風力發(fā)電集控中心的信息化建設研究

華電新能源股份有限公司福建分公司 錢政華 劉暉瑩 葉建武 楊懌耕 林麗麗 陳 松

隨著科技的不斷進步，信息化建設正在逐步成為風力發(fā)電行業(yè)的主要發(fā)展方向。從集控中心的監(jiān)控系統(tǒng)到數(shù)據(jù)分析平臺，各種先進的信息技術正被應用于風力發(fā)電中，為行業(yè)發(fā)展注入新的活力和動力。可以預見，隨著時代的發(fā)展，風力發(fā)電集控中心信息化建設將更加普及和深入，成為促進行業(yè)健康發(fā)展的重要手段和保障。

1 風力發(fā)電集控中心的信息化建設的積極能效

1.1 利用數(shù)據(jù)挖掘技術有效維護風電系統(tǒng)數(shù)據(jù)安全性

在風力發(fā)電集控中心的信息化建設中，通過數(shù)據(jù)挖掘技術，可以對大量的風電系統(tǒng)數(shù)據(jù)進行分析和監(jiān)測，以識別異常活動和潛在的安全威脅。這種技術可以通過檢測異常模式、行為分析和預測性建模來發(fā)現(xiàn)潛在的安全漏洞和攻擊跡象。同時，數(shù)據(jù)挖掘還可以幫助集控中心建立起預防性的安全機制，及時發(fā)現(xiàn)并應對風電系統(tǒng)中的安全隱患。

數(shù)據(jù)挖掘技術在風力發(fā)電系統(tǒng)運行期間通過分析歷史數(shù)據(jù)和實時數(shù)據(jù)，可以發(fā)現(xiàn)異常模式和行為，從而及時采取相應的安全措施。例如，當風電系統(tǒng)數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常時，集控中心可以自動觸發(fā)警報并采取相應的措施，如關閉受影響的設備或隔離網(wǎng)絡連接，以防止安全漏洞的擴散和進一步的損害。此外，數(shù)據(jù)挖掘技術還可以幫助集控中心建立風險評估模型，預測潛在的安全威脅，并制訂相應的應對策略，提高風電系統(tǒng)的整體安全性。

1.2 提升風電系統(tǒng)內(nèi)部信息傳遞順暢性

在風力發(fā)電集控中心的信息化建設中，信息安全技術的應用可以提升風電系統(tǒng)內(nèi)部信息傳遞的順暢性。通過使用加密通信、身份認證、訪問控制等信息安全技術，可以保障風電系統(tǒng)內(nèi)部信息傳遞的安全性和完整性，同時確保信息的及時性和準確性。這有助于提高集控中心內(nèi)部信息交流的效率和可靠性，從而優(yōu)化風電系統(tǒng)的運行管理。

在風力發(fā)電集控中心信息化建設中，信息安全技術的應用還可以有效防范信息泄露和被篡改的風險。通過加密通信，可以保護風電系統(tǒng)內(nèi)部信息在傳輸過程中的安全性，確保信息不會被未經(jīng)授權(quán)的人員獲取或篡改。同時，身份認證和訪問控制可以限制對敏感信息的訪問，確保只有授權(quán)人員才能查看和修改相關數(shù)據(jù)，防止敏感信息的泄露和惡意篡改，保護風電系統(tǒng)的運行和管理[1]。

1.3 信息安全技術可為集控中心的數(shù)據(jù)提供安全保障

在風力發(fā)電集控中心的信息化建設中，通過加密存儲、備份和恢復機制、網(wǎng)絡安全防護等信息安全措施，可以有效防范數(shù)據(jù)泄露、丟失等風險，確保風電系統(tǒng)數(shù)據(jù)的完整性和可靠性。同時，信息安全技術還能幫助集控中心建立起安全的數(shù)據(jù)管理和監(jiān)控機制，加強對數(shù)據(jù)的保護和管理。

在風力發(fā)電集控中心的信息化建設中，數(shù)據(jù)的安全性至關重要。通過加密存儲和備份機制，可以防止數(shù)據(jù)被未經(jīng)授權(quán)的人員獲取或篡改。此外，網(wǎng)絡安全防護措施，如防火墻、入侵監(jiān)測系統(tǒng)等，可以有效防范網(wǎng)絡攻擊和惡意軟件的威脅。同時，建立起安全的數(shù)據(jù)管理和監(jiān)控機制，可以對數(shù)據(jù)的訪問和使用進行監(jiān)控和審計，確保數(shù)據(jù)的合法性和完整性[2]。

