智能化技術(shù)在風電系統(tǒng)中的應用

中國廣核新能源控股有限公司 吳 磊

隨著人工智能技術(shù)發(fā)展的日新月異，越來越多的新理論、新方法得以被引進到各個領(lǐng)域中。在我國，許多城市都地處于平原或沿海地區(qū)，而這些地區(qū)的風力資源是非常豐富的，風力發(fā)電所具有的經(jīng)濟前景十分光明，這也促使我國不斷增加風力發(fā)電行業(yè)方面的投資金額。不過，因風力發(fā)電所處區(qū)域往往人煙稀少，并且風電系統(tǒng)在運行過程中可能會受到許多外界因素的影響，這也使我國開始深入研究現(xiàn)代智能化技術(shù)在風電系統(tǒng)中的深化應用。鑒于此，本文便對風力系統(tǒng)中智能化技術(shù)的應用必要性、可行性和應用優(yōu)勢進行論述，并深入研究了智能化技術(shù)在風電系統(tǒng)中的具體應用。

現(xiàn)階段，我國所采用的發(fā)電方式仍舊是以水力或火力發(fā)電為主，隨著人們環(huán)保意識的不斷增加，再加上傳統(tǒng)能源的日益枯竭，這也使我國在火力發(fā)電發(fā)展規(guī)模上正變得越來越少，而相較于現(xiàn)代化城市建設(shè)進程的不斷推進，城市對電力資源的需求缺口也正日益擴大，雖然我國愈發(fā)重視風力發(fā)電行業(yè)的發(fā)展，并且該行業(yè)的投入資金也逐年增多，但由于風力發(fā)電所處的環(huán)境人煙稀少，這也使風電系統(tǒng)在運行過程中存在許多問題，如果在控制系統(tǒng)中實現(xiàn)對智能化技術(shù)的科學應用，必將使風電系統(tǒng)獲得更加光明的發(fā)展前景。

1 智能化技術(shù)簡述

當前，計算機技術(shù)已經(jīng)在人類生產(chǎn)生活的方方面面產(chǎn)生了積極的影響，智能化技術(shù)也由此取得了顯著的進步。對于智能化技術(shù)而言，其實際上是對人們研究、模擬、開發(fā)、拓展和延伸智能過程中所形成的全新模式進行表述。通過對智能化技術(shù)進行研究，有助于使機器操作更加便利，在此過程中還涉及作業(yè)人員在實際操作過程中的相關(guān)模擬事項。以智能技術(shù)作為依托，將有助于進一步提高風電系統(tǒng)的應用成效，并使其獲得更高的社會與經(jīng)濟效益。在智能化技術(shù)中包括三種主要類型，一種是神經(jīng)網(wǎng)絡控制技術(shù)。該技術(shù)非常適合進行數(shù)據(jù)處理工作，其能夠運用數(shù)字計算與運算符號來達到數(shù)據(jù)處理目的，神經(jīng)網(wǎng)絡控制技術(shù)是通過案例研究來進行分散儲備的，因此當某個個體的功能因故障而喪失時，也不會對整個系統(tǒng)的運行造成不利影響。另一種是專家系統(tǒng)控制技術(shù)，在風電系統(tǒng)中，系統(tǒng)的智能調(diào)節(jié)、決策和組織等各個方面都涉及到專家系統(tǒng)控制技術(shù)的應用，通過該技術(shù)可使不確定知識消息以及非結(jié)構(gòu)化問題得到有效解決。不過在實際應用該技術(shù)時，如果處理的知識較為淺顯，則會造成其深層模仿能力不足。最后一種是綜合智能控制技術(shù)，通過這種技術(shù)能夠?qū)δ：龜?shù)據(jù)進行集成化、智能化的高效處理，而且可加快神經(jīng)網(wǎng)絡和模仿模糊在技術(shù)層面上的融合速度。應用綜合智能控制技術(shù)，可高效整合自我調(diào)節(jié)控制與自動化控制技術(shù)，并且可充分發(fā)揮出智能化技術(shù)揚長避短的技術(shù)優(yōu)勢，使個別智能化技術(shù)得到整合的同時，有效避免出現(xiàn)對個別技術(shù)進行單獨使用的不利局面。

