔清晰，避免過(guò)于復(fù)雜的設(shè)計(jì)和冗余；可以實(shí)時(shí)監(jiān)控企業(yè)全部場(chǎng)站的狀態(tài)，這有助于及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決問(wèn)題；將歷史數(shù)據(jù)可視化展現(xiàn)在界面上，可以幫助運(yùn)維人員基于過(guò)往經(jīng)驗(yàn)和數(shù)據(jù)做出更準(zhǔn)確的決策；對(duì)所有數(shù)據(jù)進(jìn)行摸底，并建立運(yùn)維數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)，可確保數(shù)據(jù)的質(zhì)量和準(zhǔn)確性，從而提高數(shù)據(jù)可視化的效果。

4 新能源發(fā)電場(chǎng)站推廣智能運(yùn)維技術(shù)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)

4.1 硬件設(shè)備升級(jí)

很多新能源發(fā)電場(chǎng)站現(xiàn)有硬件設(shè)備的性能和功能不能滿足智能運(yùn)維及安全產(chǎn)能需求，需要升級(jí)處理器、存儲(chǔ)設(shè)備、感應(yīng)器、監(jiān)測(cè)設(shè)備等，以承擔(dān)大量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、處理、收集等工作。借助無(wú)人機(jī)的熱成像、光成像技術(shù)，可以更大范圍的觀測(cè)發(fā)電場(chǎng)站周圍環(huán)境，并將影像數(shù)據(jù)及時(shí)傳輸?shù)街悄苓\(yùn)維系統(tǒng)快速進(jìn)行模型分析，及時(shí)發(fā)現(xiàn)發(fā)電場(chǎng)站設(shè)備運(yùn)行時(shí)的異常，并提供精準(zhǔn)位置，提高巡檢效率。

4.2 智能運(yùn)維系統(tǒng)開(kāi)發(fā)

新能源企業(yè)需要清楚自身的運(yùn)維管理需求和目標(biāo)，以及期望通過(guò)智能運(yùn)維系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的效益，以確定智能運(yùn)維系統(tǒng)的技術(shù)和功能。智能運(yùn)維系統(tǒng)的功能開(kāi)發(fā)包括場(chǎng)站的運(yùn)行記錄、各項(xiàng)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)控、場(chǎng)站詳情統(tǒng)計(jì)、場(chǎng)站曲線分析、工單列表等，以提高運(yùn)維效率和降低成本。開(kāi)發(fā)智能運(yùn)維系統(tǒng)還應(yīng)注意以下3點(diǎn)。

4.2.1 數(shù)據(jù)安全

智能運(yùn)維系統(tǒng)涉及大量的運(yùn)維數(shù)據(jù)和信息，因此確保數(shù)據(jù)的安全性至關(guān)重要，開(kāi)發(fā)時(shí)應(yīng)考慮完備的安全措施和技術(shù)手段來(lái)保護(hù)數(shù)據(jù)，防止泄露和濫用。

4.2.2 兼容性和穩(wěn)定性

為智能運(yùn)維系統(tǒng)運(yùn)行的兼容性和穩(wěn)定性，需綜合考慮硬件、軟件、標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)以及未來(lái)的升級(jí)和維護(hù)成本，制訂系統(tǒng)運(yùn)維標(biāo)準(zhǔn)，。

4.2.3 引入人工智能技術(shù)

結(jié)合人工智能技術(shù)，智能巡檢與智能診斷發(fā)電場(chǎng)站設(shè)備工作狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)“零人工巡檢”運(yùn)維、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)能源消耗信息、識(shí)別潛在問(wèn)題并提供優(yōu)化建議、減少能源浪費(fèi)和損耗等。此外，人工智能學(xué)習(xí)算法可用于設(shè)備的智能監(jiān)控和預(yù)測(cè)維護(hù)，提高發(fā)電系統(tǒng)的可靠性和效率。

4.3 建立集中控制平臺(tái)

通過(guò)建立一個(gè)安全、穩(wěn)定、高效的集中控制平臺(tái)，可以對(duì)分散場(chǎng)站進(jìn)行統(tǒng)一監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守、精細(xì)化、智能化管理等，從而減少人力投入和日常工作量，提升電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行管理的效率。集中控制系統(tǒng)還能減少人員到場(chǎng)次數(shù)，降低現(xiàn)場(chǎng)操作負(fù)擔(dān)，可節(jié)約大量人工成本和交通成本。

