10月16日-19日，2023北京國際風能大會暨展覽會（CWP2023）在北京如約召開。作為全球風電行業年度最大的盛會之一，這場由百余名演講嘉賓和數千名國內外參會代表共同參與的風能盛會，再次登陸北京，聚焦中國能源革命的未來。

 

本屆大會以“構筑全球穩定供應鏈共建能源轉型新未來”為主題，將歷時四天，包括開幕式、主旨發言、高峰對話、創新劇場以及關于“全球風電產業布局及供應鏈安全”“雙碳時代下的風電技術發展前景”“國際風電市場發展動態及投資機會”“風電機組可靠性論壇”等不同主題的21個分論壇。

 

10月17日上午，東方電氣風電股份有限公司系統架構師徐海在人工智能與智能運維發展論壇上發表了題為《智能風場與智能運維》的主旨發言。

 

 

以下為發言全文：

 

大家上午好！我是東方電氣系統架構師徐海，下面給大家介紹一下智慧風場與智能運維的解決方案。我今天給大家介紹分成四塊，一個是整體解決方案的介紹，智慧風場、智能運維以及最后實施效益。

 

東方風電智慧風電系統是基于物聯網、邊緣計算、工業大數據、人工智能、網絡安全、能源安全等技術與風電生產系統跨界融合，形成行業先進的集智能風機、智慧風場、區域衷心的一體化解決方案，這是我們產品整個定位。

 

我們現在整個智慧風電產品目標，發電量的提升還有運維成本，圍繞這兩塊，最終為了實現風電場度電成本降低，這是我們整個產品目標。但是我們整個系統大概分成幾塊。

 

首先，我們現在有一個平臺，在這個平臺之下有一個風機邊緣端的感知，再用場控端的算法以及在我們對風機的控制，最后我們的運維，在這后面維護整個我們是形成閉環的控制，這個就是我們最后系統是一個閉環的，這個地方會這樣子來理解。

 

這一塊是我們現在整個系統的架構，我們這個系統大概分成C1、C2、C3、C4，大概分成四個方向，首先第一個，智能風機，在風機端邊緣計算還有控制閉環，我們現在對風機參數的優化，在我們場站端一個就是有我們的監控系統、算法、功率預測，最后我們這個數據會通過二次安防，把這個數據到我們C3再到區域段四，在趨于端這一塊實現區域運維還有深區域管理，最后是實現綜合評估、專家系統這些，進行多風場的解決方案。

 

我們這個系統這些行業證明，這一塊我們這個系統建議“電量提升實測認證”的證書，我們獲得中科院“一次調頻”、“并網性能”認證證書，獲得GL國際認證證書，四川省科技廳已經進行備案。

 

第二，我跟大家介紹一下整個智慧風場的介紹。首先，我們在邊緣端會有具有自主知識產權的一些邊緣計算硬件設備，還有邊緣計算算法的平臺。我們在邊緣端這一塊在風機上面包括每個大部件，包括塔筒、傳動鏈、葉片還有機艙這些東西部署了我們的邊緣端的一些傳感器，包括塔筒、塔筒晃動、螺栓，還有像傳動鏈前軸后軸，還有一些水平徑向、垂直徑向，都有我們邊緣端的檢測。

 

在我們邊緣端還有一個叫一體化在線檢測，這一塊主要也是在各個大部件面進行了整體監測，這一塊包括它的監測還有就是這個數據的一些預警以及運維，這一塊也是我們所做的工作。

 

然后在風場這端，我們也做了很多容差控制，在我們有時候風機，在他不影響風機安全的情況下減少不必要的故障停機，然后在風機不停機，能夠實現一個提前的運維規劃，以及一些備品備件的一些準備，這一塊目前我們東方風電這一塊已經具備64項容差功能，這一塊我們在那個風場大概能夠提升1.2%—1.6%的發電量，容差這一塊有64項容差功能，包括虛擬的轉速容差、溫度容差，相關一些容差功能。這一塊如果各位專家以及各位來賓有興趣可以到展臺去，可以看相關一些運行數據。

 

這個是一個案例，在內蒙風場已經上線，主要是風速傳感這一塊的容差，這個案例是偏航流量保護容差，第二塊是智慧風場電量提升算法介紹，這面我們風場應用這一塊，我們有一個很大的指標，就是我們要提升風機的發電量，提升風機發電量這一塊算法我們會對槳角尋優包括參數優化還有一些集群超前控制、尾流控制這些算法我們在風場端能夠提升我們這個風機的發電量。

 

這個是智能偏航矯正的案例，這個案例是在內蒙古霍林河，對這5臺風機進行檢測，這一塊全程機組發電量提升4.76%。這一塊是我們Cp追蹤，參數調優這一塊通過參數調優，修改了這個參數偏離了最優值，從而提升這個機組的適應性以及它的發電量，這個案例是在我們四川望江坪進行了實測認證，對全場機組進行優化，通過實測認證這一塊發電量大概提升2.28%。

 