2 智能化技術(shù)在風電系統(tǒng)中的應用必要性、可行性及其優(yōu)勢

2.1 必要性

風力作為大自然中的一種資源，其具有生生不息的特性，因此可將其作為一種可以再生的資源?，F(xiàn)階段，我國正大力開展風力發(fā)電技術(shù)方面的研究，并已經(jīng)取得了一系列的應用實踐成果，但是，在風力資源利用過程中，由于風力發(fā)電具有較強的隨機性、波動性與間歇性特點，這也造成大規(guī)模風電并網(wǎng)過程中會給電網(wǎng)安全造成一些不利影響，進而嚴重降低了電力質(zhì)量。考慮到風電場在進行功率輸出過程中有著很強的隨機性，為了避免該問題，便需要采取措施來控制這種波動性與間歇性，最大限度的平衡風電設(shè)備的有功功率。不過，隨著電網(wǎng)設(shè)備規(guī)模的不斷擴大，便需要提高電網(wǎng)的設(shè)備容量，而這也將影響到電網(wǎng)的發(fā)電效率。因此，將智能化技術(shù)有效應用于風力發(fā)電中是非常關(guān)鍵的，將使得電網(wǎng)具備更高的發(fā)電效率。

2.2 可行性

相比于其他機組來說，考慮到風電場在有功節(jié)能方面存在局限性，因此需要對風電機組的功率最大值進行有效控制，這種控制措施能夠確保風力機組進行功率輸出時保持良好的穩(wěn)定性，而且可提高風電場的工作效率?？紤]到智能化技術(shù)在應用時需要采用數(shù)字化電力設(shè)備，通過對現(xiàn)有的風電系統(tǒng)進行了解可知，風電系統(tǒng)已經(jīng)逐步實現(xiàn)了數(shù)字化發(fā)展，因此將智能化技術(shù)應用于風力發(fā)電中在技術(shù)層面上是非?？尚械?。

2.3 技術(shù)優(yōu)勢

對于智能化技術(shù)來說，將其應用于風電系統(tǒng)中，能夠為相關(guān)人員的管理決策提供重要幫助，隨著風電系統(tǒng)數(shù)據(jù)的快速增長以及設(shè)備容量的急劇增加，應用智能化技術(shù)能夠?qū)崟r獲得發(fā)電機組的運行數(shù)據(jù)以及各種影像數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)會通過智能化技術(shù)來進行篩選與分析，進而為風電系統(tǒng)的各種運行工況提供必要協(xié)助與服務。此外，智能化技術(shù)還能使風電系統(tǒng)具備許多個性化功能，通過大數(shù)據(jù)技術(shù)能夠獲取風電系統(tǒng)的各項運行數(shù)據(jù)，并將這些信息匯總后按照個體對象來生成檔案，以此制定出具有較強針對性的服務策加熱器，以此確保單個風力發(fā)電機的高效運行。近年來，風電系統(tǒng)在服務方式及業(yè)務上得到了不斷的創(chuàng)新，智能化技術(shù)則為風電系統(tǒng)發(fā)展提供了有力的技術(shù)支持，使風電系統(tǒng)能夠以網(wǎng)絡平臺為立足點，進而為管理者能夠在許多方面進行高效的管理，例如異地管理、網(wǎng)絡管理等。

3 風力發(fā)電自動化控制系統(tǒng)中智能化技術(shù)的應用

3.1 智能化技術(shù)與可視對講用戶終端之間的融合化應用

現(xiàn)階段，我國在智能化技術(shù)上得到了迅猛的發(fā)展，這也使越來越多的可視對講系統(tǒng)制造商愈發(fā)重視對用戶終端設(shè)備的研發(fā)，從而在一定程度上促進了智能化技術(shù)和風電系統(tǒng)之間的融合，只需在以Andriod系統(tǒng)為核心的可視對講用戶終端中安裝相應的APP軟件即可。如果發(fā)電系統(tǒng)管理人員的住處配置相應的可視對講系統(tǒng)，便可對大量管理設(shè)備進行有效代替，從而在簡化風電系統(tǒng)的同時，也能為管理人員的操作提供巨大的便利，使管理人員獲得更加良好的操作體驗。