4.4 搭建知識(shí)庫(kù)

由于智能設(shè)備和技術(shù)的不斷更新，以及傳統(tǒng)運(yùn)維方式過(guò)去依賴個(gè)人經(jīng)驗(yàn)，無(wú)法做到良好的技術(shù)銜接和有效傳遞，不利于場(chǎng)站運(yùn)轉(zhuǎn)及維修。利用智能運(yùn)維系統(tǒng)強(qiáng)大的存儲(chǔ)、整理功能，將設(shè)備技術(shù)信息分門別類輸入系統(tǒng)，并詳細(xì)記錄設(shè)備檢修維修詳情，搭建知識(shí)庫(kù)，有利于企業(yè)技術(shù)的積累。完善的智能運(yùn)維知識(shí)庫(kù)需要投入一定人力資金資源，建立過(guò)程包括技術(shù)文檔的收集、整理、分類、定期維護(hù)和更新。當(dāng)觸發(fā)故障診斷功能時(shí)，智能運(yùn)維系統(tǒng)可以依據(jù)知識(shí)庫(kù)規(guī)則識(shí)別并報(bào)警，然后依據(jù)知識(shí)庫(kù)、監(jiān)控信息、日志等數(shù)據(jù)定位出故障根本原因，并提供解決方法建議。

4.5 打通業(yè)務(wù)流程

依托智能運(yùn)維系統(tǒng)的一站式線上管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)運(yùn)維業(yè)務(wù)總部統(tǒng)一管理。依據(jù)主線業(yè)務(wù)設(shè)計(jì)運(yùn)維系統(tǒng)，采用一體化的體系結(jié)構(gòu)，包括一體化人機(jī)界面、報(bào)表平臺(tái)和數(shù)據(jù)平臺(tái)等，使系統(tǒng)具有靈活性和可擴(kuò)展性，并實(shí)現(xiàn)信息共享的目標(biāo)?；緲I(yè)務(wù)框架包括總部集中監(jiān)控、優(yōu)化任務(wù)分配方案、檢修信息反饋、智能物資調(diào)配、績(jī)效管理等，從而達(dá)到企業(yè)管理智能化升級(jí)。

4.6 建立運(yùn)維評(píng)價(jià)體系

要充分發(fā)揮智能運(yùn)維系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)，就要建立完善的運(yùn)維評(píng)價(jià)體系。建立步驟包括明確建設(shè)目標(biāo)、制訂運(yùn)維標(biāo)準(zhǔn)、制訂清晰規(guī)范的運(yùn)維流程及持續(xù)優(yōu)化改進(jìn)運(yùn)維管理體系。其中運(yùn)維評(píng)價(jià)體系建設(shè)目標(biāo)是提升運(yùn)維效率、保障系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，涵蓋了基礎(chǔ)設(shè)施管理、服務(wù)級(jí)別管理、事件管理、問(wèn)題管理等多個(gè)方面的評(píng)價(jià)。通過(guò)運(yùn)維評(píng)價(jià)體系，企業(yè)可以根據(jù)實(shí)際情況規(guī)范和優(yōu)化運(yùn)維活動(dòng)，提供高質(zhì)量的服務(wù)，增強(qiáng)企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力和可持續(xù)發(fā)展能力。

5 結(jié)束語(yǔ)

以大數(shù)據(jù)、智能設(shè)備等技術(shù)為基礎(chǔ)的智能運(yùn)維技術(shù)，是提高新能源發(fā)電場(chǎng)站發(fā)電效益及降低人工成本的有效工具，亦是新能源電力企業(yè)提升管理水平、創(chuàng)新發(fā)展的關(guān)鍵途徑。新能源電力企業(yè)應(yīng)與時(shí)俱進(jìn)，重視現(xiàn)代化管理理念和技術(shù)的升級(jí)與學(xué)習(xí)，深入研究智能運(yùn)維的應(yīng)用范圍及方法，才能保持企業(yè)技術(shù)領(lǐng)先，增強(qiáng)企業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力。