新能源發電場站智能運維技術研究

廣東水電二局股份有限公司北方運維分公司 江 峰

隨著科學技術的不斷進步，新能源發電場站智能化運維技術也隨之產生。它是物聯網、大數據、互聯網和AI技術在新能源發電場站具體應用，通過線上依托集中控制中心的信息化軟件系統，對所轄新能源場站進行集中監控和診斷分析等，并指導線下區域檢修中心人員進行運維工作。現場運維和巡檢的信息通過網絡反饋至集中監控中心，電網調度指令可采用同時震鈴方式、亦可統一由集中監控中心進行調度，實現新能源發電場站信息化系統、人、財、物的集約化、智能化、共享化體系建設及對場站的精細化管理。

在智能化新能源發電場站建設中，智能運維技術以業務需求為導向，以自動化設備體系數據源為基礎、可靠的高速光纖傳輸網絡為物理主干、標準通信總線和信息模型為主要支撐、高級應用體系為主體，實現電力生產業務的數據分析、故障診斷、智能運維、統一管控、潛能挖掘以及決策支撐[1]。

1 新能源發電場站運維工作現狀

1.1 運維體系不完善

我國大部分的新能源發電場站都采用單一場站運維模式，調度中心會根據現場的實際狀況進行判斷，然后對設備的運行狀態做出調整，但由于缺乏有效的信息支持會出現一些問題，使整個過程的效率大大降低。另外還有遠程監視方式，雖可實現實時的監督和控制，但也存在著一定的弊端，無法對場站的操作行為作出及時的反饋和處理，使得工作質量大打折扣。

1.2 設備維護工作不到位

設備的維護是一項非常細致的工作內容，涉及設備的安裝、調試和運行管理、維護管理等多個方面，需大量人力和物力投入其中，因此在實際操作過程中設備維護工作不到位現象時有發生，甚至會出現設備故障后系統無法正常運轉的情況，導致設備不能發揮其應有的作用或造成經濟損失。有時因缺乏必要的技術支持，許多電氣設備的維修人員不了解相關的技術知識，不能及時處理各種問題，最終使得很多的隱患不斷地積累，給場站帶來巨大的損失[2]。

1.3 新能源發電場站智能化運維的必要性

新能源發電場站的傳統運維模式主要是源于火電廠的管理模式，目前新能源發電場站主要有運行維護一體化和維護分離兩種模式。運維一體化模式即場站人員對發電設備的運行和檢修工作無明確分工，共同負責場站的生產運行與檢修維護工作；運檢分離模式則是場站運行人員負責發電設備的運行監視值班工作，檢修人員負責發電設備的檢修維護工作，此兩種模式通常基于單個新能源發電場站對生產人員進行配置，單個場站至少需要配置十幾名生產人員。

隨著企業所轄新能源場站逐漸增加，所需要的運維人員數量十分巨大，運營成本較高。同時又由于新能源場站選址一般較為偏僻，地理位置分散，更是加大了場站運行維護難度，企業人才隊伍的建設十分困難。而為實現新能源發電企業的降本增效，新能源發電場站的安全、穩定、經濟運行，采用先進的智能化運維技術實現“集中監控、區域檢修”成為問題解決的最佳方案。

2 新能源發電場站智能化運維技術的各項內容分析

2.1 新能源發電場站的集中控制

2.1.1 硬件配套

基于新能源發電場站智能運維管理的需求和特點，新能源發電場站智能系統的硬件主要包括物聯網平臺（IoT）及新能源大數據平臺等：物聯網平臺服務主要包括數據轉發服務、數據接入服務，是集中監控中心的數據基礎，實現了新能源場站多源異構數據的采集、接入和轉發，將接入的全量數據實時同步到大數據平臺，并對傳輸安全加密，保證數據和交互的安全；新能源大數據平臺服務包括數據存儲、查詢服務（實時數據服務、非結構化數據服務、業務管理數據服務等）、大數據分析服務（指標計算服務、模型計算服務、作業調度服務、數據探索服務等）等[3]。

2.1.2 智能化的應用

智能化應用服務系統實現各子系統的集合，由集中監控系統、集中功率預測系統、設備健康管理系統、生產管理系統、移動應用、視頻監控系統、調度電話系統等核心高級應用組成。

集中監控系統：新能源場站的自動化系統數據分區采集后上送集中控制中心，在集中控制中心實現對新能源業務的統一管理，實現對新能源場站的集中實時監測和遠程控制。

集中功率預測系統：通過IEC-104通訊協議采集新能源場站端預測數據，實測數據通過集控開放至集控功率預測平臺。系統根據新能源場站所處地理位置的氣候特征、地形地貌和歷史數據情況(如歷史功率、歷史風速)、數值天氣預報、風電機組、逆變器運行狀態等數據建立場站輸出功率的預測模型，以風速、輻照度、功率和數值天氣預報數據作為模型的輸入，結合發電單元的設備狀態及運行工況，得到場站未來的輸出功率，為場站管理工作提供輔助手段。

