淺析大數(shù)據(jù)分析在風(fēng)電場運(yùn)維模式中的應(yīng)用

賈洪巖　白永忠　朱董軍　董超　王海

摘要：風(fēng)電運(yùn)維管理是風(fēng)電行業(yè)發(fā)展到當(dāng)下時(shí)期很多企業(yè)都在探究的話題，所出現(xiàn)的問題也很具代表性，只有正視問題才能提升管理，確保風(fēng)電行業(yè)在快速發(fā)展的過程中安全平穩(wěn)，推動(dòng)新能源事業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。鑒于此，本文主要分析大數(shù)據(jù)分析在風(fēng)電場運(yùn)維模式中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：大數(shù)據(jù);風(fēng)電場;運(yùn)維

中圖分類號：TU75? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

1、引言

風(fēng)電行業(yè)內(nèi)已經(jīng)將大數(shù)據(jù)分析視為風(fēng)電場運(yùn)維模式更新迭代的重要技術(shù)手段。新近開發(fā)的集控系統(tǒng)均將大數(shù)據(jù)分析功能列入設(shè)計(jì)規(guī)劃中。但根據(jù)行業(yè)研究報(bào)告不完全統(tǒng)計(jì)，在全國68家風(fēng)電運(yùn)營商中，有51%完成集中控制中心系統(tǒng)建設(shè)，只有4%實(shí)現(xiàn)基于數(shù)據(jù)分析的深層應(yīng)用。

2、風(fēng)電場運(yùn)維管理工作中存在的問題

2.1、針對風(fēng)電場設(shè)備全壽命周期的運(yùn)維意識不足

風(fēng)電場的運(yùn)維管理工作是一項(xiàng)極其復(fù)雜的系統(tǒng)工程，特別是設(shè)置在我國西北與北方地區(qū)的大型風(fēng)電場，超出質(zhì)保期限之后的定檢等運(yùn)維工作均通過招投標(biāo)、詢價(jià)采購等形式與第三方專業(yè)機(jī)構(gòu)合作開展。由此造成的后果是，風(fēng)電場與第三方運(yùn)維機(jī)構(gòu)的工作目標(biāo)不一致——為了保證發(fā)電量，運(yùn)維合同中擬定的檢修運(yùn)維方案需要雙方根據(jù)現(xiàn)場情況不斷協(xié)調(diào)，可能無法按照全壽命周期的運(yùn)維理念實(shí)施。

2.2、設(shè)備故障處理處于“被動(dòng)狀態(tài)”

由于風(fēng)電場日常運(yùn)維工作量大，導(dǎo)致風(fēng)電場有些機(jī)組設(shè)備出現(xiàn)故障，已經(jīng)嚴(yán)重影響正常生產(chǎn)時(shí)才“被迫”維護(hù)，導(dǎo)致出質(zhì)保后設(shè)備生產(chǎn)商與風(fēng)電場之間的技術(shù)交流出現(xiàn)斷層，風(fēng)電場也未能針對機(jī)組設(shè)備故障的成因進(jìn)行仔細(xì)分析和如實(shí)記錄，致使風(fēng)電機(jī)組的“一機(jī)一檔”設(shè)備健康管理工作無法深入開展，直接影響設(shè)備的可利用率。

3、大數(shù)據(jù)分析在風(fēng)電場運(yùn)維模式中的應(yīng)用

3.1、完善風(fēng)電場運(yùn)維管理安全性評價(jià)和技術(shù)監(jiān)督工作體系

（1）在場區(qū)內(nèi)構(gòu)建安全監(jiān)控體系，通過信息化手段對風(fēng)電設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、風(fēng)力強(qiáng)度、設(shè)備負(fù)載量、是否存在故障等信息進(jìn)行全面監(jiān)控，發(fā)現(xiàn)問題時(shí)需根據(jù)實(shí)際情況對單臺或整組風(fēng)機(jī)進(jìn)行啟停操作，進(jìn)而對故障設(shè)備進(jìn)行即時(shí)檢修。（2）整合風(fēng)電場風(fēng)功率預(yù)測數(shù)據(jù)并校驗(yàn)其準(zhǔn)確性，周期性導(dǎo)出平均風(fēng)速、有效風(fēng)速等信息，進(jìn)而與風(fēng)機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)、風(fēng)電場測風(fēng)塔及有關(guān)部門圍繞數(shù)據(jù)進(jìn)行全面校驗(yàn)，分析風(fēng)能變化趨勢，做好一切運(yùn)維準(zhǔn)備工作，如在未來一段時(shí)間內(nèi)，風(fēng)力持續(xù)處于較高水平，意味著設(shè)備負(fù)載量會大幅度增加。

3.2、基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的巡檢無人機(jī)和機(jī)器人

應(yīng)大數(shù)據(jù)中的eMBB和mMTC技術(shù)賦予網(wǎng)聯(lián)無人機(jī)實(shí)時(shí)超高清圖傳、遠(yuǎn)程低時(shí)延控制等重要能力，實(shí)現(xiàn)海上風(fēng)電精細(xì)化的多方位巡檢。5GmMTC和uRLLC技術(shù)同RTK差分定位技術(shù)相結(jié)合，為無人機(jī)和機(jī)器人提供了精度更高的定位技術(shù)。實(shí)現(xiàn)海上風(fēng)電“無人值守、少人值班”的運(yùn)行要求，在海上升壓站安裝具有環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)、遠(yuǎn)程控制功能的智能停機(jī)坪。停機(jī)坪與大數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)連接，應(yīng)用邊緣計(jì)算技術(shù)實(shí)現(xiàn)視頻及數(shù)據(jù)的處理。同時(shí)為無人機(jī)作業(yè)提供指引、存放、充電、數(shù)據(jù)傳輸?shù)裙δ堋?/p>

