風(fēng)電行業(yè)具有風(fēng)場設(shè)計周期長、設(shè)備維護(hù)成本高、并網(wǎng)協(xié)調(diào)效率低、棄風(fēng)漏電壓力大等痛點(diǎn)問題，制約著風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展壯大。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺作為新一代信息技術(shù)與制造業(yè)融合發(fā)展的產(chǎn)物，正結(jié)合風(fēng)電產(chǎn)業(yè)地理位置偏僻、資本技術(shù)密集、發(fā)電波動性大等特征，以設(shè)備智能化運(yùn)維、風(fēng)場數(shù)字化管理、精準(zhǔn)柔性供電等場景為切入點(diǎn)，加速風(fēng)電行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型?；诖?，我們對風(fēng)電行業(yè)基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺進(jìn)行數(shù)字化轉(zhuǎn)型解決方案進(jìn)行了專題研究，深入剖析了風(fēng)電行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型趨勢、平臺應(yīng)用場景以及業(yè)務(wù)落地解決方案，同時，該報告對其他新能源行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型路徑的探討同樣具有借鑒意義。
一、風(fēng)電行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型趨勢分析
（一）數(shù)據(jù)采集：由底層互聯(lián)向全面感知轉(zhuǎn)變
數(shù)據(jù)采集是風(fēng)電產(chǎn)業(yè)設(shè)計、生產(chǎn)、運(yùn)營的關(guān)鍵基礎(chǔ)，傳統(tǒng)數(shù)據(jù)采集周期長、成本高、精度低，難以滿足風(fēng)場精細(xì)化設(shè)計和運(yùn)營需求，容易造成投資方損失。隨著智能傳感器和通信技術(shù)的興起，更加實(shí)時、全面、精細(xì)的數(shù)據(jù)采集成為可能，能夠為風(fēng)場設(shè)計建立更加精密的風(fēng)資源圖譜，為設(shè)備運(yùn)行建立齒輪、軸承等更加微觀細(xì)致的數(shù)字模型，為風(fēng)場管理提供準(zhǔn)確有效的氣象、能源等數(shù)據(jù)輸入以應(yīng)對雷擊、臺風(fēng)、霧霾等不同場景需求，從而為智能選址設(shè)計、生產(chǎn)性能提升、管理決策優(yōu)化等提供有效數(shù)據(jù)支撐。
?。ǘ┰O(shè)備維護(hù)：由人工調(diào)試向智能運(yùn)維轉(zhuǎn)變
風(fēng)場一般處于人煙稀少、位置偏僻、環(huán)境惡劣的地區(qū)，不適宜維護(hù)人員長期駐扎。特別對于海上風(fēng)電來說，后期運(yùn)營維護(hù)費(fèi)用占到總成本的一半以上。此外，由于風(fēng)電行業(yè)前期跳躍式發(fā)展、參與方良莠不齊、缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)等原因，導(dǎo)致風(fēng)電機(jī)組在實(shí)際運(yùn)維中容易存在運(yùn)行不穩(wěn)、故障頻發(fā)等問題。目前國內(nèi)風(fēng)電運(yùn)維仍然以糾正型運(yùn)維為主，后期設(shè)備維護(hù)成本較高。結(jié)合5G無人機(jī)、巡檢機(jī)器人等智能產(chǎn)品遠(yuǎn)程巡檢設(shè)備運(yùn)行情況，有利于在云端對設(shè)備運(yùn)行與環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析，開展預(yù)測性維護(hù)與備品備件管理，減少設(shè)備停機(jī)維護(hù)帶來的損失，提高運(yùn)維數(shù)字化、智能化水平。
?。ㄈ╋L(fēng)場管理：由單場單管向虛擬集成轉(zhuǎn)變
一方面，隨著國家能源局做出新能源電價調(diào)整的戰(zhàn)略決策，風(fēng)電和火電價格將趨同保持一致，壓縮風(fēng)電利潤空間，倒逼企業(yè)提高生產(chǎn)效能。另一方面，由于缺乏系統(tǒng)規(guī)劃、風(fēng)預(yù)測精度低、電網(wǎng)不配套等原因，風(fēng)電產(chǎn)業(yè)限電棄風(fēng)壓力較大，容易造成資源浪費(fèi)。通過綜合運(yùn)用數(shù)字孿生、VR等技術(shù)構(gòu)建“數(shù)字風(fēng)場”，對大氣環(huán)境、設(shè)備運(yùn)行、電力輸送等建立虛擬模型，有利于依托大數(shù)據(jù)分析開展集群運(yùn)行參數(shù)優(yōu)化，助力實(shí)現(xiàn)風(fēng)電產(chǎn)量精準(zhǔn)預(yù)測，為管理者直觀反饋風(fēng)場運(yùn)行情況，優(yōu)化運(yùn)行控制策略執(zhí)行，提高風(fēng)場發(fā)電效率。
