淺談風電生產管控模式及其信息化建設的一些思路

柴海棣

（華電電力科學研究院，浙江杭州310030）

淺談風電生產管控模式及其信息化建設的一些思路

柴海棣

（華電電力科學研究院，浙江杭州310030）

近年來中國風電裝機快速增長，裝機規模穩居世界前列，如何對快速增長的風電資產進行有效管理，提升效益，特別是在風電上網電價面臨逐步下調的當下，是十分緊迫和重要的課題。風電場效益受選址、機型選擇及后期運營管理水平等因素影響，由于選址與機型選配等屬于長期性因素，投產后再進行基礎性更改不現實，對于投產后的風電場，通過一定規模、范圍的技術改造以提升運營管理水平更具可行性。本文針對區域級風電生產運營管理，在生產組織體系、管理體系構建、風電信息化平臺建設等方面提出一些思路。

風電運營管理；生產組織體系；管理體系；風電信息化

0 引言

風電是目前技術比較成熟、實用化程度較高、商業開發價值和市場競爭力較強的能源利用形式，近些年獲得長足發展，根據國家能源局統計數據，截至2014年底，中國風電累計并網裝機容量接近1億kW，風電產業總體上仍處于規模擴張階段，內涵式發展還未引起足夠重視。風電發展速度較快，近些年整個行業出現了一些諸如設備可靠性不高、利用小時偏低、缺乏統一工作標準和規范、備品件供應困難、行業內存在技術和信息壁壘等共性問題，給風電可持續健康運營帶來不利。風電與集中式的常規能源在運行方式上存在巨大差異，為有效應對上述問題和挑戰，各運營單位需進一步發揚積極主動、敢做敢為的作風，探索、發展、完善出一套具有風電特色的生產管控模式及與其相適應的信息化管理策略。

風電場生產運營工作林林總總[1]，一般包括發電調度、啟停操作等運行性質的工作，大件設備和部件的檢修更換、技術監督、重大運行事故分析、設備重大隱患排查診斷、設備例行維護、小缺陷處理、輸電桿塔等設備設施巡檢等設備管理性質的工作，備品件采購、儲備、調配等工作以及數據統計、計算、報送等管理性質工作。有效規范、提升各項工作標準、效率、效果對提高運營工作質量具有重要意義，行業內部分新能源運營企業在兩方面開展相關工作，一是轉變生產管控模式，建立集約化的組織體系，主要工作內容是整合區域內風電運營單位，成立區域化管理主體，負責對區域內所有風電單位的統一生產管理，為域內人、財、物、智集約化管理做好組織保障；二是推進風電信息化建設，重點推進區域級風電信息化平臺建設，在重新梳理和優化風電區域管理主體有關生產管理流程，以此為基礎，打造信息化平臺，以風電信息化為手段，建立風電生產調度實時監控和風電發電設備狀態評估與診斷系統，構建完備的風電生產運行與技術保障體系。

1 轉變風電生產管控模式

對于一個新能源運營集團來說，其一個省級區域存在若干個風電運營實體，各實體相互獨立、各司其職，分別負責其風電場的生產運營工作，這種模式并不鮮見，它沒有在機制上保障各主體形成常態化、規范化協同配合的工作局面，一定程度上阻礙了生產管理實現精細化、規范化、信息化，不利于管理水平的提高。針對風電生產運營的特點和形勢，轉變風電生產管控模式，推行風電區域化、集約化運營管理，整合各運營主體，優化資源內部配置，發揮規模效應，無疑是一項提升資產效益的重要措施。具體工作由以下幾部分構成。

1.1 調整風電生產管理體系

風電生產管理體系包括生產組織機構、職責分工、工作流程與機制、運營考核等環節，各環節緊密相扣，互相影響，組成一個有機整體。

前文所述生產運營工作包括遠程集控與故障診斷、重特大檢修、技術監督、日常巡檢消缺等，在準確界定這些工作的對象、內容、性質基礎上，按照區域集中管理的原則對生產組織結構、體系進行調整，設置遠程集控中心、檢修技術中心、區域運維中心、備品件管理中心，相互配合，分別承擔各自工作任務。

1.2 調整風電生產各部門職責分工

圍繞著風電生產運營各項工作，各中心分別承擔相應工作職責，共同擔負起生產運營的新局面。其中遠程集控中心，主要負責所屬風電場發電調度、可用發電設備的監控運行，負責生產指標的計劃、統計、上報和對標管理。

檢修技術中心負責組織風電場設備的重大檢修（如發電機、齒輪箱、葉片等大部件的更換）、特項檢修（年度重大特殊檢修項目）、重大突發事件的搶修、風電場技術監督和重大技改項目實施、生產技術保障及現場設備各項驗收監督，負責運行優化、狀態分析、故障診斷以及信息化工作。

區域運維中心負責本區域內風電場所有設備的安全、運行操作，巡視、消缺、定檢、一般技改工作；備品件管理中心負責所屬風電場生產物資備件全面管理，負責備件采購、調配、分配，負責備品件統計、計劃、合同管理及備件的報廢工作。

