東方風(fēng)電徐海：智能風(fēng)場(chǎng)與智能運(yùn)維

2023年10月16日-19日，2023北京國(guó)際風(fēng)能大會(huì)暨展覽會(huì)（CWP2023）在北京如約召開(kāi)。作為全球風(fēng)電行業(yè)年度最大的盛會(huì)之一，這場(chǎng)由百余名演講嘉賓和數(shù)千名國(guó)內(nèi)外參會(huì)代表共同參與的風(fēng)能盛會(huì)，再次登陸北京，聚焦中國(guó)能源革命的未來(lái)。

本屆大會(huì)以“構(gòu)筑全球穩(wěn)定供應(yīng)鏈共建能源轉(zhuǎn)型新未來(lái)”為主題，將歷時(shí)四天，包括開(kāi)幕式、主旨發(fā)言、高峰對(duì)話、創(chuàng)新劇場(chǎng)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(shí)代下的風(fēng)電技術(shù)發(fā)展前景”“國(guó)際風(fēng)電市場(chǎng)發(fā)展動(dòng)態(tài)及投資機(jī)會(huì)”“風(fēng)電機(jī)組可靠性論壇”等不同主題的21個(gè)分論壇。

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(yùn)維發(fā)展論壇上發(fā)表了題為《智能風(fēng)場(chǎng)與智能運(yùn)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(chǎng)與智能運(yùn)維的解決方案。我今天給大家介紹分成四塊，一個(gè)是整體解決方案的介紹，智慧風(fēng)場(chǎng)、智能運(yùn)維以及最后實(shí)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(jì)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(jìn)的集智能風(fēng)機(jī)、智慧風(fēng)場(chǎng)、區(qū)域衷心的一體化解決方案，這是我們產(chǎn)品整個(gè)定位。

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

首先，我們現(xiàn)在有一個(gè)平臺(tái)，在這個(gè)平臺(tái)之下有一個(gè)風(fēng)機(jī)邊緣端的感知，再用場(chǎng)控端的算法以及在我們對(duì)風(fēng)機(jī)的控制，最后我們的運(yùn)維，在這后面維護(hù)整個(gè)我們是形成閉環(huán)的控制，這個(gè)就是我們最后系統(tǒng)是一個(gè)閉環(huán)的，這個(gè)地方會(huì)這樣子來(lái)理解。

這一塊是我們現(xiàn)在整個(gè)系統(tǒng)的架構(gòu)，我們這個(gè)系統(tǒng)大概分成C1、C2、C3、C4，大概分成四個(gè)方向，首先第一個(gè)，智能風(fēng)機(jī)，在風(fēng)機(jī)端邊緣計(jì)算還有控制閉環(huán)，我們現(xiàn)在對(duì)風(fēng)機(jī)參數(shù)的優(yōu)化，在我們場(chǎng)站端一個(gè)就是有我們的監(jiān)控系統(tǒng)、算法、功率預(yù)測(cè)，最后我們這個(gè)數(shù)據(jù)會(huì)通過(guò)二次安防，把這個(gè)數(shù)據(jù)到我們C3再到區(qū)域段四，在趨于端這一塊實(shí)現(xiàn)區(qū)域運(yùn)維還有深區(qū)域管理，最后是實(shí)現(xiàn)綜合評(píng)估、專家系統(tǒng)這些，進(jìn)行多風(fēng)場(chǎng)的解決方案。

我們這個(gè)系統(tǒng)這些行業(yè)證明，這一塊我們這個(gè)系統(tǒng)建議“電量提升實(shí)測(cè)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(guó)際認(rèn)證證書，四川省科技廳已經(jīng)進(jìn)行備案。

第二，我跟大家介紹一下整個(gè)智慧風(fēng)場(chǎng)的介紹。首先，我們?cè)谶吘壎藭?huì)有具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的一些邊緣計(jì)算硬件設(shè)備，還有邊緣計(jì)算算法的平臺(tái)。我們?cè)谶吘壎诉@一塊在風(fēng)機(jī)上面包括每個(gè)大部件，包括塔筒、傳動(dòng)鏈、葉片還有機(jī)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(dòng)、螺栓，還有像傳動(dòng)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(cè)。

在我們邊緣端還有一個(gè)叫一體化在線檢測(cè)，這一塊主要也是在各個(gè)大部件面進(jìn)行了整體監(jiān)測(cè)，這一塊包括它的監(jiān)測(cè)還有就是這個(gè)數(shù)據(jù)的一些預(yù)警以及運(yùn)維，這一塊也是我們所做的工作。