二、風(fēng)電行業(yè)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺典型應(yīng)用場景及實(shí)踐
?。ㄒ唬┨摂M風(fēng)場設(shè)計
依托工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺設(shè)計虛擬數(shù)字風(fēng)場，有利于提高設(shè)計精度，減短設(shè)計周期，有效降低了風(fēng)場建設(shè)設(shè)計過程中的不確定性。一是宏觀輔助選址?；诨ヂ?lián)網(wǎng)平臺的計算能力與地理信息資源，結(jié)合激光雷達(dá)、無人機(jī)等勘探技術(shù)建立三維仿真模型，實(shí)現(xiàn)宏微觀地理選址與場區(qū)推薦。二是機(jī)群優(yōu)化排布。通過定制化風(fēng)場仿真建模實(shí)現(xiàn)機(jī)組最優(yōu)排布、集群尾流優(yōu)化、工程精準(zhǔn)計劃等自動化設(shè)計，合理利用不同密度的風(fēng)力資源。三是風(fēng)場個性定制。依托平臺針對風(fēng)場特有的風(fēng)況特征、地形條件等進(jìn)行定制化設(shè)計，節(jié)約工程建設(shè)成本，控制風(fēng)電場投資風(fēng)險。
例如，金風(fēng)科技依托金風(fēng)云平臺打造風(fēng)場數(shù)字化設(shè)計系統(tǒng)，圍繞環(huán)境、風(fēng)機(jī)、道路等建立高精度三維仿真模型，實(shí)現(xiàn) “分鐘級”集電線路自動規(guī)劃與“秒級”智能選址，縮短了設(shè)計周期，提高了設(shè)計精度，推動風(fēng)電場投資回報率提升1%~3%，投資估算誤差小于3%。
?。ǘ┰O(shè)備預(yù)測維護(hù)
樹根互聯(lián)、東方國信、徐工集團(tuán)等工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)將減少設(shè)備停機(jī)檢修損失、開展預(yù)測性維護(hù)作為切入點(diǎn)，以風(fēng)機(jī)為核心實(shí)現(xiàn)覆蓋風(fēng)電設(shè)備全生命周期的故障預(yù)測和主動維修，有效降低平準(zhǔn)化維護(hù)成本。一是精準(zhǔn)故障定位。依托平臺建立故障智能診斷模型，基于專家?guī)旌妥詫W(xué)習(xí)機(jī)制，縮減人工挑選有用變量的成本與時間，快速實(shí)現(xiàn)設(shè)備故障定位。二是設(shè)備預(yù)測維護(hù)。基于平臺分析預(yù)測風(fēng)機(jī)關(guān)鍵部件變化趨勢、產(chǎn)品壽命和潛在風(fēng)險，對零部件庫存、運(yùn)輸和更換開展主動管理，搶占維修窗口期，減少風(fēng)機(jī)停機(jī)、飛車倒塔等損失。三是虛擬輔助維修，基于數(shù)字孿生技術(shù)打造風(fēng)機(jī)故障實(shí)驗?zāi)M平臺，通過數(shù)字樣機(jī)積累設(shè)備維護(hù)知識庫與解決方案檢索庫，提高故障處理效率。
例如，巴盟風(fēng)電整合風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的設(shè)計、環(huán)境、運(yùn)行、運(yùn)維檔案等數(shù)據(jù)資源，建立設(shè)備健康管理模型，打造具備故障診斷預(yù)測、產(chǎn)品健康管理和壽命預(yù)估等功能的綜合管理系統(tǒng)，使關(guān)鍵零部件故障可提前72小時預(yù)警，次生事故可降低90%，減少直接和間接損失近千萬元。
?。ㄈ╋L(fēng)場管理優(yōu)化
企業(yè)依托工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺建立場級運(yùn)行管理模型，有利于精確預(yù)測發(fā)電區(qū)間，優(yōu)化電網(wǎng)功率負(fù)荷，探索分布式能源管理，提升風(fēng)場管理水平。一是發(fā)電效能提升。依托通過調(diào)整風(fēng)機(jī)控制提高機(jī)組出力，帶動風(fēng)場整體效能提升。二是集約管理優(yōu)化?；诠I(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺整合風(fēng)電開發(fā)產(chǎn)業(yè)鏈，匯聚前期工作、工程建設(shè)和生產(chǎn)運(yùn)營等環(huán)節(jié)關(guān)鍵要素，提高風(fēng)場管理水平，支撐風(fēng)電規(guī)?；l(fā)展化。三是柔性協(xié)調(diào)供電。基于大數(shù)據(jù)精準(zhǔn)預(yù)測發(fā)電量區(qū)間，與火電、太陽能等能源實(shí)現(xiàn)協(xié)同增效，降低供電整體波動性。
