當(dāng)下,人類正面臨著日益嚴(yán)重的能源短缺和環(huán)境破壞問題,找尋到可再生的清潔能源是人類實(shí)現(xiàn)綠色、低碳、可持續(xù)的發(fā)展的前提條件。風(fēng)能,作為最具商業(yè)潛力、最具活力的可再生能源之一,成本較低,開發(fā)歷史悠久,取之不盡用之不竭,既可以為經(jīng)濟(jì)增長提供穩(wěn)定電力供應(yīng)的同時,又可以有效緩解空氣污染、水污染和全球變暖問題,優(yōu)勢凸顯。

　　

　　海上風(fēng)電優(yōu)勢凸顯,制約因素不容忽視

　　

　　風(fēng)力發(fā)電主要分為陸上和海上風(fēng)電兩大類,其中最關(guān)鍵的因素就是風(fēng)的大小,而海上風(fēng)況普遍優(yōu)于陸上。風(fēng)力機(jī)的發(fā)電功率與風(fēng)速的三次方成正比, 因而同等條件下海上風(fēng)力機(jī)的年發(fā)電量能比陸上高70%。同時海上很少有靜風(fēng)期, 因此風(fēng)力機(jī)的發(fā)電時間更長。

　　

　　此外,我國的經(jīng)濟(jì)帶主要集中在沿海地區(qū),沿海地區(qū)集中了我國最發(fā)達(dá)的城市群和最集中的人口,能源需求巨大。但我國東部地區(qū)能源基礎(chǔ)較為薄弱,而海上風(fēng)電有著天然的海洋屬性,從而具有臨近負(fù)荷中心的優(yōu)勢。

　　

　　由此可見,我國海上風(fēng)電的前景比陸上風(fēng)電更為廣闊,海上風(fēng)電作為發(fā)展趨勢已是可以預(yù)見的將來,有望成為我國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新動力。國家風(fēng)電“十三五”規(guī)劃提出,到2020年底,風(fēng)電累計(jì)并網(wǎng)裝機(jī)容量確保達(dá)到 2.1億千瓦以上,其中海上風(fēng)電并網(wǎng)裝機(jī)容量達(dá)到500萬千瓦以上。然而,海上風(fēng)電的發(fā)展卻并非一帆風(fēng)順。

　　

　　制約海上風(fēng)電發(fā)展的因素主要是運(yùn)營成本居高不下與技術(shù)水平受限,進(jìn)入2020年后,海上風(fēng)電發(fā)展又迎來更艱巨的挑戰(zhàn)。2020年2月,國家提出新增海上風(fēng)電不再納入中央財(cái)政補(bǔ)貼范圍,從商業(yè)模式和技術(shù)水平來看,無疑給海上風(fēng)電全行業(yè)增加了新一重挑戰(zhàn)。

　　

　　一方面,海上風(fēng)電大多建設(shè)在距海岸數(shù)十千米處,由于遠(yuǎn)離海岸,海上風(fēng)電機(jī)組在惡劣的海洋環(huán)境影響下,螺栓等易損件失效加快,機(jī)械和電氣系統(tǒng)故障率大幅上升,導(dǎo)致檢修維護(hù)的頻次加快,同時運(yùn)行與維護(hù)需要特殊的設(shè)備和運(yùn)輸工具,導(dǎo)致后期維護(hù)支出大大增加。在海上風(fēng)電項(xiàng)目中,后期運(yùn)營維護(hù)費(fèi)用往往占去大半,遠(yuǎn)超機(jī)組設(shè)備成本,而遠(yuǎn)離大陸不適宜現(xiàn)場測試和作業(yè),又再度面臨高昂的成本壓力。

　　

　　另一方面,當(dāng)前很多海上風(fēng)電運(yùn)維的技術(shù)水平尚未成熟。客觀因素是機(jī)組故障率高,維修工作量大,但執(zhí)行的仍是被動運(yùn)維模式,通常是出現(xiàn)問題之后才去出海維修,缺乏精準(zhǔn)地資源統(tǒng)籌規(guī)劃和安排。此外,運(yùn)維人員定檢周期對風(fēng)機(jī)進(jìn)行計(jì)劃性保養(yǎng)與測試和風(fēng)機(jī)報故障,運(yùn)行調(diào)度人員通知運(yùn)維人員前往現(xiàn)場處理相結(jié)合。然而,在運(yùn)維作業(yè)過程中,受天氣和環(huán)境因素的多重影響,加之大型維修裝備匱乏,運(yùn)維團(tuán)隊(duì)的安全風(fēng)險大,維護(hù)作業(yè)的效率非常低下,預(yù)防性檢修方式也不盡合理,過度維修、盲目維修的現(xiàn)象也屢見不鮮。

