東方電氣風(fēng)電股份有限公司系統(tǒng)架構(gòu)師徐海：智能風(fēng)場與智能運維

2023年10月16日-19日，2023北京國際風(fēng)能大會暨展覽會（CWP2023）在北京如約召開。作為全球風(fēng)電行業(yè)年度最大的盛會之一，這場由百余名演講嘉賓和數(shù)千名國內(nèi)外參會代表共同參與的風(fēng)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(gòu)筑全球穩(wěn)定供應(yīng)鏈共建能源轉(zhuǎn)型新未來”為主題，將歷時四天，包括開幕式、主旨發(fā)言、高峰對話、創(chuàng)新劇場以及關(guān)于“全球風(fēng)電產(chǎn)業(yè)布局及供應(yīng)鏈安全”“雙碳時代下的風(fēng)電技術(shù)發(fā)展前景”“國際風(fēng)電市場發(fā)展動態(tài)及投資機會”“風(fēng)電機組可靠性論壇”等不同主題的21個分論壇。能見App全程直播本次大會。

10月17日上午，東方電氣風(fēng)電股份有限公司系統(tǒng)架構(gòu)師徐海在人工智能與智能運維發(fā)展論壇上發(fā)表了題為《智能風(fēng)場與智能運維》的主旨發(fā)言。     

以下為發(fā)言全文：

大家上午好！我是東方電氣系統(tǒng)架構(gòu)師徐海，下面給大家介紹一下智慧風(fēng)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(fēng)場、智能運維以及最后實施效益。

東方風(fēng)電智慧風(fēng)電系統(tǒng)是基于物聯(lián)網(wǎng)、邊緣計算、工業(yè)大數(shù)據(jù)、人工智能、網(wǎng)絡(luò)安全、能源安全等技術(shù)與風(fēng)電生產(chǎn)系統(tǒng)跨界融合，形成行業(yè)先進的集智能風(fēng)機、智慧風(fēng)場、區(qū)域衷心的一體化解決方案，這是我們產(chǎn)品整個定位。

我們現(xiàn)在整個智慧風(fēng)電產(chǎn)品目標(biāo)，發(fā)電量的提升還有運維成本，圍繞這兩塊，最終為了實現(xiàn)風(fēng)電場度電成本降低，這是我們整個產(chǎn)品目標(biāo)。但是我們整個系統(tǒng)大概分成幾塊。

首先，我們現(xiàn)在有一個平臺，在這個平臺之下有一個風(fēng)機邊緣端的感知，再用場控端的算法以及在我們對風(fēng)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(huán)的控制，這個就是我們最后系統(tǒng)是一個閉環(huán)的，這個地方會這樣子來理解。

這一塊是我們現(xiàn)在整個系統(tǒng)的架構(gòu)，我們這個系統(tǒng)大概分成C1、C2、C3、C4，大概分成四個方向，首先第一個，智能風(fēng)機，在風(fēng)機端邊緣計算還有控制閉環(huán)，我們現(xiàn)在對風(fēng)機參數(shù)的優(yōu)化，在我們場站端一個就是有我們的監(jiān)控系統(tǒng)、算法、功率預(yù)測，最后我們這個數(shù)據(jù)會通過二次安防，把這個數(shù)據(jù)到我們C3再到區(qū)域段四，在趨于端這一塊實現(xiàn)區(qū)域運維還有深區(qū)域管理，最后是實現(xiàn)綜合評估、專家系統(tǒng)這些，進行多風(fēng)場的解決方案。

我們這個系統(tǒng)這些行業(yè)證明，這一塊我們這個系統(tǒng)建議“電量提升實測認(rèn)證”的證書，我們獲得中科院“一次調(diào)頻”、“并網(wǎng)性能”認(rèn)證證書，獲得GL國際認(rèn)證證書，四川省科技廳已經(jīng)進行備案。

第二，我跟大家介紹一下整個智慧風(fēng)場的介紹。首先，我們在邊緣端會有具有自主知識產(chǎn)權(quán)的一些邊緣計算硬件設(shè)備，還有邊緣計算算法的平臺。我們在邊緣端這一塊在風(fēng)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(jiān)測，這一塊包括它的監(jiān)測還有就是這個數(shù)據(jù)的一些預(yù)警以及運維，這一塊也是我們所做的工作。

