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智慧城市
智能風電場
- 摘要：智能風電場通過對現(xiàn)場基礎(chǔ)監(jiān)測、中央監(jiān)控室管理，省級集控中心技術(shù)支撐，總部信息中心的數(shù)據(jù)挖掘，實現(xiàn)對設備、人員進行實時掌握與管控，提高了風電場的管理與生產(chǎn)效益。
智能風電場通過對現(xiàn)場基礎(chǔ)監(jiān)測、中央監(jiān)控室管理，省級集控中心技術(shù)支撐，總部信息中心的數(shù)據(jù)挖掘，實現(xiàn)對設備、人員進行實時掌握與管控，提高了風電場的管理與生產(chǎn)效益。
“因為建立了物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，風電場能夠?qū)υO備、人員的動態(tài)進行真實掌握，不閑置、不過度使用資源，實現(xiàn)了智慧創(chuàng)能——從現(xiàn)場運維到總部的信息中心，形成了一體化的保障體系，通過遠程協(xié)助診斷故障，既解決了現(xiàn)場人員運維難題，刺激了其積極性，也有效地解決了高級技術(shù)人員的流失問題，大型設備的隱患也能夠及時被挖掘，風電場的現(xiàn)場運行得到了多層次的保障。”
專訪 | 國電聯(lián)合動力技術(shù)有限公司吉國華
撰文 | 龍芳
國電聯(lián)合動力技術(shù)有限公司于2007年 6月成立，風機產(chǎn)品具備完全自主知識產(chǎn)權(quán)，已形成涵蓋 1.5兆瓦、 2兆瓦、 3兆瓦、 6兆瓦四大平臺的整機產(chǎn)品系列以及配套葉片、發(fā)電機和齒輪箱三大部件，適用于各類陸上風場，在低風速、海上、高海拔風機方面擁有技術(shù)領(lǐng)先優(yōu)勢。主營業(yè)務集大型風電機組設計研發(fā)、生產(chǎn)制造、銷售服務為一體。
隨著“互聯(lián)網(wǎng) +”智慧能源發(fā)展指導意見印發(fā)，作為重要組成部分的風能發(fā)電如今被時代賦予了更多的智慧基因。我國的風電行業(yè)從 2006年后才開始搶規(guī)模、搶裝機，到 2014年的效益挖掘、設備改造，然而相比于火電、水電、核電以及其他行業(yè)，風電場智能化真正起步著實很晚。
我國的風能多集中在“三北”地區(qū)，地廣人稀，環(huán)境惡劣，且風能開發(fā)受海拔、風速、季節(jié)、設備等各種因素影響，面臨開發(fā)難度大、監(jiān)控管理困難、發(fā)電效益不明顯、人才流失大等難題。而借助日趨成熟的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，智能風電場近兩年順勢崛起，大刀闊斧攻堅克難，迅速提升管理與生產(chǎn)效益，搖身一變，成為能源領(lǐng)域令人矚目的智慧新星。
智慧創(chuàng)能，管理效益劇增
跟火電、核電相比，風電的邊際成本為零，故障處理多用一個小時，就減少了一個小時的效益，因此風電場的現(xiàn)場運行維護非常重要。風電場屬于比較落后的單位，沒有信息系統(tǒng)，網(wǎng)絡能力較差，一旦設備出現(xiàn)故障，工作人員經(jīng)常是驅(qū)車幾十里去尋找并且逐一排查才能進行維護。
國電聯(lián)合動力的智能風電場由四個架構(gòu)組成：基礎(chǔ)信息層、中央監(jiān)控室、省級集控中心以及北京總部的信息中心。在基礎(chǔ)信息層，在重要設備、儀器、人員，部署了相應的信息化軟件和硬件設備對數(shù)據(jù)進行實時采集與監(jiān)控；在風電場中央監(jiān)控室，搭建自動化的軟硬件，風機數(shù)據(jù)在此匯集，經(jīng)由軟件自動統(tǒng)計與診斷，風機出現(xiàn)故障時就能精準、及時維護。
在以省為單位的集控中心，把具體的風電場通過專線網(wǎng)絡連接到每個省的中心城市匯聚起來，把需要的數(shù)據(jù)進行過濾加工，讓升壓站、風機、箱電設備信息在線顯示出來，展現(xiàn)出在線風電場的大畫面，后臺能自動分析處理，形成更大的數(shù)據(jù)報表。工作人員可 24小時通過專線網(wǎng)絡登錄到風電場設備，對風電場進行監(jiān)督與現(xiàn)場判斷、輔助。
而位于北京總部的信息中心，是更高級別的集控中心。不同于集控中心的是，還多了一個數(shù)據(jù)中心，數(shù)據(jù)中心通過軟件模型對大數(shù)據(jù)進行挖掘，能對所轄風電場的 6000多臺風機數(shù)據(jù)進行匯總分類跟蹤，對設備狀態(tài)進行長期監(jiān)測，并分析批量的共性故障，以對缺陷進行整改，促進前端基礎(chǔ)的可靠性。