2 風力發(fā)電集控中心的信息化建設策略

2.1 采集與傳輸數(shù)據(jù)信息系統(tǒng)建設

為了保證風力發(fā)電設備的安全運行和最大化發(fā)電效率，對設備和風場運行數(shù)據(jù)進行實時、準確地采集和傳輸變得至關重要。風電系統(tǒng)集控中心由監(jiān)管、能量、數(shù)據(jù)查詢等系統(tǒng)組成，分別設置在不同的部位，各系統(tǒng)彼此獨立運行，不會相互影響，可以發(fā)揮系統(tǒng)各自的功能。風電系統(tǒng)傳遞準確的數(shù)據(jù)信息，是實現(xiàn)資源共享的關鍵性手段。第一，在風力發(fā)電設備上部署傳感器和數(shù)據(jù)采集設備，實現(xiàn)對關鍵參數(shù)如風速、轉(zhuǎn)速、溫度、濕度等數(shù)據(jù)的實時監(jiān)測和采集，幫助運維人員及時發(fā)現(xiàn)和解決潛在的故障和問題，確保設備的正常運行（如圖1所示）。第二，引入先進的數(shù)據(jù)傳輸技術，比如物聯(lián)網(wǎng)技術和5G 通信技術，實現(xiàn)從風力發(fā)電設備到集控中心的快速、穩(wěn)定的數(shù)據(jù)傳輸，確保監(jiān)測數(shù)據(jù)的實時性和準確性，使得運維人員能夠及時作出調(diào)整和決策，提高設備的利用率和發(fā)電效率。第三，在集控中心建立高效的數(shù)據(jù)存儲和管理系統(tǒng)，保證采集到的數(shù)據(jù)可以被及時、準確地存儲和處理，為監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析和利用提供良好的基礎，幫助優(yōu)化風場運行和維護計劃，降低運維成本，提高風力發(fā)電效率。

圖1 風電設備傳感器

2.2 合理應用數(shù)據(jù)挖掘技術

風力發(fā)電系統(tǒng)產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)中蘊藏著許多寶貴的信息，而數(shù)據(jù)挖掘技術能夠從這些數(shù)據(jù)中挖掘出有用的信息和規(guī)律。第一，可利用數(shù)據(jù)挖掘技術，對風場運行數(shù)據(jù)進行趨勢分析、異常檢測、故障診斷等，幫助運維人員及時發(fā)現(xiàn)和解決問題，提高風場的可靠性和運行效率。第二，在風力發(fā)電集控中心的信息化建設中，可通過數(shù)據(jù)挖掘技術實現(xiàn)智能化的運維管理。通過對風力發(fā)電設備和風場運行數(shù)據(jù)進行深度分析，可以建立預測模型和優(yōu)化算法，實現(xiàn)設備的智能巡檢和故障預警，提高運維效率和設備利用率。同時，還可以通過數(shù)據(jù)挖掘技術優(yōu)化維護計劃，合理安排維護任務，減少維護成本和停機時間，提高風力發(fā)電廠的運行效率和經(jīng)濟效益。第三，將數(shù)據(jù)挖掘技術應用于風力發(fā)電場的資源評估和產(chǎn)能優(yōu)化。通過對風速、風向、溫度等氣象數(shù)據(jù)的分析，可以預測風力發(fā)電設備的發(fā)電量和發(fā)電效率，為風電場的規(guī)劃和運營提供科學依據(jù)。同時，還可以通過數(shù)據(jù)挖掘技術對風力發(fā)電場的布局進行優(yōu)化，選擇合適的風力發(fā)電設備和布設方式，提高發(fā)電效率和經(jīng)濟效益。第四，將數(shù)據(jù)挖掘技術應用于風力發(fā)電場的電力市場分析和用戶需求預測。通過對電力市場數(shù)據(jù)和用戶用電數(shù)據(jù)的分析，可以了解用戶需求的變化趨勢和電力市場的供需情況，為風力發(fā)電廠的發(fā)電計劃和電力調(diào)度提供科學依據(jù)。

2.3 積極應用信息安全技術

風力發(fā)電集控中心作為重要的能源基礎設施，在信息化建設過程中，需要積極應用信息安全技術，建立健全的信息安全管理體系。第一，采用網(wǎng)絡隔離和安全策略的方式，確保集控中心的內(nèi)部網(wǎng)絡與外部網(wǎng)絡之間的隔離和安全[3]。第二，通過對敏感數(shù)據(jù)的加密，可以防止數(shù)據(jù)在傳輸和存儲過程中被竊取或篡改。同時，建立嚴格的權(quán)限控制機制，確保只有授權(quán)人員可以訪問和操作重要數(shù)據(jù)和系統(tǒng)，從而避免數(shù)據(jù)泄露和信息安全風險。第三，災備恢復計劃可以幫助風力發(fā)電集控中心在遭受災害或系統(tǒng)故障時，快速恢復業(yè)務和數(shù)據(jù)，減少損失和影響。這包括制訂備份策略、定期測試和演練災備恢復方案，確保集控中心的信息系統(tǒng)具備高可用性和快速恢復能力。

2.4 基于大數(shù)據(jù)智慧化監(jiān)測技術實施智慧化監(jiān)測賦能

在風力發(fā)電集控中心的信息化建設中，通過利用大數(shù)據(jù)智慧化監(jiān)測技術，可以實現(xiàn)對風力發(fā)電設備性能和風場運行狀態(tài)的實時監(jiān)測和分析，同時結(jié)合人工智能和機器學習技術，還可以實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的智能化處理和預測分析。這些技術的應用為風力發(fā)電設備的運維和維護提供了智能化的決策支持。