我們現在智能故障穿越，通過故障穿越這個算法對引起停機或者設備安全風險運行工況進行識別并控制保護，這一塊有一些區間穿越還有一些偏航滑移傳譯還有轉矩、轉速一些異常穿越、槳角波動穿越、葉輪時速穿越，振風穿越相關的一些算法。

 

區間穿越比如在永城風場配置柔塔，共振區為運行功率范圍，因功率調度頻發，出現共振，我們這個區間穿越功能上線，全場功率穩定響應調度，機組給定不再落入共振區間，減少共振次數，使風電場運行達到最優效果。

 

我們現在智慧風場另外一塊就是智能化的在線預警算法，這一塊基本上從葉片、塔筒、機艙以及每個大部件，包括塔筒晃動、偏航、葉片異常識別、齒輪箱、發電機、變槳、IGBT等等，對每一快都會有智能預警的一些算法。

 

另外一塊，智慧風場我們實現控制閉環，首先從風機端進行數據采集，在我們場站端進行闡述優化，最后我們會把這個參數通過我們控制閉環把參數跟風機進行閉環處理，這一塊包括對風機目標有功控制、無功控制、轉速、槳角相關控制，來通過控制閉環模塊能夠實現風機端自適應的一些控制。

 

下面再介紹一下這個系統它的軟件平臺，軟件平臺第一個是PMS生產管理系統，首先我們滿足在風場端監控的要求，增強它的風電場運營管控。另外，這個系統包含了地圖、環線、列表等各種監控模式，能夠滿足每個風電場特殊化的要求。我們這個風場包含故障統計、部件運行、功率曲線、風資源等等，對于我們傳統的系統進行了一些優化。

 

第二個軟件平臺是CCS智能集群控制系統，這個系統保險全場單機和有功無功的控制，首先滿足合同要求，取代原有EMS，現在是東方風電唯一的一個能量管理系統。這個平臺實現大概有20多項集群控制功能，包括有一些集群控制相關的算法。

 

第三個軟件平臺是AIS算法驅動軟件系統，這個系統是我們整個智慧風場智能化體現的軟件平臺，在這個平臺之上，我們部署了首先是部件診斷的一些算法，還有就是我們電量提升的一些算法、在線輔控預警算法、智能容差算法以及電量提升量化評估報告，這個算法驅動系統首先作為一個軟件平臺，在這個軟件平臺后面我們有我們的一些智能預警算法平臺，還有我們智能控制的一些算法平臺。

 

在我們智慧風場這里面做一個總結介紹，首先，我們現在有64項容差功能。另外，我們形成了一些算法預警模型我們大概有12項，我們電量提升這一塊預警通過一個實測認證，形成一些大風機振動的一些標準化解決方案。

 

第三塊給大家介紹一下我們現在最后的一個模塊，就是運維這一塊，因為我們現在從C1、C2、C3，從風場那兒出來，在我們區域端來進行智能運維的解決方案。

 

智能運維大概分成幾塊，第一，首先全網實時監控，包括我們現在在場站端所謂的風機故障、備件預警以及對所有風機以及風場整個生命周期的檔案管理，全網監測，在全網監測這一塊。

 

第二步，我們實現了一個預約性的運維，智能運維這一塊首先就是實現事后運維向預約性運維的轉變，預約性運維我們會集合氣象、任務、備件以及它的一個運輸情況計算它根據一個最優的發電策略、最優運維成本、最優的停機時間進行預約性運維，這一塊我們現在有一個智能運維算法，來實現運維排程。

 

第三，通過專家系統以及現在一些工單能夠實現整個運維在線上智能流轉，這一塊我們能夠支持我們在電腦端以及在移動端的運維。

 

然后我再介紹一下，基于我們剛才說的智能運維系統，我們實現了無故障風場解決方案，無故障風場這個解決方案以“機器設備磨損和電器設備老化的必然性”為公理，形成一套全生命周期可持續執行的、可復制的、可通用化、可逐漸升級的、由發電企業主導的高級解決方案。分為兩個階段，階段一進行批量問題處理，在第二個階段實現無故障循環運維的，最終，根據我們現在百日無故障的標準，另外我們有八個維度的措施，包括我們現在集中整改、預警診斷、容差運行、定制化的故障穿越、風電場運行等等相關八個措施，我們實現百日運維無故障，在2022年在試點風場進行試點，故障率大概下降80%，我們達到第一級，風電裝置百日無故障的目標，這是2022年在某個風場實施的一個數據。

 

我們現在這個系統根據每個風場的一些特定情況，大概分成高配、中配和低配三個版本，目前，智慧風場這一塊大概在全國有93個風電項目已經實施，每年大概有40個左右風電場正在進行整個系統的應用。

 

然后試點改造這一塊現在發電量試點風場、實測效果從2020年，發電量提升大概1.95%，2021年提升9.23%，2022年大約提升11.62%，這個電量提升結果由東方風電利用團體標準進行計算，后面打算與發電集團一起參與發電量提升效果評估，我們后面會進行持續優化。

 

我的演講大概就這些，謝謝各位嘉賓！