3.3、無人機(jī)葉片故障識別與實(shí)時(shí)反饋

風(fēng)電機(jī)組葉片遠(yuǎn)離地面，常規(guī)手段難以對葉片故障進(jìn)行有效識別，海上風(fēng)電由于可及性差、出海窗口期短，更加劇了葉片故障識別的難度。傳統(tǒng)的人工檢修方法，會使得風(fēng)機(jī)停機(jī)時(shí)間長，發(fā)電量損失嚴(yán)重。無人機(jī)可以隨同風(fēng)電機(jī)組的葉片同步運(yùn)動(dòng)，無須葉片保持靜止?fàn)顟B(tài)。無人機(jī)葉片故障識別具有安全、可靠、高效的特點(diǎn)，消除了人員登高墜海、高空墜物的安全隱患。

基于“大數(shù)據(jù)+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺”的海上風(fēng)機(jī)葉片故障識別無人機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)無人機(jī)航線自主規(guī)劃、無人機(jī)隨動(dòng)葉片、多機(jī)協(xié)同作業(yè)、葉片缺陷智能識別等功能，同時(shí)結(jié)合機(jī)器學(xué)習(xí)與人工智能技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)無人機(jī)對葉片故障情況的實(shí)時(shí)反饋。

3.4、風(fēng)電作業(yè)現(xiàn)場智能化的風(fēng)險(xiǎn)管控平臺

應(yīng)用大數(shù)據(jù)的uRLLC低遲延技術(shù)實(shí)現(xiàn)風(fēng)電作業(yè)全方位的實(shí)時(shí)監(jiān)控和全閉環(huán)管理。作業(yè)人員攜帶的高清攝像頭與人員進(jìn)行綁定，并能實(shí)時(shí)將作業(yè)環(huán)境、設(shè)備監(jiān)控和監(jiān)控畫面?zhèn)鬏斨磷鳂I(yè)風(fēng)險(xiǎn)防控服務(wù)器。作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)防控服務(wù)器安裝了基于機(jī)器視覺的智能化識別系統(tǒng)，系統(tǒng)根據(jù)電站實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)（管理區(qū)獲取）結(jié)合機(jī)器視覺分析系統(tǒng)分析結(jié)果，當(dāng)發(fā)現(xiàn)作業(yè)人員及設(shè)備存在安全風(fēng)險(xiǎn)后，立即通過語音提示作業(yè)人員，停止作業(yè)并及時(shí)消除危險(xiǎn)因素。

3.5、其他應(yīng)用

（1）智能故障預(yù)警系統(tǒng)。智能故障預(yù)警系統(tǒng)以短期、超短期風(fēng)速波動(dòng)數(shù)據(jù)和傳感數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，經(jīng)過大數(shù)據(jù)中心分析，根據(jù)分析結(jié)果進(jìn)行故障點(diǎn)預(yù)測，并向現(xiàn)場人員提供故障預(yù)警分析以及故障預(yù)警報(bào)告，通過提前更換折損部件，縮短機(jī)組故障停機(jī)時(shí)間，變相提升運(yùn)維效率。

（2）智能故障診斷系統(tǒng)。智能故障診斷系統(tǒng)根據(jù)設(shè)備部分歷史周期信息和當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)，結(jié)合設(shè)備運(yùn)行中產(chǎn)生的信息，自主比對數(shù)據(jù)中心內(nèi)歷史故障信息。基于比對結(jié)果給出故障針對信息，出具初步排障方案和步驟，減少排障時(shí)間，降低排障難度。

（3）智能場群控制。智能場群控制是基于風(fēng)電場最優(yōu)發(fā)電層面的區(qū)域級應(yīng)用，擴(kuò)大場級機(jī)組故障容錯(cuò)空間，提升風(fēng)電場系統(tǒng)整體柔度。根據(jù)現(xiàn)場條件及運(yùn)行數(shù)據(jù)分析，建立單臺風(fēng)機(jī)的控制巡游策略。根據(jù)不同風(fēng)機(jī)的產(chǎn)出與載荷情況，建立風(fēng)電場級巡游策略、限電分解、場級尾流尋優(yōu)控制、預(yù)測性尋優(yōu)控制。

4、結(jié)束語

大數(shù)據(jù)分析會將成為風(fēng)電場運(yùn)維常用的技術(shù)手段，大數(shù)據(jù)分析在風(fēng)電場運(yùn)維中的全息應(yīng)用會是未來風(fēng)電場運(yùn)維的主流方式。

參考文獻(xiàn)：

[1]韓斌，王忠杰，趙勇，馬勇，甘勇，孫仕輝，李穎峰.智慧風(fēng)電場發(fā)展現(xiàn)狀及規(guī)劃建議[J].熱力發(fā)電，2019，48（09）：34-39.

[2]張艷鋒，田震，楊海濤，陳海濱，王明明.風(fēng)電場智慧運(yùn)維管理淺談[J].中國設(shè)備工程，2019（15）：35-37.

作者簡介：

賈洪巖（1989-），男，漢族，黑龍江海倫人，大學(xué)本科，工程師，主要研究方向：電力系統(tǒng)、新能源。

白永忠（1994 -），男，漢族，山西呂梁人，大學(xué)本科，助理工程師，主要研究方向：電力系統(tǒng)、新能源。

朱董軍（1990-），男，漢族，河北秦皇島人，大學(xué)本科，工程師，主要研究方向：電力系統(tǒng)、新能源。

董超（1991 -），男，漢族，河北張家口人，大學(xué)本科，工程師，主要研究方向：電力系統(tǒng)、新能源。

王海（1990 -），男，漢族，山西大同人，大學(xué)本科，工程師，主要研究方向：電力系統(tǒng)、新能源。