例如，昆侖數(shù)據(jù)與國網(wǎng)青海電力聯(lián)合打造“綠能互聯(lián)”工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺，接入負(fù)荷側(cè)大用戶并開展能耗監(jiān)測業(yè)務(wù)，通過對風(fēng)機(jī)集群進(jìn)行動態(tài)監(jiān)測、狀態(tài)糾偏與參數(shù)優(yōu)化，推動電廠發(fā)電量提升1%-5%，新能源電廠人員成本降低超過20%，電廠備件消耗平均降低10%。
三、推進(jìn)應(yīng)用場景落地的著力點(diǎn)
（一）關(guān)注底層數(shù)據(jù)采集，加速設(shè)備上云上鏈
一是以業(yè)務(wù)需求為導(dǎo)向，建立底層數(shù)據(jù)協(xié)議轉(zhuǎn)換機(jī)制，實(shí)現(xiàn)升壓站、風(fēng)電機(jī)組、靜止無功發(fā)生器等設(shè)備上云與動態(tài)監(jiān)控。二是依托區(qū)塊鏈技術(shù)，加快傳動鏈、軸承、齒輪箱等關(guān)鍵部件運(yùn)行數(shù)據(jù)上鏈，為后續(xù)的備件生產(chǎn)和維修策略制定提供安全、穩(wěn)定的數(shù)據(jù)支撐。三是完善風(fēng)電企業(yè)內(nèi)網(wǎng)體系，打通電力輸送、變電管理等關(guān)鍵業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流通網(wǎng)絡(luò)，拓展數(shù)據(jù)采集方式，提高數(shù)據(jù)采集效率。
?。ǘ┖粚?shí)模型構(gòu)建基礎(chǔ)，強(qiáng)化重點(diǎn)模型培育
一是綜合考慮地理、氣候、運(yùn)輸?shù)纫蛩亟L(fēng)力資源模擬、集群影響分布、虛擬風(fēng)場設(shè)計等模型，降低設(shè)計與建設(shè)的不可確定性。二是與高等院校、科研院所加強(qiáng)合作，針對風(fēng)機(jī)螺旋載荷、葉片結(jié)冰預(yù)警、軸承壽命預(yù)測等建立重點(diǎn)應(yīng)用模型庫，三是培育積累能源錯峰分布、集群效率提升等管理模型，加快運(yùn)營管理經(jīng)驗沉淀并實(shí)現(xiàn)模型的標(biāo)簽化管理、智能化搜索與精準(zhǔn)化調(diào)用。
（三）聚焦重點(diǎn)應(yīng)用場景，深化解決方案應(yīng)用
一是打造設(shè)備級解決方案，圍繞葉片結(jié)冰預(yù)警、軸承健康管理、齒輪故障預(yù)測等領(lǐng)域培育一批穩(wěn)定高效的殺手級工業(yè)APP。二是打造場級解決方案，圍繞風(fēng)場功率預(yù)測、氣象變化應(yīng)對、風(fēng)場能量分布等場景建立風(fēng)電解決方案庫，加快風(fēng)場生產(chǎn)效率提升。三是打造產(chǎn)業(yè)鏈級解決方案，整合地方風(fēng)電產(chǎn)業(yè)各方資源，打造新能源錯峰調(diào)配、風(fēng)電消納擴(kuò)容等綜合場景解決方案，提升風(fēng)力資源應(yīng)用整體效率。
?。ㄋ模┨嵘a(chǎn)業(yè)協(xié)同水平，加快服務(wù)模式創(chuàng)新
一是提高風(fēng)場性能實(shí)時監(jiān)控與預(yù)測能力，探索打造風(fēng)光互補(bǔ)、風(fēng)水互補(bǔ)等區(qū)域分布式能源體系，實(shí)現(xiàn)供電、售電、用電協(xié)同運(yùn)營。二是依托平臺充分挖掘數(shù)據(jù)潛在價值，探索開展信用擔(dān)保、數(shù)據(jù)交易、融資租賃等商業(yè)模式創(chuàng)新，打造平臺務(wù)服務(wù)型風(fēng)電企業(yè)。三是探索售電輔助決策，開發(fā)智能報價、交易模擬、數(shù)據(jù)報告等功能，形成客戶分級管理、特色供電套餐等營銷模式，推動收益利潤增值。
?。ㄎ澹┘訌?qiáng)數(shù)據(jù)安全管理，筑牢網(wǎng)絡(luò)安全防線
一是鼓勵編制平臺網(wǎng)絡(luò)攻擊應(yīng)急預(yù)案與運(yùn)行指導(dǎo)手冊，引入工業(yè)防火墻、網(wǎng)閘等工控安全產(chǎn)品，定期開展相關(guān)培訓(xùn)與應(yīng)急演練。二是引導(dǎo)企業(yè)對照數(shù)據(jù)管理能力成熟度模型（DCMM）開展貫標(biāo)，制訂數(shù)據(jù)分類分級管理標(biāo)準(zhǔn)，按照系統(tǒng)特性定期異地備份數(shù)據(jù)。三是全面排查數(shù)據(jù)訪問漏洞，完善電力數(shù)據(jù)管理體系，確保滿足電網(wǎng)橫向隔離、縱向加密的安全要求。
