10月12日，國(guó)家電投江蘇濱海南H3海上風(fēng)電項(xiàng)目首臺(tái)風(fēng)機(jī)順利并網(wǎng)，這標(biāo)志著國(guó)內(nèi)首個(gè)數(shù)字化、智慧化海上風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)已進(jìn)入投運(yùn)階段。
在海上風(fēng)電面臨去補(bǔ)貼的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，H3海上風(fēng)電項(xiàng)目的實(shí)踐讓業(yè)內(nèi)眺望到數(shù)字化風(fēng)電的未來，也看到了數(shù)字化技術(shù)驅(qū)動(dòng)行業(yè)降本的希望。
文丨本報(bào)記者 張子瑞
1、構(gòu)建真正意義的智慧風(fēng)電場(chǎng)
濱海南H3海上風(fēng)電場(chǎng)位于江蘇省鹽城市濱海縣近海海域，離岸距離36公里，平均水深約18米，布置75臺(tái)單機(jī)容量4.0MW的風(fēng)機(jī)，總裝機(jī)容量300兆瓦，配套建設(shè)一座220千伏海上升壓站、兩回220千伏海纜送出線路和一座陸上集控中心。該項(xiàng)目建成投產(chǎn)后，將與已建成運(yùn)營(yíng)的濱海北H1#100兆瓦、濱海北H2#400兆瓦兩個(gè)海上風(fēng)電場(chǎng)共同構(gòu)成亞洲規(guī)模最大的海上風(fēng)電集群“國(guó)家電投鹽城陣列”。
當(dāng)前，海上風(fēng)電運(yùn)維成本占據(jù)海上風(fēng)電成本的一半以上。降低運(yùn)維成本是降低海上風(fēng)電成本的關(guān)鍵。由于海上風(fēng)電設(shè)備遠(yuǎn)離陸地，運(yùn)轉(zhuǎn)、損耗、風(fēng)險(xiǎn)等監(jiān)控運(yùn)維成為最大挑戰(zhàn)。
據(jù)濱海南H3項(xiàng)目數(shù)字化智能化實(shí)施單位江蘇未來智慧信息科技限公司常務(wù)副總經(jīng)理宮照海介紹，在國(guó)電投江蘇濱海南H3#海上風(fēng)電項(xiàng)目中，未來智慧與浪潮合作，利用云計(jì)算及大數(shù)據(jù)技術(shù)，共同打造了云邊協(xié)同的智慧風(fēng)電設(shè)備監(jiān)測(cè)平臺(tái)。依托這一平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了風(fēng)電場(chǎng)設(shè)備統(tǒng)一運(yùn)行監(jiān)控、統(tǒng)一數(shù)據(jù)管理的全生命周期智慧化管理；實(shí)現(xiàn)了無人值守下數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)了解設(shè)備運(yùn)行狀況；最終達(dá)成了在線監(jiān)控海上風(fēng)電主要設(shè)備，保障安全、優(yōu)化運(yùn)行維護(hù)策略，降低運(yùn)營(yíng)成本的“智慧風(fēng)電場(chǎng)”目標(biāo)。
數(shù)據(jù)采集和分析處理是實(shí)現(xiàn)海上風(fēng)電智能化運(yùn)維的基礎(chǔ)。
據(jù)介紹，在濱海南H3項(xiàng)目中，完成了升壓站、風(fēng)機(jī)監(jiān)控兩個(gè)部分的邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn)的部署，升壓站邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)升壓站數(shù)據(jù)采集與計(jì)算、機(jī)器人協(xié)同；風(fēng)機(jī)監(jiān)控邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)對(duì)于風(fēng)機(jī)狀態(tài)監(jiān)控采集、計(jì)算以及風(fēng)機(jī)整體數(shù)據(jù)的采集與計(jì)算等功能。
“發(fā)電設(shè)備的態(tài)勢(shì)感知傳感器接入浪潮超融合InCloud Rail，在邊緣側(cè)進(jìn)行葉片轉(zhuǎn)速、高性能傾角、潤(rùn)滑油狀態(tài)監(jiān)測(cè)、振動(dòng)狀態(tài)感知等數(shù)據(jù)分析，有效信息傳至云中心，通過云邊協(xié)同大幅降低建設(shè)運(yùn)維成本。”浪潮云計(jì)算與大數(shù)據(jù)產(chǎn)品線首席架構(gòu)師趙志祥解釋稱。
2、改變傳統(tǒng)的故障后運(yùn)維方式
海上風(fēng)電場(chǎng)面臨著鹽霧腐蝕、海冰沖撞、臺(tái)風(fēng)破壞等挑戰(zhàn)，并且遠(yuǎn)離大陸不適宜現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)維作業(yè),迫切需要找到對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀況進(jìn)行全面監(jiān)測(cè)、集約高效、又具有成本優(yōu)勢(shì)的風(fēng)電機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測(cè)和運(yùn)維方案。
宮照海表示，傳統(tǒng)的海上風(fēng)電運(yùn)維屬故障后運(yùn)維，出現(xiàn)異常和故障才采取行動(dòng)。受制于天氣等可達(dá)性因素，窗口期短，運(yùn)維成本高。“船只的成本、出海時(shí)間的成本使得海上風(fēng)電運(yùn)維成本接近陸上風(fēng)電兩倍。如果再考慮風(fēng)機(jī)停機(jī)所造成的電量損失，海上風(fēng)電的運(yùn)維成本比陸上風(fēng)電更要高出許多。”