因為建立了物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，風電場能夠?qū)υO備、人員的動態(tài)進行真實掌握，不閑置、不過度使用資源，實現(xiàn)了智慧創(chuàng)能——從現(xiàn)場運維到總部的信息中心，形成了一體化的保障體系，通過遠程協(xié)助診斷故障，既解決了現(xiàn)場人員運維難題，刺激了其積極性，也有效地解決了高級技術(shù)人員的流失問題，大型設備的隱患也能夠及時被挖掘，風電場的現(xiàn)場運行得到了多層次的保障。比之以往不能常駐風電場，如今通過系統(tǒng)部署，主管領(lǐng)導能隨時掌控管理 20個甚至更多的風電場，管理效益不言而喻！
智能化監(jiān)測 現(xiàn)場運維無盲點
不論集控中心、數(shù)據(jù)中心做得再完美，功能再強大，都無法取代與彌補現(xiàn)場的不足。從短期來看，在當前的風電場系統(tǒng)中，現(xiàn)場直接關(guān)系到發(fā)電量，因此占據(jù)著最為重要的地位。
除了搭建基礎(chǔ)設施，國電聯(lián)合動力技術(shù)有限公司吉國華介紹：“風機的可靠性占了現(xiàn)場 90%的權(quán)重。如果風機不可靠，那么打任何補丁都于事無補 ，提高可靠性，50%在機械上，而以前都是以故障率來評判，并不是很完善。 ”現(xiàn)在引進的平均無故障時間更為合理，提高了風機的可靠性判斷。
風資源的監(jiān)測與計算非常重要。隨意安裝風機，會導致建好而不能用或用處不大的情況，造成不可逆的資源浪費。同一個區(qū)域，地形、地貌、植被會對特定地點的風速產(chǎn)生影響，需經(jīng)過長期的監(jiān)測數(shù)據(jù)來進行測算，加之高度計算，方能安裝風機。而對已經(jīng)安裝好的風機進行選型評估、性能評估后技改，可直接提升發(fā)電效益。
以前對于生產(chǎn)的監(jiān)控存在很多盲點，智能風電場則實現(xiàn)了對現(xiàn)場全方位無死角的監(jiān)控如對風機狀態(tài)、發(fā)電量、溫度、壓力等信息實時監(jiān)控，智能診斷與分析故障；在風電場的升壓站裝置了監(jiān)控系統(tǒng)；建立能量管理平臺，能夠在限電區(qū)域根據(jù)調(diào)度要求降負荷，保護風機；對小的箱變設備進行監(jiān)控；在風機里裝攝像頭做音視頻監(jiān)控；對于建立在森林、草原易發(fā)生火災區(qū)域的風電場，建立自動消防系統(tǒng)；在一些電纜被偷多發(fā)區(qū)，建立安防系統(tǒng)等等。
國電聯(lián)合動力對智能風電場的設備選擇要求非常嚴格，選擇的都是可靠廠家與可靠設備。值得一提的是，他們大量采用了研華的軟硬件設備，包括風機管理的平板電腦，中控室的工控機、交換機，箱變設備的監(jiān)控機，系統(tǒng)的遠程模塊以及 WebAccess等。吉國華認為，研華的軟硬件能滿足其基本需求，幫助他們縮短產(chǎn)品研發(fā)周期，“研華品牌、口碑、質(zhì)量屬行業(yè)一流，跟行業(yè)很多廠商相比，能夠提供比較整體的解決方案。他們的整體方案拿過來經(jīng)過簡單部署和開發(fā)就能夠滿足要求，而他們投入了技術(shù)和開發(fā)人員提供定制化的行業(yè)開發(fā)，我們非常歡迎這種方式。”
多維提升，風電場未來更具“智慧”
當前，在各行各業(yè)，都出現(xiàn)了物聯(lián)網(wǎng)應用不同形態(tài)。風電行業(yè)作為新能源，因為國家對節(jié)能減排的高度重視更容易向前推進，風電場將在未來幾年甚至幾十年得到進一步部署與完善。然而風電行業(yè)對安全性、穩(wěn)定性、可靠性要求更高，這就讓智能風電面臨更為巨大的挑戰(zhàn)。
今明年兩年，我國將迎來風機大量出質(zhì)保的幾年，風機將迎來大規(guī)模技改期；風資源評估的重要性將與日俱增；管理方面仍需提升，“設備管理方面，資源的動態(tài)管理、調(diào)配還不夠，還沒有成熟的系統(tǒng)，目前的 ERP遠遠不夠，因為設備代表的是活的東西，我們需要智能化實時分析、跟蹤，配套管理模式的提升，才能提升效率。”吉國華說道。
風電場將如何更智能則是行業(yè)未來更需思考的問題。在未來，通過智能化手段、平臺搭建、管理模式的提升，提高獲取信息的效率和故障處理的效率，豐富并提升管理手段和效率，管理人員獲取更加及時、更為全面、更加客觀的運行信息，從而全盤調(diào)動風電場的各方資源，決策時最大限度減少盲點，提高了決策人員與管理人員的“智慧”。
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