施耐德電氣趙天意：健身強體增慧，推進風電智能化系統發展

王芳

2019年9月19日，第三屆中國風電設備質量與可靠性論壇在湖南株洲舉行。作為風電重要的設備商，施耐德電氣將重點放在了智能化的系統開發上，以此提高設備的可靠性。會后，記者采訪了該公司負責新能源行業戰略分析和市場開發的趙天意。

平價有機遇也有挑戰

《風能》：您如何看待即將到來的平價時代？風電行業將面臨哪些挑戰與機遇呢？

趙天意：一個產業如長期依賴補貼生存，猶如溫室里的花朵，難以長大。平價是風電發展的必然途徑，對整個行業來說，是機遇，也是挑戰。

風火同價后，將不存在補貼拖欠，限電也會有所改善。這將刺激用戶或行業越來越多地把關注點從規模轉向精細化管理和有效運維，從補貼的獲得變成如何最大化地提升風電的可用性及發電量，這是風電整個產業升級的契機。

我理解，風電本質上不只是一個設備產業，也是一個價值產業，它體現在通過綠色可再生能源實現整個行業，或整個生態圈的價值訴求。這里既包括設備制造商對可靠性的追求，也包含業主對風電場運維及發電量的需求，同時還包括整個社會對可再生能源，對友好環境的追求，這是一個價值傳遞的過程。

平價對風電場可靠性的挑戰主要來自兩方面。一是成本。平價上網之后，一定會帶來風電全生命周期成本的最小化，這不僅僅是采購成本、運維成本、可靠性成本，也包含停電故障造成的損失。按照我們統計，在整個系統中，風電機組安裝后成本占整個生命周期成本接近60%～70%，因此，如何降低運維成本，其實是非常大的挑戰。二是環境和場景的挑戰。很多風電機組要應對荒漠的風沙，高原的低溫冰凍，海上的鹽霧、臺風，高緯度的酷寒，機組運行環境惡劣，可達性比較差，業內有個打趣的說法叫“有風的地方最好沒人，因為沒人的地方風大”。風電源于氣候、環境影響的運維控制難度要遠大于傳統能源。而平價之后，對風電設備運維的改善、適應性的挑戰更大，再加上20～25年的服務周期，任何設備的故障或瑕疵，都可能在未來被放大。

風電本質上不只是一個設備產業，也是一個價值產業，它體現在通過綠色可再生能源實現整個行業，或整個生態圈的價值訴求。

智能化可以提高整個系統的可靠性

《風能》：那么。您認為提升風電系統的可靠性。有什么良方？

趙天意：其實，系統的可靠性是國內外行業都面臨的問題。

最近有報道稱，2018年，整個歐洲海上風電現役4500多臺風電機組，僅Orsted一家開發商就有500臺機組需要大修，每臺大修的成本在100萬英磅以上。這是可靠性問題帶來整個生命周期成本上升的典型事例。

我認為，通過加大投資提升可靠性是非常困難的。我們期待通過智能化系統提升整個系統的可靠性，同時降低運維成本，降低停電的概率。

一個完備的智能系統至少包括三層。

第一層，即智能化的設備或元件。一要提高設備自身的可靠性，否則可能出現誤報警、誤操作。二必須要有非常好的環境行業適應性，包含惡劣環境下設備的高可靠性、穩定通信能力、自診斷能力、與其他設備的互聯互通能力等。這是智能化的基石。

第二層，系統級別的智能化應用。舉個例子，風電機組中變流器的框架斷路器和接觸器，分別起到保護和控制功能。這兩個元件即使選用的是非常智能化的產品，如果這兩個核心器件不滿足二類的配合，就有可能出現接觸器頻繁燒毀，造成停電時間延長。最近在山東就出現了風電接觸器的批次性故障。這是前期系統的選型配合沒有考慮風電特點，最終帶來對可靠性的挑戰。系統配合主要針對現場應用，我們要給現場工作人員提供故障前的預判，第一時間實現故障的分析和限制，并能夠快速恢復運行。