然后在風(fēng)場這端，我們也做了很多容差控制，在我們有時候風(fēng)機，在他不影響風(fēng)機安全的情況下減少不必要的故障停機，然后在風(fēng)機不停機，能夠?qū)崿F(xiàn)一個提前的運維規(guī)劃，以及一些備品備件的一些準(zhǔn)備，這一塊目前我們東方風(fēng)電這一塊已經(jīng)具備64項容差功能，這一塊我們在那個風(fēng)場大概能夠提升1.2%—1.6%的發(fā)電量，容差這一塊有64項容差功能，包括虛擬的轉(zhuǎn)速容差、溫度容差，相關(guān)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(guān)一些運行數(shù)據(jù)。

這個是一個案例，在內(nèi)蒙風(fēng)場已經(jīng)上線，主要是風(fēng)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(fēng)場電量提升算法介紹，這面我們風(fēng)場應(yīng)用這一塊，我們有一個很大的指標(biāo)，就是我們要提升風(fēng)機的發(fā)電量，提升風(fēng)機發(fā)電量這一塊算法我們會對槳角尋優(yōu)包括參數(shù)優(yōu)化還有一些集群超前控制、尾流控制這些算法我們在風(fēng)場端能夠提升我們這個風(fēng)機的發(fā)電量。

這個是智能偏航矯正的案例，這個案例是在內(nèi)蒙古霍林河，對這5臺風(fēng)機進行檢測，這一塊全程機組發(fā)電量提升4.76%。這一塊是我們Cp追蹤，參數(shù)調(diào)優(yōu)這一塊通過參數(shù)調(diào)優(yōu)，修改了這個參數(shù)偏離了最優(yōu)值，從而提升這個機組的適應(yīng)性以及它的發(fā)電量，這個案例是在我們四川望江坪進行了實測認(rèn)證，對全場機組進行優(yōu)化，通過實測認(rèn)證這一塊發(fā)電量大概提升2.28%。

我們現(xiàn)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(shè)備安全風(fēng)險運行工況進行識別并控制保護，這一塊有一些區(qū)間穿越還有一些偏航滑移傳譯還有轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速一些異常穿越、槳角波動穿越、葉輪時速穿越，振風(fēng)穿越相關(guān)的一些算法。

區(qū)間穿越比如在永城風(fēng)場配置柔塔，共振區(qū)為運行功率范圍，因功率調(diào)度頻發(fā)，出現(xiàn)共振，我們這個區(qū)間穿越功能上線，全場功率穩(wěn)定響應(yīng)調(diào)度，機組給定不再落入共振區(qū)間，減少共振次數(shù)，使風(fēng)電場運行達到最優(yōu)效果。

我們現(xiàn)在智慧風(fēng)場另外一塊就是智能化的在線預(yù)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(fā)電機、變槳、IGBT等等，對每一快都會有智能預(yù)警的一些算法。

另外一塊，智慧風(fēng)場我們實現(xiàn)控制閉環(huán)，首先從風(fēng)機端進行數(shù)據(jù)采集，在我們場站端進行闡述優(yōu)化，最后我們會把這個參數(shù)通過我們控制閉環(huán)把參數(shù)跟風(fēng)機進行閉環(huán)處理，這一塊包括對風(fēng)機目標(biāo)有功控制、無功控制、轉(zhuǎn)速、槳角相關(guān)控制，來通過控制閉環(huán)模塊能夠?qū)崿F(xiàn)風(fēng)機端自適應(yīng)的一些控制。

下面再介紹一下這個系統(tǒng)它的軟件平臺，軟件平臺第一個是PMS生產(chǎn)管理系統(tǒng)，首先我們滿足在風(fēng)場端監(jiān)控的要求，增強它的風(fēng)電場運營管控。另外，這個系統(tǒng)包含了地圖、環(huán)線、列表等各種監(jiān)控模式，能夠滿足每個風(fēng)電場特殊化的要求。我們這個風(fēng)場包含故障統(tǒng)計、部件運行、功率曲線、風(fēng)資源等等，對于我們傳統(tǒng)的系統(tǒng)進行了一些優(yōu)化。

