近日，我國規(guī)模最大的華能江蘇如東海上風(fēng)電場全部建設(shè)完成，總規(guī)模達(dá)70萬千瓦，預(yù)計年發(fā)電量為17.5億千瓦時，每年可減少二氧化碳排放超146萬噸。
2021年6月29日晚，CCTV-2《經(jīng)濟(jì)半小時》以整檔節(jié)目容量，聚焦江蘇如東的海上風(fēng)電建設(shè)。今年以來，在我國東南沿海，海上風(fēng)電項目的建設(shè)如火如荼，也帶動了上下游產(chǎn)業(yè)，一些海纜生產(chǎn)企業(yè)的產(chǎn)量翻了倍，風(fēng)電葉片制造基地的訂單排到了兩年后。
為何要發(fā)展海上風(fēng)電？
為應(yīng)對全球氣候變暖，緩解經(jīng)濟(jì)發(fā)展和環(huán)境污染矛盾，我國率先向世界做出“碳達(dá)峰、碳中和”的鄭重承諾。風(fēng)電是重要的清潔能源，而海上風(fēng)能輸出比陸地風(fēng)能更要高出50%左右。海上很少有靜風(fēng)期，我國擁有1.8萬多公里海岸線。經(jīng)測算，一臺5兆瓦風(fēng)機(jī)滿發(fā)狀態(tài)下，旋轉(zhuǎn)1小時，其發(fā)電量可供一普通家庭使用2年。
海上風(fēng)電建設(shè)難度
海上風(fēng)電項目建設(shè)是一項艱巨的任務(wù)，除了項目前期要對風(fēng)場技術(shù)，電網(wǎng)連接方式和技術(shù)，相關(guān)利益方，空間規(guī)劃嵌入，供應(yīng)鏈管理，后勤作業(yè)保障，主要供應(yīng)和建設(shè)工程的評估，環(huán)境及社會影響，開發(fā)戰(zhàn)略以及項目結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳盡的調(diào)研和審批外，海上風(fēng)電建設(shè)過程也是一個大集成、多兵種、大協(xié)同的作戰(zhàn)過程，對裝備能力、技術(shù)創(chuàng)新能力、項目管控能力要求非常高。
海上風(fēng)電項目建設(shè)過程通常包括了一系列復(fù)雜過程：場地準(zhǔn)備，岸上預(yù)組裝，安裝風(fēng)機(jī)底座和變電站，安裝風(fēng)電機(jī)組（管線，葉片、鋪設(shè)電纜、測試）安裝海上和港口的電氣設(shè)備（變電站，上岸電纜，入網(wǎng)設(shè)施），調(diào)試監(jiān)控和數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)，最終測試和監(jiān)控。
此外，在項目建設(shè)期，相比于陸上風(fēng)電場，海上風(fēng)電項目建設(shè)中，設(shè)備費(fèi)用和施工安裝費(fèi)用均有顯著增加。設(shè)備費(fèi)用中，海上風(fēng)電機(jī)組千瓦價格約是陸上風(fēng)電機(jī)組的2倍、海纜以及海上升壓站等電氣設(shè)備價格均比陸上風(fēng)電場高出較多；施工安裝費(fèi)用中，由于海上施工條件差，施工難度高，風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)、風(fēng)機(jī)安裝等費(fèi)用遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出陸上風(fēng)電場費(fèi)用。
數(shù)字孿生建設(shè)管理平臺對于海上風(fēng)電項目有什么樣的作用和意義？
數(shù)字孿生是指針對物理世界中的物體，通過數(shù)字化的手段來構(gòu)建一個孿生的數(shù)字實體，充分利用物理模型、傳感器更新、運(yùn)行歷史等數(shù)據(jù)，在數(shù)字實體完成映射，從而反映相對應(yīng)的實體的全生命周期過程。
在工程建設(shè)領(lǐng)域，數(shù)字孿生技術(shù)能夠應(yīng)用在勘察設(shè)計、建設(shè)過程管理以及數(shù)字化運(yùn)維三個方面。以海上風(fēng)電建設(shè)過程為例，構(gòu)建海上風(fēng)電數(shù)字孿生平臺，利用空間模型、IOT、大數(shù)據(jù)等技術(shù)在虛擬空間中完整真實世界的映射，來反映海上風(fēng)電場施工建設(shè)項目周期，以及實體裝備安裝、運(yùn)維全生命周期過程。運(yùn)維方在數(shù)字孿生平臺上，能夠?qū)φ麄€風(fēng)電場的建設(shè)、運(yùn)營、維護(hù)等業(yè)務(wù)有更深入的了解和把控，從而提高運(yùn)維能力。