設備健康管理系統：通過大數據分析持續監測新能源設備的健康狀況，預防設備的不良運行表現，從而保證機組穩定運行，降低備件消耗、優化現場的運維策略，實現從故障后“被動維護”向“主動預防性維護”的轉變；生產管理系統：以資產模型、設備臺帳為基礎，以工單的創建、審批、執行、關閉為主線，合理、優化地安排相關的人、財、物資源，將傳統的被動檢修轉變為積極主動的預防性維修，與集中監控系統和健康管理系統集成，實現預防性維護。

移動應用：整合生產管理系統中的運行管理模塊，實現兩票、缺陷、巡檢及出入庫等日常操作。同時建立一套包含巡檢、定檢、大修技改、故障檢修、消缺、故障、缺陷等工作過程工作票、操作票、故障、缺陷消缺等工作的開票、簽發、批準、審批、執行、終結等工作系統組成的、可靈活擴展的一體化智能移動辦公系統；視頻監控系統：建立集中監控中心與各新能源場站間的視頻互聯網通道，集中監控中心可通過互聯網通道直接訪問新能源場站的圖像監控系統的視頻服務器，實現對新能源場站的圖像監控。

調度電話系統：將每個新能源場站調度電話接出一條分線，接入調度電話系統子站模擬網關并通過專用網絡將信號引入集控中心調度電話系統，實現與各場站端平級并聯，在集控中心實現生產調度電話呼叫中心功能。滿足場站端及集控端一機雙響，即調度電話在場站及集控中心都可接聽，在集控中心可撥打至各受控場站相應調度的電話[4]。

2.2 新能源發電場站的集中管理

2.2.1 物資的集中管理

基于電力系統的自動化管理可實現對現場的設備進行集中化的管理和控制，能有效提高場站的生產效率，減少人力的使用成本，同時也能降低場站運行的風險性，在一定程度上還能提升工作的安全性和可靠性。新能源發電場站需對各種類型的資源進行合理的分配和利用，并建立起一套完善的物資管理系統，通過先進的信息平臺來完成對各類物資的統一調配，從而使整個發電場站的運營更加的高效、安全。

2.2.2 人才的集中管理

目前我國新能源發電企業的管理水平普遍不高，人員冗余現象嚴重，在發電信息的采集、傳輸、處理過程中存在大量人力物力浪費。同時，由于缺乏統一的調度中心，系統運行維護工作量大、成本高、效率低、安全系數低，容易發生故障，影響電力網絡的穩定性和可靠性。因此須加強對人才的集中管理，提高發電信息化建設，建立健全人才培養機制，實現人才資源共享。

集中化的人事管理是一種新型的管理系統模式，它將原來分散的人工操作轉變為集中的自動化控制，大大降低了人為因素的干擾程度，使管理人員的組織結構和職能得到優化，并能充分利用計算機技術以滿足不同的需求。由于電力系統規模大、容量龐大，對設備要求較高，為實現現場運行控制需建立起一個統一調度指揮平臺，通過該體系可將不同類型新能源場站進行分類和分配。

3 新能源發電場站智能化運維技術的發展趨勢

建立健全的運維計劃。首先需眼全局對新能源發電場站運維管理智能化系統進行整體把控，明確現階段場站智能化運維技術存在的問題，建立健全運維計劃。并在后續運行中從功率預測、電量預算、設備健康預警、故障緊急處理等方面入手，提升運維計劃的合理性，同時制定行之有效的措施確保運維計劃的執行。只有根據科學計劃嚴密實施才能保證新能源發電場站的有效運維管理；培養優質的運維團隊。新能源發電場站智能化運維技術的應用效果，很大程度上取決于運行維護團隊的工作能力。加強運維團隊建設，樹立運維人員創新意識，提高運維人員的專業技能水平，能夠提升企業運行管理、設備維修服務的水平，從而保證設備安全穩定運行，提升企業的經濟效益。

緊密聯系互聯網、大數據處理以及云計算技術。新能源發電場站智能化運維管理需要與互聯網、大數據處理以及云計算技術緊密結合。利用互聯網技術提升對天氣狀況監控水平，降低天氣對發電設備的影響；借助大數據技術實現新能源發電場站的技術化管理，通過大數據信息庫建設，使得場站智能化運維流程更加清晰簡單，促進場站標準化管理；通過自動化技術提高場站的自動監測、自動報警能力，從根本上提高新能源發電場站智能化運維技術的效率。

深化新能源發電場站的自動化、智慧化研究。針對新能源發電需要自動化、智慧化改革，借助數字化技術對新能源發電場站低速傳輸通道進行優化升級，增加并融合語音和視頻通信，并將采集的全部信息與云計算技術結合起來自動傳輸到云端，保證數據傳輸、數據存儲的安全性、有效性。利用大數據分析和挖掘引擎,實現新能源發電場站性能的連續優化。

綜上，隨著互聯網等高新技術的不斷發展，新能源發電場站的智能化運維發展也成為了行業發展的新方向。針對場站運行成本高、維護難度大等問題，通過智能化運維技術，實現對新能源發電場站的全面感知、統一管控、科學決策等目標。這些目標的實現，有利于企業降本增效、提高運維管理水平，助力實現“雙碳”目標。