組織體系、部門分工的調整設置，從根本上實現了區域內人、財、物、智資源共享和優化配置，為規模化、信息化、專業化運作創造條件，為實現管理水平提升打好基礎。

1.3 設定風電生產運營的考核指標

風電運營要達到的目標有兩個層次，一是設備，要求設備穩定高效、應發能發，風能不能儲存，具有很強的不確定性和間歇性，不能因為設備原因造成棄風；二是發電能力，力求實現發電能力不閑置、不限電。這兩個目標與機組發電性能、非停和檢修時間、限電時長等要素有關。

在構建考核指標時，以時間和電量兩個變量為基礎參數，計算遠動率和棄風率，計算基本單元是機組。所謂遠動率，是指在統計周期內，機組處于遠程集控狀態下的時間占比；棄風率是全口徑的，指機組因電網限電、自身缺陷限負荷以及場內設備故障導致的損失電量與應發電量（實發電量與損失電量之和）的比值。遠動率考核性質是設備治理層面的，導向是保證機組穩定運行；棄風率考核性質兼有設備治理和電量營銷兩個層面，導向是保證發電設備高效運行。兩個指標的計算要建立在對機組運行狀態準確判斷上的，且需要通過信息化的手段自動識別，減少人工干預，保證準確。

2 風電信息化平臺建設思路

信息平臺是有效提高風電生產管控效率、效果的重要手段，對于提高風電生產運營的集約化、專業化、規范化水平具有重要意義。從生產過程各環節工作性質來看，一部分工作對實時性、安全性、穩定性要求較高，屬于實時運行控制的，比如發電調度、機組啟停等操作；另一部分工作對實時性、安全性要求不高，屬于管理性質的，比如運行分析、狀態評估、故障診斷、報表統計、檢修管理等工作。由于存在兩種不同性質的工作，在進行信息化平臺設計時應有所區別、有所側重，前者設計的平臺主要為了滿足發電調度、運行監控等功能，為與傳統風電監控平臺有所區別，稱為集控平臺；后者設計的平臺主要為了滿足運行分析、狀態檢修、報表統計等功能，稱為技術平臺。兩個平臺相輔相成，協同配合，共同構成風電生產運行的基礎平臺。

2.1 風電集控平臺建設思路

如前所述，集控平臺對實時性、安全性、穩定性要求較高，同時基于對集控中心職責、任務的界定，平臺建設應遵循“簡單、可靠、實用”的原則，集控平臺主要供集控中心使用。與傳統風電遠程監控平臺相比，集控平臺有以下鮮明特色。

2.1.1 參數合理精簡

機組監控參數得到合理精簡，使得集控中心能實現對機組關鍵參數可靠、及時、準確的監控。在進行機組監控范圍時，首先準確建立機組運行監控模型，在機組數百個測點中提取事關機組安全穩定、高效運行的關鍵參數，結合參數優先級、重要性，統籌考慮數據傳輸、存儲和人機交互界面進行設計。集控中心采用平臺對機組出現的常規性故障實現遠方處理，遠方不具備條件的，退出遠控交就地控制（一般程序是停機轉檢修中心進行故障識別診斷，根據故障情況決定是由運維中心處理還是由檢修中心處理）。

2.1.2 運行狀態合理分類

機組運行狀態合理、準確分類是實現生產對標、管理等功能的基礎[2]，集控平臺對機組狀態的定義是在一些更基礎的狀態上歸集而得的，這些基本狀態分為正常運行（機組無故障、無缺陷穩定運行）、故障停機（機組故障停機）、自身限負荷運行（機組亞健康限出力運行）、檢修停機（機組因自身或場內原因處于檢修服務的停機）、通訊中斷（機組至遠方通訊中斷，無法遠方控制）、待機（機組因天氣原因自然停機）、調度限負荷（受電網調度限出力運行）、調度停機（受電網調度停機）共八種。其中定義處于遠動狀態的有正常運行、自身限負荷、待機、調度限負荷、調度停機共五種狀態，剩下的故障停機、檢修停機和通訊狀態屬于就地控制，不屬于遠動狀態；棄風現象與故障停機、自身限負荷、檢修停機、調度限負荷、調度停機有關，在進行棄風電量計算時，要首先計算機組處于這五個狀態的時間，再采取標桿風機法確定。

2.1.3 優化平臺交互具體架構

按照三級架構的原則設計，分別是區域、風場和風電機組，每一級需要監控的參數有所不同。對于機組，重點監控涉及安全穩定的參數；對于風場，重點監控負荷、棄風情況、電壓、電流、有功功率、無功功率、電氣刀閘斷路器狀態等；對于區域，重點監視發電量、實時負荷、裝機容量等參數。但也有一些參數在三個層級中重復重現，比如處于各個狀態的機組臺數、棄風情況、遠動情況在區域和風場級都要統計。