　　

　　綜上所述,行業(yè)的當(dāng)務(wù)之急正是要找到對設(shè)備運(yùn)行狀況進(jìn)行全面監(jiān)測、集約高效、又具有成本優(yōu)勢的智能化風(fēng)電機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測解決方案,這也已成為海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)破局的關(guān)鍵所在。

　　

　　亞洲規(guī)模最大的海上風(fēng)電集群如何借力超融合技術(shù)破局?

　　

　　10月12日,國家電投江蘇濱海南H3海上風(fēng)電項(xiàng)目首臺風(fēng)機(jī)順利并網(wǎng),這標(biāo)志著國內(nèi)首個數(shù)字化、智慧化海上風(fēng)力發(fā)電場已進(jìn)入投運(yùn)階段。該項(xiàng)目不僅破解了海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)當(dāng)前面臨的這兩大瓶頸,也成為了標(biāo)桿項(xiàng)目,為整個行業(yè)產(chǎn)生積極的示范效應(yīng)。

　　

　　據(jù)悉,濱海南H3海上風(fēng)電項(xiàng)目建成后將與已運(yùn)營的濱海北H1#100MW、濱海北H2#400MW兩個海上風(fēng)電場共同構(gòu)成亞洲規(guī)模最大的海上風(fēng)電集群。屆時,年發(fā)電量總計(jì)將達(dá)到20億千瓦時(相當(dāng)于北京市6天用電量),與傳統(tǒng)燃煤火電機(jī)組相比,每年可節(jié)約標(biāo)煤66萬噸,減少二氧化碳排放158萬噸。

　　

　　毋庸置疑,項(xiàng)目體量規(guī)模巨大會對后期運(yùn)維提出更高的要求。那么,這個亞洲規(guī)模最大的海上風(fēng)電集群究竟采用了什么樣的技術(shù)方案,一舉打破了海上風(fēng)電的行業(yè)沉疴?

　　

　　原來,濱海南H3海上風(fēng)電項(xiàng)目的數(shù)字化智能化實(shí)施單位江蘇未來智慧科技公司與浪潮聯(lián)手,利用浪潮超融合一體化解決方案打造了云邊協(xié)同的海上風(fēng)電場智慧監(jiān)測平臺,這樣一來,因運(yùn)營成本居高不下與技術(shù)水平受限而造成的難題迎刃而解。

　　

　　在濱海南H3#海上風(fēng)電項(xiàng)目中,項(xiàng)目要求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,建立結(jié)合大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等技術(shù),結(jié)合發(fā)電行業(yè)業(yè)務(wù)需求,數(shù)據(jù)治理模型、生產(chǎn)實(shí)時數(shù)據(jù)分析處理等行業(yè)能力,構(gòu)建H3海上風(fēng)電公司工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺——浪潮超融合一體化解決方案可以完全滿足未來智慧對該平臺的所有需求。

　　

　　針對該風(fēng)電項(xiàng)目的需求與特點(diǎn),并吸取常規(guī)風(fēng)電項(xiàng)目的前車之鑒,浪潮與未來智慧的聯(lián)手合作打造了云邊協(xié)同的海上風(fēng)電場智慧監(jiān)測平臺,以邊緣計(jì)算、三維可視化、在線監(jiān)測、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,利用風(fēng)電場特色建立一套編碼標(biāo)準(zhǔn)、一個工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺、建立智能化海上風(fēng)電的基礎(chǔ)設(shè)施,其中一套編碼標(biāo)準(zhǔn)包括海上風(fēng)電RDS-PP編碼標(biāo)準(zhǔn),智能化基礎(chǔ)設(shè)施包括三維數(shù)字化移交、在線監(jiān)測診斷、海上升壓站數(shù)字巡檢和安防、安全態(tài)勢感知及主動防御。

