上海電氣掘金“智慧風場”

文‖《上海國資》記者 孫玉敏

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上海電氣掘金“智慧風場”

文‖《上海國資》記者 孫玉敏

集成的運維平臺將高效配置資源、大幅降低運維成本，提升風機運行穩定性

“互聯網+”正越來越多地改變傳統設備巨頭們。日前，上海電氣風電集團首次將無人機應用于風力發電機葉片巡檢，節約成本90%。其開發的風云系統平臺，亦在利用“互聯網+”進行“智慧風場”管理。

“風電的特點是機組分散、數量多。這樣的特點，天然具有利用‘互聯網+’的優勢。”上海電氣風電設備有限公司控制中心主任黃猛告訴《上海國資》。

上海電氣風電集團開發了基于物聯網、云計算的風云系統，掘金“智慧風場”。

無人機巡檢

“風電設備的葉片，又大又長，所在位置又高，常規高50米到80米，還有的高150米，運行兩到三年后，如果有裂縫等，非常難查。”上海電氣風電工程服務公司海上運維部副部長周衛星告訴《上海國資》，以往葉片的檢查，往往采取吊車巡檢或者高倍望遠鏡觀察的方式。

但吊車巡檢成本較高，一天需約5000元，安全性還不能保證。吊繩索上人的方式，更是費時費力，也存在安全問題。用高倍望遠鏡，則易受霧霾天氣影響，還不能拍照。

上海電氣自2015年初開始考慮無人機巡檢。

無人機檢測技術作為一種新興的技術手段，已經在電力線路巡檢、地質勘探、環境監測等多個工業領域中獲得了廣泛應用，并逐漸形成了成熟的體系。

周衛星告訴《上海國資》，有了利用無人機的想法后，他們開始在網絡上尋找合適的機型。“大部分的無人機主續航時間多在15分鐘，而用無人機檢查一個葉片目前至少需要半個小時，所以我們最先尋找的是續航時間半小時以上的機型。另外遙控范圍要在150米左右，因為葉尖高達150米，還要有拍照和視頻功能。”

一款高端無人機進入他們的視線。公司采購部門進行了幾家比價后，最終花費四萬多元采購了一臺。他們要求配備四塊電池以備輪換，還完善了拍照平臺，為了便于運輸，又配了折疊儀。

2016年1月這臺無人機到貨后，首先被用在陸上風機檢查，最先檢查的是位于山東東營市廣饒縣的國華廣饒二期項目。

“目前該項目全部20臺風機的葉片檢查已完成。”周衛星表示，此后開展的山東棲霞項目40臺風機的檢查，目前40臺也已檢查完畢。“已成功發現并清除一例葉片隱患。”

周衛星告訴《上海國資》，相較傳統的吊車巡檢方案，無人機巡檢在時間和費用上都表現出了較高的優越性。吊車巡檢造成的停機時間長達1.5個小時，巡檢單臺成本為2000元以上，而無人機巡檢每臺風機停機時間不足半個小時，巡檢單臺成本不到200元。“單臺巡檢成本較以往不足十分之一。”

周衛星表示，海上風電是上海電氣的發展重點，無人機巡檢下一步也將探索應用在海上風電。“海上風機的葉片，出現問題時的聲音很容易被海潮掩蓋，不易被發現，加上海上的巡檢，除了吊車成本，還要加上交通船成本。一趟下來，要3000-4000元。天氣不好時，還會出現船靠不上機位點無法檢查的情況。無人機巡檢可以解決上述問題。不過機型遙控范圍要達到500-1000米，可能還需要有防水防潮功能。”

風云平臺

除了利用無人機巡檢，上海電氣也嘗試開發“風云平臺”解決運維服務問題。

“風電產業起步較晚，但發展速度又很快，在風場建設高速發展的過程中，運維服務就出現很大問題。”黃猛告訴《上海國資》，這些問題包括維護水平低下，檢修和管理粗放，運營績效評估缺乏嚴謹的考核體系，人機考核無法分離，對運行維護人員的專業技能高度依賴等。“這造成風場運維費用居高不下，增加了風電的度電成本，大大降低了投資收益，制約風電產業發展。”