近年來，海上風(fēng)電運(yùn)維也在應(yīng)用信息化技術(shù)，比如通過風(fēng)機(jī)SCADA監(jiān)控系統(tǒng)傳遞機(jī)組運(yùn)行情況，但距離真正的狀態(tài)感知還相去甚遠(yuǎn)。
據(jù)介紹，傳統(tǒng)SCADA系統(tǒng)里缺少豐富的傳感器，無法對(duì)螺栓、腐蝕、葉片振動(dòng)、塔底傾斜等工況實(shí)時(shí)感知。并且，SCADA系統(tǒng)只是采集了一部分?jǐn)?shù)據(jù)，并不具備預(yù)警和數(shù)據(jù)分析能力。
在去補(bǔ)貼和降本的壓力下，海上風(fēng)電必須盡快實(shí)現(xiàn)從從被動(dòng)式運(yùn)維到主動(dòng)預(yù)防式運(yùn)維的轉(zhuǎn)變。這需要風(fēng)電運(yùn)維與大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、邊緣計(jì)算、機(jī)器學(xué)習(xí)等新技術(shù)更深度地融合。
在趙志祥看來，海上風(fēng)機(jī)復(fù)雜的應(yīng)用場(chǎng)景，對(duì)硬件平臺(tái)和軟件平臺(tái)都是巨大考驗(yàn)。對(duì)數(shù)據(jù)傳送的及時(shí)性、應(yīng)用的承載能力和大數(shù)據(jù)的融合能力提出了更高要求。這要求邊緣站點(diǎn)提供超融合的云數(shù)智能力。
“在濱海南H3項(xiàng)目中，依托工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，在傳統(tǒng)的SCADA系統(tǒng)基礎(chǔ)之上增加了五類傳感器和邊緣計(jì)算的節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了從感知到邊緣計(jì)算，相當(dāng)于在海上升壓站建設(shè)了一個(gè)邊緣計(jì)算的中心。同時(shí)，在陸上升壓站建設(shè)一個(gè)云平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了云邊協(xié)同。”宮照海說，“以數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，構(gòu)建了近30類故障預(yù)警模型，可以提前預(yù)警故障，為實(shí)現(xiàn)預(yù)防式運(yùn)維奠定了基礎(chǔ)，有利于提高風(fēng)場(chǎng)的可利用率，切實(shí)降低風(fēng)電全生命周期的度電成本。”
3、讓數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)行業(yè)降本增效
在數(shù)字化時(shí)代，數(shù)據(jù)正成為生產(chǎn)資料，算力正成為生產(chǎn)力。
當(dāng)前，風(fēng)電行業(yè)擁有和掌握了海量的風(fēng)機(jī)和風(fēng)場(chǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)。但是，如何讓這些數(shù)據(jù)真正發(fā)揮價(jià)值卻一直困擾著行業(yè)。
據(jù)業(yè)內(nèi)人士介紹，使用基于自主可控的硬件基礎(chǔ)設(shè)施、數(shù)據(jù)庫、操作系統(tǒng)等，以邊緣計(jì)算、三維可視化、在線監(jiān)測(cè)、大數(shù)據(jù)分析、深度學(xué)習(xí)等信息技術(shù)為支撐，利用“互聯(lián)網(wǎng)+”理念，可以搭建智能化風(fēng)電的基礎(chǔ)設(shè)施，讓數(shù)據(jù)真正驅(qū)動(dòng)行業(yè)降本增效。
著眼于可落地的數(shù)據(jù)應(yīng)用，宮照海認(rèn)為，一是利用數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)老舊風(fēng)場(chǎng)技改，從而提質(zhì)增效；二是針對(duì)新投運(yùn)風(fēng)機(jī)，基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)打造整體的智能化運(yùn)維大平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)線上智能化和線下實(shí)體運(yùn)維相融合。
“伴隨海上風(fēng)電的規(guī)模化發(fā)展，傳統(tǒng)的集控方式難以應(yīng)對(duì)成千上萬臺(tái)風(fēng)機(jī)的數(shù)據(jù)傳遞、分析和智能運(yùn)維，需要基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的架構(gòu)模式，在邊緣側(cè)打造智能化的集控場(chǎng)站。在智能化集控場(chǎng)站之上，再構(gòu)建區(qū)域的集控中心。”宮照海說。
趙志祥認(rèn)為，在此背景下，風(fēng)電行業(yè)的業(yè)務(wù)場(chǎng)景正逐漸向邊緣端遷移，海量數(shù)據(jù)亟需在邊緣進(jìn)行預(yù)處理，低時(shí)延、高并發(fā)的業(yè)務(wù)場(chǎng)景進(jìn)一步放大了邊緣微數(shù)據(jù)中心、遠(yuǎn)程運(yùn)維和降級(jí)自治等需求。
“未來，基于掌握的數(shù)據(jù)還能提供更多深層次的服務(wù)，比如，建立起每一個(gè)型號(hào)風(fēng)機(jī)的正常運(yùn)行模型和異常運(yùn)行模型。讓數(shù)據(jù)在降低風(fēng)電全生命周期度電成本方面發(fā)揮更大價(jià)值。”宮照海表示。