賽瓦軟件海上風(fēng)電數(shù)字孿生建設(shè)管理平臺
賽瓦軟件的海上風(fēng)電數(shù)字孿生建設(shè)管理平臺，關(guān)注建設(shè)項目生命周期管理與監(jiān)控，以及建設(shè)過程規(guī)劃與建設(shè)成果監(jiān)控，為風(fēng)電場建設(shè)了精細(xì)化的各類設(shè)備設(shè)施模型，融合地理、工程、設(shè)備等多源數(shù)據(jù)，構(gòu)建海上風(fēng)電場信息模型，搭建物聯(lián)感知體系，實現(xiàn)了風(fēng)電場地形地貌、設(shè)備設(shè)施結(jié)構(gòu)、集控中心布局、運(yùn)作的孿生。
例如，在地理環(huán)境孿生層面，數(shù)字化復(fù)現(xiàn)了海域場景內(nèi)的風(fēng)場區(qū)域、重要地標(biāo)（如觀測站、島嶼、生態(tài)區(qū)等）、海況指標(biāo)（實時氣象、水文數(shù)據(jù)）、海域管制信息（區(qū)域、時段、內(nèi)容）、管理單位的實時通報管理信息（漁政、海事及其他）；對重點(diǎn)區(qū)域及點(diǎn)位顯示與查詢，包括項目施工區(qū)域、海上作業(yè)污水排放區(qū)域及點(diǎn)位、作業(yè)垃圾處置點(diǎn)位等。
在設(shè)備孿生層面，數(shù)字孿生平臺通過集成風(fēng)力發(fā)電機(jī)組數(shù)據(jù)采集及監(jiān)控系統(tǒng)、電站綜合自動化監(jiān)控系統(tǒng)、海纜監(jiān)測系統(tǒng)、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組振動監(jiān)控系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)和天氣預(yù)報預(yù)測系統(tǒng)等系統(tǒng)的功能展示與示意指標(biāo)，實現(xiàn)了對風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)、運(yùn)行機(jī)制的數(shù)字化展示、海上升壓站詳細(xì)結(jié)構(gòu)與布局、計劃生產(chǎn)指標(biāo)展示等；
在項目管理層面，數(shù)字孿生平臺借助項目管理系統(tǒng)、物聯(lián)傳感建立項目建設(shè)感知體系，涵蓋了項目規(guī)劃的時、空維度展示、項目進(jìn)度監(jiān)控與預(yù)警、項目內(nèi)容全程可視化模擬、項目綜合畫像、項目建設(shè)應(yīng)急管理與處置、項目調(diào)度管理等，完成項目規(guī)劃內(nèi)容與建設(shè)進(jìn)度的可視化對比，項目規(guī)劃內(nèi)容與建設(shè)成果的驗收對比。
后記
海上風(fēng)電建設(shè)費(fèi)用高、周期長、難度大，數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用顯得尤為重要。數(shù)字孿生技術(shù)，作為數(shù)字化技術(shù)研究和應(yīng)用的代表,應(yīng)用于風(fēng)電項目的規(guī)劃、建設(shè)、運(yùn)維全生命周期，能夠提高項目建設(shè)的設(shè)計、施工、運(yùn)維管理的水平,成為海上風(fēng)電品質(zhì)工程建設(shè)的重要抓手。
國家能源局發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示：截至2021年4月底，我國海上風(fēng)電并網(wǎng)容量達(dá)到1042萬千瓦，國內(nèi)海上風(fēng)電建設(shè)已經(jīng)按下了“快進(jìn)鍵”。2020年，我國風(fēng)電、光伏2020年新增裝機(jī)約1.2億千瓦，占全球風(fēng)電、光伏新增裝機(jī)容量的一半以上，成為全球可再生能源發(fā)展的中堅力量，可以說，海上風(fēng)電，世界看歐洲，亞洲看中國。我國海上風(fēng)電的蓬勃發(fā)展，正在助力碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)實現(xiàn)。