3.2 以智能化技術(shù)運用TCP/IP傳輸協(xié)議進行數(shù)據(jù)整合

對于風電系統(tǒng)來說，要想實現(xiàn)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸功能，便需要應用到物理鏈路及設(shè)備等傳輸系統(tǒng)，通過在風電系統(tǒng)中應用智能化技術(shù)，將使得系統(tǒng)在數(shù)據(jù)傳輸過程中能夠采用TCP/IP傳輸協(xié)議來達到該目的。該傳輸協(xié)議在進行標準化后，同樣能夠在傳輸系統(tǒng)中進行共享，只需配置相應的網(wǎng)絡設(shè)備和獨立的綜合布線系統(tǒng)，便可使不同系統(tǒng)在通信過程中存在的各種問題得到有效解決。以公共局域網(wǎng)為基礎(chǔ)的智能化系統(tǒng)是可以在相同傳輸網(wǎng)絡中進行共享的，從其技術(shù)應用層面上可以了解到，寬帶路由器、公共局域網(wǎng)能夠和互聯(lián)網(wǎng)云端服務器進行連接，這樣便使得風力系統(tǒng)具備了訪問互聯(lián)網(wǎng)的功能，從而實現(xiàn)對系統(tǒng)的智能化控制。對于可視對講系統(tǒng)用戶終端設(shè)備來說，其可看作是安裝于用戶室內(nèi)中的一種共享性設(shè)備，通過該設(shè)備可對風電系統(tǒng)局域網(wǎng)進行訪問，而且能夠在風電管理系統(tǒng)中利用局域網(wǎng)來對因特網(wǎng)進行訪問。如圖1所示為風電系統(tǒng)的原理結(jié)構(gòu)示意圖。

3.3 通過協(xié)議對接以及物理鏈路技術(shù)實現(xiàn)風電系統(tǒng)的高效控制

圖1 風電系統(tǒng)原理結(jié)構(gòu)示意圖

在風電系統(tǒng)中，其主要包括智能系統(tǒng)、電梯控制系統(tǒng)、可視對講系統(tǒng)、門禁一卡通以及車輛管理系統(tǒng)等組成部分，這些都和用戶的生活有著非常緊密的聯(lián)系。當前，風電系統(tǒng)的技術(shù)發(fā)展速度正不斷加快，這也使許多關(guān)于風電系統(tǒng)智能化控制的新技術(shù)和資料得以在互聯(lián)網(wǎng)上不斷涌現(xiàn)，利用協(xié)議對接以及物理鏈路技術(shù)，可使管理人員利用風電系統(tǒng)的用戶終端設(shè)備來對各個風力發(fā)電設(shè)備實施高效控制，從而進一步提高風力發(fā)電系統(tǒng)的運行效率。

3.4 智能感應技術(shù)實現(xiàn)對風電系統(tǒng)運行情況的短期預測與削峰填谷

要想將智能化設(shè)備有效運用于風力發(fā)電場之中，便需要針對風電場的運行特點來構(gòu)建智能電網(wǎng)，并生成智能電網(wǎng)運行模型加以運用，為了使龐大且復雜的智能電網(wǎng)得到高效的控制，需要確保風電場中存在的各個備能夠得到全方位的監(jiān)測，然后對這些設(shè)備的運行監(jiān)測信息進行整合，以便于幫助風電系統(tǒng)管理人員實時掌握各個發(fā)電機組設(shè)備的實際運行情況。通過在風電系統(tǒng)中應用無線感應器、智能感應器或光纖感應器，可以為風電系統(tǒng)的運行提供許多數(shù)據(jù)支持，依托于智能感應系統(tǒng)的信息反饋技術(shù)與傳輸技術(shù)，可對風電系統(tǒng)運行中所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)信息進行實時化獲取，并且在風電系統(tǒng)運行過程中還能根據(jù)實際需要來對這些信息進行調(diào)取，以此實現(xiàn)對風電系統(tǒng)運行情況的短期預測，并可根據(jù)預測結(jié)果來實現(xiàn)電力供應的削峰填谷。

結(jié)語：總而言之，大數(shù)據(jù)、人工智能、云計算等技術(shù)的出現(xiàn)，使智能化化技術(shù)得以被應用于風力發(fā)電領(lǐng)域，并可實現(xiàn)風電系統(tǒng)的自動化運行、修理及故障診斷等功能，這也使智能化技術(shù)在風力發(fā)電領(lǐng)域中占據(jù)著越來越重要的地位。通過將智能化技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)進行一體化應用，能夠促進風電系統(tǒng)新型管理模式的形成，并使得風電系統(tǒng)在運行過程中產(chǎn)生的各種管理問題得到高效的解決，進而為我國風力發(fā)電場可靠、穩(wěn)定運行提供強有力的技術(shù)保障。