黃猛表示，落后的運維狀態和高速發展的風電建設已經成為風電產業鏈上面臨的主要矛盾。

為了破解難題，上海電氣開展了智能云維護平臺“風云”平臺的設計、開發、實施工作。“我們試圖用一種優化式創新的方法，更新現有服務系統的內容，以實現這樣一個平臺：真正體現用戶導向，為用戶提升效率。近年來興起的‘互聯網+’概念，云計算、大數據技術和智能技術將成為智能運維平臺的最佳載體。”

黃猛表示，“風云”平臺致力于搭建一個風電全生命周期的智能化服務平臺。

在規劃設計階段，用戶依據智能化的核心數學模型，快速計算出機位選址信息，依據風資源情況自動選擇最合適的機型，完成機型機位的選擇，同時完成經濟預估。

施工安裝階段，用戶以及上海電氣管理人員可以通過本系統實時監控項目進度，以及完成人員考核。

在風場運行維護階段，所有的風場狀態數據、流程管理數據、風資源數據以及其他相關數據將通過云平臺匯集，并相互融合，通過大數據分析系統，結合智能控制技術數學模型，實時輸出到風場，協同用戶處理故障，預警風機問題，優化風機的運行，管理風場資產。

“這樣一套集成的運維平臺，將高效配置資源、大幅降低運維成本，提高風機運行效率，最終實現提高發電量，提升風機運行穩定性，提高用戶運營能力的效果。”黃猛表示。

“智慧風場”

黃猛認為，風云平臺使得“智慧風場”成為現實，有利于打通風機運行、后臺監控、運營維護單元節點，讓風場自己“思考”、自我“管理”。

“目前風云平臺已接入多個風場，實現了遠程實時運維監控。”黃猛表示，2016年計劃接入更多，爭取盡快完全覆蓋上海電氣所有風機。

“近期目標是建立數據中心，有規模地進行大數據分析，實現智慧風機、智慧風場。”

所謂智慧風機，主要是指在風云平臺下，風機可以依據風的情況以及平臺上其他風機運行的情況，同時結合自身的智能化算法，動態地、主動地、有預見性地調整風機的控制策略、運行方案，使風機總是處在最優的獲取風能的狀態，既能最大限度地吸收風能，又能降低載荷，同時令風機處于一個平穩的狀態。也就是說，智慧風機不僅可進行前端感知，也可對環境變化作出“條件反射”，并可精確控制整個風場的輸出電量。

而智慧風場則是指從風場規劃、選址、風機生產、檢驗、運維等系列環節，通過傳感器、數據傳輸設備以及監控中心，將風機、風電場、測風塔、電網、設備廠家、運營商等聯接起來，實時采集、分析數據，最終實現“智能化風場”管理。

以前期選址為例。風機的選址決定風能利用的效率，所以選好風機位異常重要。以前，風機位選擇之前，先要在大致目標區域豎立測風塔一兩年，積累基礎數據，然后再結合地面測繪數據計算機位，現場勘測加辦公室計算，耗費時間精力巨大。有了風云平臺，由于平臺已經預先輸入了過去多年的所有氣象數據，加上積累的數據同時結合地理數據，坐在辦公室里，利用平臺的“尋優算法”，一兩個小時后，精準的結果就呈現在用戶面前。“這個平臺可為客戶提供風電場規劃、中尺度風資源評估、精細化微觀選址等解決方案，幫助客戶提高風場實際投資收益，控制風場產能設計誤差，真正實現降本增效。”

同時，利用風云平臺，上海電氣還實現了風機設計優化、風場遠程監控、備品備件管理，并可與后臺資產管理系統結合，進行統一資產管理。

黃猛表示，風云平臺的一大優勢，是擁有此前上海電氣與西門子的合作以及企業自身業務拓展中積累的十數年的經驗數據庫。將此數據庫利用互聯網手段收集起來后，通過對比、分析，可以建立風機健康診斷系統，預警故障、幫助維保。

黃猛表示，“未來，風云平臺將是風電資源智能監控平臺、運維服務平臺、數據分析平臺、資產管理平臺等，還將拓展至光伏等其他電網，實現能源互聯、電網交易等。”