總體而言，集控平臺以滿足發電調度、運行監控和生產指標統計為重點，加強生產運營管理，減輕通訊負擔，可靠實用，且模塊化開發，實現工程產品化，更加適應大規模風電集群的監控運行。

2.2 風電技術平臺建設思路

技術平臺是對設備進行技術保障和管理的信息化工具，實現設備狀態評估、故障診斷、檢修管理、備件管理等功能，它對實時性要求不那么高，但更加注重數據完整。技術平臺的建設原則歸納為“平臺生態化、數據標準化、應用模塊化”，主要供檢修技術中心、區域運維中心、備件中心使用。技術平臺具有以下特色。

2.2.1 應用分級、層級明確

平臺應用面向風場、區域、母公司三級，各級別應用需求不同，承擔不同的工作職責。其中風場層是平臺的基礎部分，配置平臺數據采集系統，負責在線數據采集、預處理及部分離線數據錄入；區域級負責對所轄區域新能源設備的設備管理，是平臺的主要應用對象；母公司級負責平臺的總體管控、維護和技術支撐作用。各級用戶設置不同的權限，最大限度公開共享數據。

2.2.2 管理流程、使用對象完整明確

在區域層級可以實現包括設備狀態評估、故障預測與診斷、任務單生成下達、作業包準備、檢修消缺質量監督、備品件消耗記錄、故障統計等等功能，基本涵括區域層級的檢修中心、區域運維中心、備品件中心各主要生產機構的日常大部分工作。母公司層級可以實現生產指標統計、對標、分析、考核功能。

2.2.3 數據標準化、存儲分布化、應用模塊化

平臺數據架構分為三層，數據接口、數據存儲、數據應用，平臺數據源來自于三級應用的各個用戶，作為統一共享平臺的建設基礎，有必要對平臺原始數據進行預處理，對于格式化數據（來自于機組PLC、SCADA、變電站綜自系統），以標準編碼為規則（在KKS編碼基礎上適當演變而成），為每個格式化數據賦予唯一標識碼，以利于識別判斷，從而為數據開放、共享打下基礎；由于接入數據較多，性質不同、時間尺度不一，且應用分級，數據存儲應滿足快速檢索、計算、讀取、輸出等要求，對于這種類型的軟件架構、數據流、應用流，分布式存儲無疑具有一定優勢，由于各個存儲單元的數據都具有標準編碼，實際上只要物理鏈路暢通，權限滿足，理論上每個用戶可以獲得無窮多數據，這從存儲角度解決了大數據、多應用的問題；功能應用，從需求出發，遵循模塊化設計，將多種類同功能需求細化梳理，提取共性部分，在此基礎上厘清工作流程，進行標準化、規范化，使得每個應用具有模塊化的特征，方便移植復制，大大擴展了平臺可用范圍。

技術平臺以設備診斷、檢修管理、生產統計、對標等管理性質工作為主，遵循數據共享、應用分散、管理集中，使得每個用戶單元通過應用開發、信息共享，提高設備保障能力，推進設備管理標準化、統一化、規范化水平。

3 結語

我國風電經過十余年高速發展，規模已經較為龐大，如何進一步提高風電效益，讓綠色能源發揮應有的作用，需要引起高度關注。風電點多面廣，常規管理模式耗時耗力耗人，效率和效果都有進一步改善的空間，下一步風電產業的發展要更加注重運營管理，向集約化、規模化、專業化方向轉變，通過提高精細化管理水平提升效益。積極采用信息化工具，通過集控平臺和技術平臺的建設，推動風電信息化管控水平，進一步優化風電監控，使其更加滿足大規模風電集群監控要求，努力豐富完善技術平臺功能，提高設備保證能力。多管齊下，最終實現風電產業的可持續發展。

[1]姚劍平.淺論風電場日常管理中的四個關鍵控制項[J]．風能產業，2011，（3）：40-44．

[2]黃良.風電運營企業發電設備管理指標體系初探[J]．設備管理與維修，2012，（1）：17-19．

Tentative Ideas on Wind Power Operation Management Model and It’s Information Construction

CHAI Hai-di
（Huadian Electric Power Research Institute，Hangzhou 310030，China）

The wind power capacity connected with grid has rapidly grown recently years，which has occupied front position in the world.It’s an urgent and important subject to manage this huge scale capital of wind power to promote its benefit with the situation of wind power electricity price descending continuously.The benefit of a specific wind farm is affected by location，type of wind turbine and operation level.As the first two influence factors are hardly eliminated after wind farm service，it is a feasible measurement to realize the wish of benefit promotion by a certain scale and range of technical transformation.This paper gives some tentative thoughts aiming at production tissue system,management system construction and information platform construction according to provincial region wind power operation management.

wind power operation management；production tissue system；management system；wind power information

10.3969/J.ISSN.2095-3429.2016.04.014

TM614

B

2095-3429（2016）04-0055-04

2016-05-03

修回日期：2016-06-12

柴海棣（1983-），男，安徽含山人，研究生，工程師，從事新能源發電與并網研究。