通過大數(shù)據(jù)技術，風力發(fā)電集控中心可以對風力發(fā)電設備進行全面的性能監(jiān)測。通過實時監(jiān)測風力發(fā)電設備的各項指標，如轉(zhuǎn)速、溫度、振動等，可以及時發(fā)現(xiàn)設備的異常情況，并采取相應的維修措施，以保證設備的正常運行和延長設備的使用壽命。此外，還可以通過對風場的運行狀態(tài)進行實時監(jiān)測和分析，了解風場的發(fā)電效率和功率曲線等關鍵指標，以便進行優(yōu)化調(diào)整。

在大數(shù)據(jù)智慧化監(jiān)測技術的基礎上，通過結(jié)合人工智能和機器學習技術，可以實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的智能化處理和預測分析。通過對歷史數(shù)據(jù)和實時數(shù)據(jù)的分析，可以建立風力發(fā)電設備的性能模型和預測模型，準確預測設備的故障風險和壽命。同時，還可以通過機器學習算法對數(shù)據(jù)進行分類和聚類，提取關鍵信息、總結(jié)規(guī)律，為風力發(fā)電設備的運維和維護提供決策支持。

2.5 注重強化智慧能量的控制

通過實施智能化的能量管理系統(tǒng)，可以對風電場的能量生產(chǎn)、消耗和儲存進行精細化控制和優(yōu)化調(diào)度，提高能源利用效率，降低運行成本，同時滿足用戶對電力的需求，實現(xiàn)能源供需的平衡。在風力發(fā)電集控中心的信息化建設中，通過智能化的能量管理系統(tǒng)，可以對風電場的能量生產(chǎn)、消耗和儲存進行全面監(jiān)測和控制。通過實時數(shù)據(jù)的采集和分析，可以實現(xiàn)對風力發(fā)電設備的運行狀態(tài)和能量產(chǎn)出的實時監(jiān)測，及時發(fā)現(xiàn)設備故障和異常情況，并采取相應的措施進行修復和優(yōu)化[4]。通過精細化的能量管理和調(diào)度，根據(jù)用戶的需求進行靈活的能量分配，保證用戶的用電需求得到滿足，還可以根據(jù)電力市場情況進行智能化的能量交易，實現(xiàn)能源的最優(yōu)配置和經(jīng)濟效益的最大化。

2.6 合理構(gòu)建配套的儲能控制

隨著可再生能源的大規(guī)模接入電網(wǎng)，儲能技術成了解決可再生能源波動性和間歇性的重要手段，在風力發(fā)電集控中心的信息化建設中，需要合理構(gòu)建配套的儲能控制系統(tǒng)，實現(xiàn)對儲能設備的運行狀態(tài)監(jiān)測、充放電控制和優(yōu)化調(diào)度，確保儲能系統(tǒng)能夠有效地吸納風電場的風能，并在需要時釋放能量給電網(wǎng)，提升電網(wǎng)的穩(wěn)定性和可靠性。

儲能技術的應用可以將可再生能源的波動性和間歇性轉(zhuǎn)化為可控的能源輸出，從而解決了可再生能源的不穩(wěn)定性和可靠性問題。在風力發(fā)電集控中心的信息化建設中，通過實時監(jiān)測儲能設備的運行狀態(tài)，包括電池充放電狀態(tài)、電池容量等，可以及時發(fā)現(xiàn)并解決潛在的問題，確保儲能系統(tǒng)的正常運行和安全性。此外，儲能控制系統(tǒng)還需要實現(xiàn)充放電控制和優(yōu)化調(diào)度。通過精確控制儲能設備的充放電過程，可以最大限度地提高能源的利用率，同時也可以避免儲能設備的過度充放電導致的損壞[5]。優(yōu)化調(diào)度則是根據(jù)電網(wǎng)需求和儲能設備的實時狀態(tài)來合理分配電能，確保儲能系統(tǒng)能夠在需要時釋放能量給電網(wǎng)，提升電網(wǎng)的穩(wěn)定性和可靠性。

2.7 合理應用數(shù)字孿生技術

通過數(shù)字孿生技術，可以對不同的風場布局方案進行虛擬仿真和優(yōu)化分析，評估不同布局對發(fā)電效率和成本的影響，從而為風場的設計和規(guī)劃提供科學依據(jù)。此外，數(shù)字孿生技術還可以幫助風場管理人員進行實時監(jiān)測和預警，及時發(fā)現(xiàn)設備故障和異常情況，提高風場運行的安全性和可靠性。

3 結(jié)語

通過有效推動風力發(fā)電集控中心的信息化建設，可以為風力發(fā)電系統(tǒng)運行提供更多的保障，實現(xiàn)風力發(fā)電資源的最大化利用。集控中心的信息化建設將實現(xiàn)遠程監(jiān)控、故障診斷和預測維護等功能，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，降低運維成本，為風力發(fā)電行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供有力支持。同時，信息化建設還將推動風力發(fā)電行業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型，在信息化建設中不斷完善管理機制、組織方案，實現(xiàn)風電場的統(tǒng)一管理與全范圍監(jiān)管，為企業(yè)提供更多的智能化解決方案。