第二個軟件平臺是CCS智能集群控制系統(tǒng)，這個系統(tǒng)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(xiàn)在是東方風(fēng)電唯一的一個能量管理系統(tǒng)。這個平臺實現(xiàn)大概有20多項集群控制功能，包括有一些集群控制相關(guān)的算法。

第三個軟件平臺是AIS算法驅(qū)動軟件系統(tǒng)，這個系統(tǒng)是我們整個智慧風(fēng)場智能化體現(xiàn)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(yù)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(qū)動系統(tǒng)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(yù)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(fēng)場這里面做一個總結(jié)介紹，首先，我們現(xiàn)在有64項容差功能。另外，我們形成了一些算法預(yù)警模型我們大概有12項，我們電量提升這一塊預(yù)警通過一個實測認(rèn)證，形成一些大風(fēng)機振動的一些標(biāo)準(zhǔn)化解決方案。

第三塊給大家介紹一下我們現(xiàn)在最后的一個模塊，就是運維這一塊，因為我們現(xiàn)在從C1、C2、C3，從風(fēng)場那兒出來，在我們區(qū)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(wǎng)實時監(jiān)控，包括我們現(xiàn)在在場站端所謂的風(fēng)機故障、備件預(yù)警以及對所有風(fēng)機以及風(fēng)場整個生命周期的檔案管理，全網(wǎng)監(jiān)測，在全網(wǎng)監(jiān)測這一塊。

第二步，我們實現(xiàn)了一個預(yù)約性的運維，智能運維這一塊首先就是實現(xiàn)事后運維向預(yù)約性運維的轉(zhuǎn)變，預(yù)約性運維我們會集合氣象、任務(wù)、備件以及它的一個運輸情況計算它根據(jù)一個最優(yōu)的發(fā)電策略、最優(yōu)運維成本、最優(yōu)的停機時間進行預(yù)約性運維，這一塊我們現(xiàn)在有一個智能運維算法，來實現(xiàn)運維排程。

第三，通過專家系統(tǒng)以及現(xiàn)在一些工單能夠?qū)崿F(xiàn)整個運維在線上智能流轉(zhuǎn)，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(tǒng)，我們實現(xiàn)了無故障風(fēng)場解決方案，無故障風(fēng)場這個解決方案以“機器設(shè)備磨損和電器設(shè)備老化的必然性”為公理，形成一套全生命周期可持續(xù)執(zhí)行的、可復(fù)制的、可通用化、可逐漸升級的、由發(fā)電企業(yè)主導(dǎo)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(xiàn)無故障循環(huán)運維的，最終，根據(jù)我們現(xiàn)在百日無故障的標(biāo)準(zhǔn)，另外我們有八個維度的措施，包括我們現(xiàn)在集中整改、預(yù)警診斷、容差運行、定制化的故障穿越、風(fēng)電場運行等等相關(guān)八個措施，我們實現(xiàn)百日運維無故障，在2022年在試點風(fēng)場進行試點，故障率大概下降80%，我們達到第一級，風(fēng)電裝置百日無故障的目標(biāo)，這是2022年在某個風(fēng)場實施的一個數(shù)據(jù)。

我們現(xiàn)在這個系統(tǒng)根據(jù)每個風(fēng)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(fēng)場這一塊大概在全國有93個風(fēng)電項目已經(jīng)實施，每年大概有40個左右風(fēng)電場正在進行整個系統(tǒng)的應(yīng)用。

然后試點改造這一塊現(xiàn)在發(fā)電量試點風(fēng)場、實測效果從2020年，發(fā)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(jié)果由東方風(fēng)電利用團體標(biāo)準(zhǔn)進行計算，后面打算與發(fā)電集團一起參與發(fā)電量提升效果評估，我們后面會進行持續(xù)優(yōu)化。

我的演講大概就這些，謝謝各位嘉賓！

（根據(jù)演講速記整理，未經(jīng)演講人審核）