10月12日，國家電投江蘇濱海南H3海上風電項目首臺風機順利并網(wǎng)，這標志著國內(nèi)首個數(shù)字化、智慧化海上風力發(fā)電場已進入投運階段。

　　

　　在海上風電面臨去補貼的關(guān)鍵節(jié)點，H3海上風電項目的實踐讓業(yè)內(nèi)眺望到數(shù)字化風電的未來，也看到了數(shù)字化技術(shù)驅(qū)動行業(yè)降本的希望。

　　

　　文丨本報記者 張子瑞

　　

　　

　　濱海南H3海上風電場位于江蘇省鹽城市濱?？h近海海域，離岸距離36公里，平均水深約18米，布置75臺單機容量4.0MW的風機，總裝機容量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。該項目建成投產(chǎn)后，將與已建成運營的濱海北H1#100兆瓦、濱海北H2#400兆瓦兩個海上風電場共同構(gòu)成亞洲規(guī)模最大的海上風電集群“國家電投鹽城陣列”。

　　

　　當前，海上風電運維成本占據(jù)海上風電成本的一半以上。降低運維成本是降低海上風電成本的關(guān)鍵。由于海上風電設(shè)備遠離陸地，運轉(zhuǎn)、損耗、風險等監(jiān)控運維成為最大挑戰(zhàn)。

　　

　　據(jù)濱海南H3項目數(shù)字化智能化實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，在國電投江蘇濱海南H3#海上風電項目中，未來智慧與浪潮合作，利用云計算及大數(shù)據(jù)技術(shù)，共同打造了云邊協(xié)同的智慧風電設(shè)備監(jiān)測平臺。依托這一平臺，實現(xiàn)了風電場設(shè)備統(tǒng)一運行監(jiān)控、統(tǒng)一數(shù)據(jù)管理的全生命周期智慧化管理；實現(xiàn)了無人值守下數(shù)據(jù)實時采集，實時動態(tài)了解設(shè)備運行狀況；最終達成了在線監(jiān)控海上風電主要設(shè)備，保障安全、優(yōu)化運行維護策略，降低運營成本的“智慧風電場”目標。

　　

　　數(shù)據(jù)采集和分析處理是實現(xiàn)海上風電智能化運維的基礎(chǔ)。

　　

　　據(jù)介紹，在濱海南H3項目中，完成了升壓站、風機監(jiān)控兩個部分的邊緣計算節(jié)點的部署，升壓站邊緣計算節(jié)點實現(xiàn)升壓站數(shù)據(jù)采集與計算、機器人協(xié)同；風機監(jiān)控邊緣計算節(jié)點實現(xiàn)對于風機狀態(tài)監(jiān)控采集、計算以及風機整體數(shù)據(jù)的采集與計算等功能。

　　

　　“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)運維成本。”浪潮云計算與大數(shù)據(jù)產(chǎn)品線首席架構(gòu)師趙志祥解釋稱。

　　

　　

　　海上風電場面臨著鹽霧腐蝕、海冰沖撞、臺風破壞等挑戰(zhàn)，并且遠離大陸不適宜現(xiàn)場運維作業(yè),迫切需要找到對設(shè)備運行狀況進行全面監(jiān)測、集約高效、又具有成本優(yōu)勢的風電機組狀態(tài)監(jiān)測和運維方案。

　　

　　宮照海表示，傳統(tǒng)的海上風電運維屬故障后運維，出現(xiàn)異常和故障才采取行動。受制于天氣等可達性因素，窗口期短，運維成本高。“船只的成本、出海時間的成本使得海上風電運維成本接近陸上風電兩倍。如果再考慮風機停機所造成的電量損失，海上風電的運維成本比陸上風電更要高出許多。”

　　

　　近年來，海上風電運維也在應用信息化技術(shù)，比如通過風機SCADA監(jiān)控系統(tǒng)傳遞機組運行情況，但距離真正的狀態(tài)感知還相去甚遠。

　　

　　據(jù)介紹，傳統(tǒng)SCADA系統(tǒng)里缺少豐富的傳感器，無法對螺栓、腐蝕、葉片振動、塔底傾斜等工況實時感知。并且，SCADA系統(tǒng)只是采集了一部分數(shù)據(jù)，并不具備預警和數(shù)據(jù)分析能力。

　　

　　在去補貼和降本的壓力下，海上風電必須盡快實現(xiàn)從從被動式運維到主動預防式運維的轉(zhuǎn)變。這需要風電運維與大數(shù)據(jù)、云計算、邊緣計算、機器學習等新技術(shù)更深度地融合。

　　

　　在趙志祥看來，海上風機復雜的應用場景，對硬件平臺和軟件平臺都是巨大考驗。對數(shù)據(jù)傳送的及時性、應用的承載能力和大數(shù)據(jù)的融合能力提出了更高要求。這要求邊緣站點提供超融合的云數(shù)智能力。

　　

　　“在濱海南H3項目中，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算的節(jié)點，實現(xiàn)了從感知到邊緣計算，相當于在海上升壓站建設(shè)了一個邊緣計算的中心。同時，在陸上升壓站建設(shè)一個云平臺，實現(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類故障預警模型，可以提前預警故障，為實現(xiàn)預防式運維奠定了基礎(chǔ)，有利于提高風場的可利用率，切實降低風電全生命周期的度電成本。”

　　

　　

　　在數(shù)字化時代，數(shù)據(jù)正成為生產(chǎn)資料，算力正成為生產(chǎn)力。

　　

　　當前，風電行業(yè)擁有和掌握了海量的風機和風場運行數(shù)據(jù)。但是，如何讓這些數(shù)據(jù)真正發(fā)揮價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，以邊緣計算、三維可視化、在線監(jiān)測、大數(shù)據(jù)分析、深度學習等信息技術(shù)為支撐，利用“互聯(lián)網(wǎng)+”理念，可以搭建智能化風電的基礎(chǔ)設(shè)施，讓數(shù)據(jù)真正驅(qū)動行業(yè)降本增效。

　　

　　著眼于可落地的數(shù)據(jù)應用，宮照海認為，一是利用數(shù)據(jù)實現(xiàn)老舊風場技改，從而提質(zhì)增效；二是針對新投運風機，基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺打造整體的智能化運維大平臺，實現(xiàn)線上智能化和線下實體運維相融合。

　　

　　“伴隨海上風電的規(guī)?；l(fā)展，傳統(tǒng)的集控方式難以應對成千上萬臺風機的數(shù)據(jù)傳遞、分析和智能運維，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。”宮照海說。

　　

　　趙志祥認為，在此背景下，風電行業(yè)的業(yè)務(wù)場景正逐漸向邊緣端遷移，海量數(shù)據(jù)亟需在邊緣進行預處理，低時延、高并發(fā)的業(yè)務(wù)場景進一步放大了邊緣微數(shù)據(jù)中心、遠程運維和降級自治等需求。

　　

　　“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，建立起每一個型號風機的正常運行模型和異常運行模型。讓數(shù)據(jù)在降低風電全生命周期度電成本方面發(fā)揮更大價值。”宮照海表示。