第三層是智能化的運維。智能化運維包含對整個風電資產增值管理，以及大數據管理。

對早期風電機組，如何進行資產生命周期的改造和升值？新建風電場如何基于當地的場景和數據分析，使整個系統的可靠性更好、發電收益更高？大數據管理，則是通過底層的智能化設備元件把信息、數據采集上來，經過第二層系統的本地邊緣計算，再到第三層智能運維，基于這些大數據的分析做智能化的判斷。

智能化的運維包含三個層次，第一個層次是指在整個系統中如何最優地使用這些設備，比如如何實現設備的全生命周期的穩定性、可靠性最大化：第二是預防性的維修維護，基于設備的自診斷邊緣計算，對風電機組的優化。設備不需要進行頻繁的維修檢修，只需要根據工況和智能化的提示，對關鍵部件進行檢修，這既能夠避免停電檢修，又能夠降低運維成本：第三是通過智能運維帶來的系統優化，實現系統價值最大化。

總結來說，每個機組的工況都有所不同，智能化的系統能夠發現每臺機組當前的負荷率、發電的百分比有多少，未來可以針對機組的主回路進行升級，提升發電量，這是電氣系統可以做到的。

因此，從設備選型、工藝設計開始，到智能化的配合設計、智能化運維，實現全生命周期的管理，才是智能化的目標，才能夠用最高的性價比實現可靠性。

本土化要聚焦自身發展需求，借鑒國外先進經驗

《風能》：在質量與可靠性方面。國外的風電系統與中國的相比有哪些主要不同的特點。在中國的本土化要注意哪些問題？

趙天意：國外和國內的風電系統區別主要集中在三個方面：

一是應用環境不同，比如歐洲和中國的風能資源不同。歐洲當前開發的海上風電大多在北海和波羅的海，風速將近11米/秒，海床較深;國內大部分是7.5米/秒的風速和較淺的海床，這樣在選擇最適合的風電系統時就需要考慮應用環境的差異性，以達到最大生命周期價值。

二是應用標準不同，比如歐洲的風電機組輸出并網電壓和中國有所不同，在選擇相應的電氣及控制設備時，要注意其差異性，選擇符合應用地標準的設備。

三是應用經驗不同，中國是全球最大的風電機組制造及風電應用國，陸上風電應用經驗豐富。而歐洲海上風電發展已有十多年，2018年新增容量是中國的1.6倍，累計容量是中國的4.2倍，二者發展經驗可以取長補短，互相借鑒。

中國的本土化既需要聚焦自身獨特的發展需求，同時應開放包容地借鑒國外先進經驗，這里既包含技術方面的因素，也有選型招標方面的因素。

技術方面，例如從提升全生命周期收益率角度來看待智能化系統應用，歐洲的風電，尤其是海上風電系統，普遍實現智能化運維管理，在降低運維成本的同時，也提升了風電系統可用性;國內的很多風電場還是采用人工運維管理方式，對于質保期內的陸上風電也許能滿足需求，但在海上風電及全生命周期則具有很大成本風險，同時也削弱了通過智能運維來升級風電系統的能力。

選型招標方面，例如如何通過精細化招標管理來提升系統可靠性，歐洲的招標管理模式往往都是針對每一個子系統分開評標，選擇最具經驗的最優供應商，這樣能夠提升系統可靠性：而國內當前對中高壓電氣系統很多采取打包招標方式，雖然能簡化流程，提高了建設速度，但也會因此屏蔽掉很多優秀供應商，降低了系統最優化的機會：同時打包招標也加深了系統運維風險，一旦出現某家供應商業務出售或變動，風電系統運維可靠性都會受到影響。健身強體增慧，推進風電智能化