　　

　　云邊協(xié)同運(yùn)維成本驟降,搭建邊緣計(jì)算中心提升運(yùn)維水平

　　

　　依托這一平臺,該海上風(fēng)電場實(shí)現(xiàn)了風(fēng)電場設(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)時采集,實(shí)時動態(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)營成本的“智慧風(fēng)電場”目標(biāo)。

　　

　　具體而言,該平臺利用傳感器將發(fā)電設(shè)備的轉(zhuǎn)速、傾角、油液等信息接入超融合系統(tǒng),在邊緣分析數(shù)據(jù)并傳遞有效信息到云中心,打通云邊端,實(shí)現(xiàn)了無人運(yùn)維、邊緣自治、協(xié)同部署,大幅降低建設(shè)運(yùn)維成本,通過科技手段助力綠色清潔能源開發(fā),推動可持續(xù)發(fā)展。

　　

　　不僅如此,該項(xiàng)目完成了升壓站、風(fēng)機(jī)監(jiān)控兩個部分的邊緣計(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。

　　

　　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。對于如何降低運(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)師趙志祥解釋道,“發(fā)電設(shè)備的態(tài)勢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、潤滑油狀態(tài)監(jiān)測、振動狀態(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。”

　　

　　而在如何提升該風(fēng)電項(xiàng)目的運(yùn)維技術(shù)水平方面,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)理宮照海透露,“依托工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺,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)了一個邊緣計(jì)算的中心。同時,在陸上升壓站建設(shè)一個云平臺,實(shí)現(xiàn)了云邊協(xié)同。”

　　

　　對于和浪潮的本次合作,未來智慧方面給予了充分的肯定,其信息科負(fù)責(zé)人直言,“浪潮云海超融合InCloud Rail的性能和穩(wěn)定性是超出我們預(yù)期的,其強(qiáng)大功能為公司的核心應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)和正式業(yè)務(wù)生產(chǎn)提供了可靠保障。同時,浪潮完善的客戶服務(wù)體系為整個公司帶來了非常友好的用戶體驗(yàn)。”

　　

　　數(shù)字化智能技術(shù)融合創(chuàng)新,海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)大有可為

　　

　　實(shí)際上,海上風(fēng)機(jī)復(fù)雜的應(yīng)用場景,對硬件平臺和軟件平臺都是巨大考驗(yàn),技術(shù)水平難以達(dá)到風(fēng)電場的要求,同時難以解決運(yùn)維實(shí)際問題,這也正是多年來眾多海上風(fēng)電項(xiàng)目始終難以從源頭上降本增效的重要原因。因而,符合項(xiàng)目需求、解決行業(yè)痛點(diǎn)的數(shù)字化智能技術(shù)呼之欲出。

　　

　　從濱海南H3項(xiàng)目中可以看出,當(dāng)前海上風(fēng)電項(xiàng)目對數(shù)據(jù)傳送的及時性、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,也就意味著對服務(wù)供應(yīng)商的數(shù)字化能力提出越來越高的要求。

　　

　　宮照海認(rèn)為,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)對成千上萬臺風(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站。在智能化集控場站之上,再構(gòu)建區(qū)域的集控中心。在此背景下,風(fēng)電行業(yè)的業(yè)務(wù)場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,低時延、高并發(fā)的業(yè)務(wù)場景進(jìn)一步放大了邊緣微數(shù)據(jù)中心、遠(yuǎn)程運(yùn)維和降級自治等需求。

　　

　　未來,隨著我國海上風(fēng)電規(guī)模化部署,提升容量系數(shù),降低建設(shè)和運(yùn)營成本,海上風(fēng)電成本也將進(jìn)一步下探。這個過程中,諸如浪潮這一類的數(shù)字化服務(wù)供應(yīng)商將越來越多的投身到助力海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的建設(shè)與運(yùn)營中去。屆時,海上風(fēng)電終究突破行業(yè)發(fā)展桎梏,迎來蓬勃發(fā)展的黃金時期,也將為我國更好地利用清潔能源進(jìn)行可持續(xù)發(fā)展貢獻(xiàn)重要力量。