明阳智能王德坤:未来智慧化风电场研究与展望

能见A 2021年10月18日 4316

2021年10月17日-20日,2021北京国际风能大会暨展览会(CWP 2021)在北京新国展隆重召开。作为全球风电行业年度最大的盛会之一,这场由百余名演讲嘉宾和数千名国内外参会代表共同参与的风能盛会,再次登陆北京。

本届大会以“碳中和——风电发展的新机遇”为主题,历时四天,包括开幕式、主旨发言、高峰对话、创新剧场以及关于“国际成熟风电市场发展动态及投资机会”“国际新兴风电市场发展动态及投资机会”“风电设备智能运维论坛”“碳达峰碳中和加速能源转型”等不同主题的15个分论坛。能见App全程直播本次大会。

在风电设备智能运维发展论坛上,明阳智慧能源集团股份公司风电数据资源中心副主任王德坤发表了题为《未来智慧化风电场研究与展望》的主题演讲。

以下为发言全文:

王德坤:各位同仁,大家下午好!我来自明阳智能,我给大家分享的是未来智慧化风电场研究与展望。刚才听介绍,大家都在研究风电场的数字化、智慧化。但是智慧风电场并没有一个明确的概念,每个人的理解可能都不一样。下面主要介绍三方面内容,一个是风电场智慧化的研究背景,第二个是风电场智慧化研究主要内容,三是对未来风电场智慧化的展望。

在平价上网、大风机、3060目标、价格战,以及对海外市场开拓的大背景下,催生了我们对于降本增效的需求。如何降本增效?其实大家已经形成共识,即通过对风电场的数字化、智慧化的建设达到降本增效的目的。而智慧化风电场,我理解它有三个过程需要研究和探索:第一是实现风电场自我识别,目前基本已经实现了;第二阶段是实现风电场自我决策,大家都在研究,有些仅限于某一系统或者某一个模块;第三阶段是实现风电场自我运维。

去年路上抢装,今年也在做海上的抢装,抢装潮已经到来了。未来谁能率先去实现风电场的智慧化、智能化,谁就会迅速在风电行业去占据一个主导地位。这是我们对于智慧化风电场的概念,就是去实现内容的一个思维模式。实现是自我的识别,去实现对风电场场景的监控。第二是自我的决策,刚刚大家都在研究预警和故障诊断,包括运维排成,我们也在研究。最后一步是自我的运维,我们现在大力在发展海上风电,大风机也在向深远海去发展。

这对于运维成本造成很大的考量。其实现在国外包括GE也在研究机器人,自主去实现运维,不需要人为去干预。我和我们的团队基于这一理念做一些研究。在201年,完成智慧化风电场的开发和交付,今年也完成了智慧化智能和交付。明阳中央监控系统大概有三个迭代:第一个迭代是基于VC主态的开发,可以看一下大概的界面。第二代是基于C++来做的一些开发,第三代就是今天要讲的智慧化风电场综合运营系统,也就是明阳第三代的系统,是基于C++来开发的。主要解决的问题,一是版本的混乱,二是系统的稳定性。在这个平台,我们自主研发的系统,稳定性在99.99%以上。三是系统之间形成孤岛,我们通过第三代中央监控系统将它进行平台化的打造。这个系统不仅仅像之前包括风场的监控,还包括能量管理、故障诊断、预警、储能等等。

第二就是现在做的系统简单的介绍,第一个是平台层级的划分,分为人、物、边、端。这个整个平台的业务构成,可以看到边缘节点到中控数据共享平台,以及到中间的业务层等等。这是数据采集的链路,主网现在是支持两种主网方式,一个是传统结构,一个还有推广的链路结构。

这是网络拓扑结构,刚刚王主任也重点介绍过,我就不过多介绍。这是我们的设计目标,为什么在第二代中央监控系统基础上去推第三代。因为现在监测到大量业主对于界面功能定制化的需求,基于目前团队不能及时响应这些业主的需求,所以在整个平台架构上做了充分的重构。目前,我们采用前后端分离的思想,底层基于C++保证整个平台的稳定性,提升对于业主需求的响应效率。

这是双机热备系统的设计理念,这个系统有一个特点,底层配置可以一键去导入。把第一代、第二代中央监控系统的弊端优化掉,以前一个实施运维人员光去做这些配置的导入可能都需要一整天的时间,现在有了这个优化之后,只要一个小时就可以完成风电场的配置工作。

这是风电场监控的一些界面,通过这个界面有很多通用的功能,比如说模式切换,监控模式和非监控模式,以及中英文的切换主题的切换等等。还有一点,这个界面的大小可以自动去进行一个调节,因为现场很多风电场,特别是现在很多分散式风电场,一个风电场也就两三台机组或者四五台机组。业主对于界面的美观需求比较大,有的业主希望监控界面放的饱满一点,所以说我们就充分考虑了这些需求。

这是单机监控的界面,这是风场控制,目前支持组合控制以及船厂多机组混合控制。这是运行指标的统计,运行指标在以前的基础上,我们采用报表和图形化结合的形式进行报表查询和展示。这是智能报表,因为很多业主有自己的一些报表需求,之前产品化中央监控系统无法全部去满足这些业主的需求,所以说我们就研发了智能报表,智能报表业主可以随意去匹配自己需要的指标以及格式等等。

这是功能曲线的诊断,通过SCADA的诊断去指导技改,这是能效评估。这是预警和故障诊断,能量管理,这是储能,因为我们现在把中央监控系统打造成一个平台,包括储能和辅控监控都可以集成到这个平台。

最后是对智慧风电场的展望,也是我们后续需要研究的方向。首先是智慧风电场的自我决策,需要把储能、预警、性能分析、能量管理等等这些模块,全部进行联动,跟风电场SCADA监控系统进行一个融合。未来风机要实现自我运维,需要依赖机器人,首先是监控系统触发故障以后或者触发预警,定位到故障部件并且下发处理,这个机器人接收到指令之后,可以自动完成这些故障的处理,机器人按照设定,同时这个机器人可以按照设定去进行定期的巡检等等。这样的话,不需要人为参与,特别是深远海的风机,这是GE研究的一款机器人,可以自动去维修叶片,现在在实验室已经下线。

对于未来的憧憬,风电场可以由机器人自动建造和运维,风电场建设、运营、维护全部实现无人化。

最后相当于一个呐喊,如果说要实现风电场全生命周期无人化,希望所有的风电行业相关的厂家共享自己的数据,提供自己的数据。因为只有有了数据,才能有条件去达到或做成这些事,这就是我今天的分享,谢谢大家!

 

(根据演讲速记整理,未经演讲人审核)