《風能》：就目前風電智能化系統存在的主要癥結點。您認為在未來5～10年要著力解決哪些問題？

趙天意：中國風電智能化當前主要存在三個方面問題：

缺乏基礎支持：很多風電核心設備未做到智能化和互聯互通，這樣導致很多風電應用和分析成為無源之水，使未來管理增效和升級改造缺乏依據：

缺乏現場系統級應用：風電各子系統往往各自為戰，缺乏系統級別的配合和優化，尤其對現場管理人員，當出現問題時無法第一時間分析原因，并采取措施：

缺乏應用數據分析;風電大數據采集起步晚、壁壘多，缺乏風電大數據分析以指導系統優化升級。

針對這些癥結，未來5～10年，我們應按照循序漸進的原則，從健身、強體到增慧，推進風電智能化設計、選型、制造、建設、運維工作。

首先是健身，在設計選型時就選擇智能化的風電核心設備，使核心電氣及機械設備能夠采集數據、自診斷及互聯互通，同時不忽視可靠性提升，保證可靠的智能化。

其次是強體，在風電設計制造環節重視系統級配合，確保智能設備之間以及和現場及總部管理系統的兼容性，提升系統可靠性和現場運維操作便利性。

最后是增慧，針對風電全生命周期管理的難點，打通風電數據壁壘，利用人工智能等大數據分析工具，實現風電智能調度、智能運維、優化升級等功能，提升風電全生命周期收益。

可再生能源會大規模發展

《風能》：您認為未來。可再生能源的發展前景如何？施耐德電氣在其中將有怎樣的作為？

趙天意：我個人認為可再生能源一定會取代傳統化石能源，風電、光伏、光熱等可再生能源將會成為主力能源，配合儲能、電動汽車等應用，使整個社會實現可持續發展。截至2018年底，風電等新能源在中國的累計裝機量占全國總裝機容量的比重已經接近20%，未來會進一步持續增長。傳統能源中，水電受自然條件限制，火電在逐步壓縮，核電發展很謹慎。未來的能源需求和能源安全，必須要靠可再生能源來滿足，實現從補充到替代，從替代到主力的過渡。可再生能源會像傳統能源一樣大規模發展，但不只是風電，可能還有光伏、光熱，配合電化學、熱儲能和氫能等方式，做到分布式大電網的發展。

未來的能源需求和能源安全，必須靠可再生能源來滿足，實現從補充到替代，從替代到主力的過渡。未來，可再生能源一定會大規模發展。

伴隨“十三五”規劃在電力工業及基礎設施領域的逐步落地，以配電數字化、智能化為基礎的工業設施、智慧建筑等將成為社會建設與發展的新方向之一。施耐德電氣基于在新能源、軌道交通、數據中心等行業的解決方案與成功實踐，全面升級EcoStruxure配電架構，并在完善各層架構的基礎上，上下兼容，實現了設施連接、系統架構、應用場景的全覆蓋，從資本性支出到運營支出的全生命周期，為客戶創造價值。目前，EcoStruxure已經在全球部署了超過48萬個安裝現場，得到了超過2萬名開發者和系統集成商的支持，在云端管理著超過160萬份資產。

在信息化、數字化、互聯網的時代背景下，新能源企業對電力智能化、數字化方面的發展提出了更高的要求。數字化已經廣泛應用于光伏和光熱設施、風電機組制造、新能源電站微觀選址和運維等場景。施耐德電氣作為中低壓配電及工業自動化領域的先行者，早在2010年就參與了第一個海上風電項目。目前，由包括智能斷路器、智能開關柜、智能電氣監控通信產品、UPS等互聯互通智能設備，以及控制技術、云計算和數據分析與服務等共同構成的施耐德電氣低壓配電解決方案，不僅能提升海上風電系統可靠性及運維效率，實現實時遠程監控系統運行狀態，確保故障及時處理，有效減少計劃外停電和維修需求，并能提高安全及管理能力、節省運維成本，保護運維人員安全。