然后在風(fēng)場(chǎng)這端，我們也做了很多容差控制，在我們有時(shí)候風(fēng)機(jī)，在他不影響風(fēng)機(jī)安全的情況下減少不必要的故障停機(jī)，然后在風(fēng)機(jī)不停機(jī)，能夠?qū)崿F(xiàn)一個(gè)提前的運(yùn)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(xiàng)容差功能，這一塊我們?cè)谀莻€(gè)風(fēng)場(chǎng)大概能夠提升1.2%—1.6%的發(fā)電量，容差這一塊有64項(xiàng)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(lái)賓有興趣可以到展臺(tái)去，可以看相關(guān)一些運(yùn)行數(shù)據(jù)。

這個(gè)是一個(gè)案例，在內(nèi)蒙風(fēng)場(chǎng)已經(jīng)上線，主要是風(fēng)速傳感這一塊的容差，這個(gè)案例是偏航流量保護(hù)容差，第二塊是智慧風(fēng)場(chǎng)電量提升算法介紹，這面我們風(fēng)場(chǎng)應(yīng)用這一塊，我們有一個(gè)很大的指標(biāo)，就是我們要提升風(fēng)機(jī)的發(fā)電量，提升風(fēng)機(jī)發(fā)電量這一塊算法我們會(huì)對(duì)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?cè)陲L(fēng)場(chǎng)端能夠提升我們這個(gè)風(fēng)機(jī)的發(fā)電量。

這個(gè)是智能偏航矯正的案例，這個(gè)案例是在內(nèi)蒙古霍林河，對(duì)這5臺(tái)風(fēng)機(jī)進(jìn)行檢測(cè)，這一塊全程機(jī)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(guò)參數(shù)調(diào)優(yōu)，修改了這個(gè)參數(shù)偏離了最優(yōu)值，從而提升這個(gè)機(jī)組的適應(yīng)性以及它的發(fā)電量，這個(gè)案例是在我們四川望江坪進(jìn)行了實(shí)測(cè)認(rèn)證，對(duì)全場(chǎng)機(jī)組進(jìn)行優(yōu)化，通過(guò)實(shí)測(cè)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(guò)故障穿越這個(gè)算法對(duì)引起停機(jī)或者設(shè)備安全風(fēng)險(xiǎn)運(yùn)行工況進(jìn)行識(shí)別并控制保護(hù)，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(dòng)穿越、葉輪時(shí)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(chǎng)配置柔塔，共振區(qū)為運(yùn)行功率范圍，因功率調(diào)度頻發(fā)，出現(xiàn)共振，我們這個(gè)區(qū)間穿越功能上線，全場(chǎng)功率穩(wěn)定響應(yīng)調(diào)度，機(jī)組給定不再落入共振區(qū)間，減少共振次數(shù)，使風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行達(dá)到最優(yōu)效果。

我們現(xiàn)在智慧風(fēng)場(chǎng)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(jī)艙以及每個(gè)大部件，包括塔筒晃動(dòng)、偏航、葉片異常識(shí)別、齒輪箱、發(fā)電機(jī)、變槳、IGBT等等，對(duì)每一快都會(huì)有智能預(yù)警的一些算法。

另外一塊，智慧風(fēng)場(chǎng)我們實(shí)現(xiàn)控制閉環(huán)，首先從風(fēng)機(jī)端進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，在我們場(chǎng)站端進(jìn)行闡述優(yōu)化，最后我們會(huì)把這個(gè)參數(shù)通過(guò)我們控制閉環(huán)把參數(shù)跟風(fēng)機(jī)進(jìn)行閉環(huán)處理，這一塊包括對(duì)風(fēng)機(jī)目標(biāo)有功控制、無(wú)功控制、轉(zhuǎn)速、槳角相關(guān)控制，來(lái)通過(guò)控制閉環(huán)模塊能夠?qū)崿F(xiàn)風(fēng)機(jī)端自適應(yīng)的一些控制。

下面再介紹一下這個(gè)系統(tǒng)它的軟件平臺(tái)，軟件平臺(tái)第一個(gè)是PMS生產(chǎn)管理系統(tǒng)，首先我們滿足在風(fēng)場(chǎng)端監(jiān)控的要求，增強(qiáng)它的風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)營(yíng)管控。另外，這個(gè)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(gè)風(fēng)電場(chǎng)特殊化的要求。我們這個(gè)風(fēng)場(chǎng)包含故障統(tǒng)計(jì)、部件運(yùn)行、功率曲線、風(fēng)資源等等，對(duì)于我們傳統(tǒng)的系統(tǒng)進(jìn)行了一些優(yōu)化。

第二個(gè)軟件平臺(tái)是CCS智能集群控制系統(tǒng)，這個(gè)系統(tǒng)保險(xiǎn)全場(chǎng)單機(jī)和有功無(wú)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(gè)能量管理系統(tǒng)。這個(gè)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)大概有20多項(xiàng)集群控制功能，包括有一些集群控制相關(guān)的算法。

第三個(gè)軟件平臺(tái)是AIS算法驅(qū)動(dòng)軟件系統(tǒng)，這個(gè)系統(tǒng)是我們整個(gè)智慧風(fēng)場(chǎng)智能化體現(xiàn)的軟件平臺(tái)，在這個(gè)平臺(tái)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(píng)估報(bào)告，這個(gè)算法驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)首先作為一個(gè)軟件平臺(tái)，在這個(gè)軟件平臺(tái)后面我們有我們的一些智能預(yù)警算法平臺(tái)，還有我們智能控制的一些算法平臺(tái)。

在我們智慧風(fēng)場(chǎng)這里面做一個(gè)總結(jié)介紹，首先，我們現(xiàn)在有64項(xiàng)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(xiàng)，我們電量提升這一塊預(yù)警通過(guò)一個(gè)實(shí)測(cè)認(rèn)證，形成一些大風(fēng)機(jī)振動(dòng)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(gè)模塊，就是運(yùn)維這一塊，因?yàn)槲覀儸F(xiàn)在從C1、C2、C3，從風(fēng)場(chǎng)那兒出來(lái)，在我們區(qū)域端來(lái)進(jìn)行智能運(yùn)維的解決方案。

智能運(yùn)維大概分成幾塊，第一，首先全網(wǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)控，包括我們現(xiàn)在在場(chǎng)站端所謂的風(fēng)機(jī)故障、備件預(yù)警以及對(duì)所有風(fēng)機(jī)以及風(fēng)場(chǎng)整個(gè)生命周期的檔案管理，全網(wǎng)監(jiān)測(cè)，在全網(wǎng)監(jiān)測(cè)這一塊。

第二步，我們實(shí)現(xiàn)了一個(gè)預(yù)約性的運(yùn)維，智能運(yùn)維這一塊首先就是實(shí)現(xiàn)事后運(yùn)維向預(yù)約性運(yùn)維的轉(zhuǎn)變，預(yù)約性運(yùn)維我們會(huì)集合氣象、任務(wù)、備件以及它的一個(gè)運(yùn)輸情況計(jì)算它根據(jù)一個(gè)最優(yōu)的發(fā)電策略、最優(yōu)運(yùn)維成本、最優(yōu)的停機(jī)時(shí)間進(jìn)行預(yù)約性運(yùn)維，這一塊我們現(xiàn)在有一個(gè)智能運(yùn)維算法，來(lái)實(shí)現(xiàn)運(yùn)維排程。

第三，通過(guò)專家系統(tǒng)以及現(xiàn)在一些工單能夠?qū)崿F(xiàn)整個(gè)運(yùn)維在線上智能流轉(zhuǎn)，這一塊我們能夠支持我們?cè)陔娔X端以及在移動(dòng)端的運(yùn)維。

然后我再介紹一下，基于我們剛才說(shuō)的智能運(yùn)維系統(tǒng)，我們實(shí)現(xiàn)了無(wú)故障風(fēng)場(chǎng)解決方案，無(wú)故障風(fēng)場(chǎng)這個(gè)解決方案以“機(jī)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(jí)的、由發(fā)電企業(yè)主導(dǎo)的高級(jí)解決方案。分為兩個(gè)階段，階段一進(jìn)行批量問(wèn)題處理，在第二個(gè)階段實(shí)現(xiàn)無(wú)故障循環(huán)運(yùn)維的，最終，根據(jù)我們現(xiàn)在百日無(wú)故障的標(biāo)準(zhǔn)，另外我們有八個(gè)維度的措施，包括我們現(xiàn)在集中整改、預(yù)警診斷、容差運(yùn)行、定制化的故障穿越、風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行等等相關(guān)八個(gè)措施，我們實(shí)現(xiàn)百日運(yùn)維無(wú)故障，在2022年在試點(diǎn)風(fēng)場(chǎng)進(jìn)行試點(diǎn)，故障率大概下降80%，我們達(dá)到第一級(jí)，風(fēng)電裝置百日無(wú)故障的目標(biāo)，這是2022年在某個(gè)風(fēng)場(chǎng)實(shí)施的一個(gè)數(shù)據(jù)。

我們現(xiàn)在這個(gè)系統(tǒng)根據(jù)每個(gè)風(fēng)場(chǎng)的一些特定情況，大概分成高配、中配和低配三個(gè)版本，目前，智慧風(fēng)場(chǎng)這一塊大概在全國(guó)有93個(gè)風(fēng)電項(xiàng)目已經(jīng)實(shí)施，每年大概有40個(gè)左右風(fēng)電場(chǎng)正在進(jìn)行整個(gè)系統(tǒng)的應(yīng)用。

然后試點(diǎn)改造這一塊現(xiàn)在發(fā)電量試點(diǎn)風(fēng)場(chǎng)、實(shí)測(cè)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(gè)電量提升結(jié)果由東方風(fēng)電利用團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行計(jì)算，后面打算與發(fā)電集團(tuán)一起參與發(fā)電量提升效果評(píng)估，我們后面會(huì)進(jìn)行持續(xù)優(yōu)化。

我的演講大概就這些，謝謝各位嘉賓！