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趙國群:智慧電站整體解決方案

2023-10-20 來源:能見APP 瀏覽數:459

10月19日上午,浙江運達風電股份有限公司智慧服務中心高級解決方案工程師趙國群在風電機組優化升級專題論壇上發表題為《智慧電站整體解決方案》的主題演講。

2023年10月16日-19日,2023北京國際風能大會暨展覽會(CWP2023)在北京如約召開。作為全球風電行業年度最大的盛會之一,這場由百余名演講嘉賓和數千名國內外參會代表共同參與的風能盛會,再次登陸北京,聚焦中國能源革命的未來。

本屆大會以“構筑全球穩定供應鏈 共建能源轉型新未來”為主題,將歷時四天,包括開幕式、主旨發言、高峰對話、創新劇場以及關于“全球風電產業布局及供應鏈安全”“雙碳時代下的風電技術發展前景”“國際風電市場發展動態及投資機會”“風電機組可靠性論壇”等不同主題的21個分論壇。能見App全程直播本次大會。

10月19日上午,浙江運達風電股份有限公司智慧服務中心高級解決方案工程師趙國群在風電機組優化升級專題論壇上發表題為《智慧電站整體解決方案》的主題演講。

以下為發言全文:

各位來賓,各位專家,上午好!今天我為大家帶來的是智慧電站的整體解決方案,我的演講分以下幾個內容,趨勢和挑戰、一體四優智慧電站的總體介紹,安全、運維、收益、并網四個方面的能力介紹。

平價上網、規?;l展、市場化交易已經成為新能源發展的三大主要趨勢。在平價時代補貼退坡導致投資收益的下降,更關注全生命周期的度電成本。新能源的規?;l展也勢必持續推高并網的要求,新能源場站普遍面臨電網考核壓力趨增的困境。隨著電力交易市場化的逐步推進,將進一步影響新能源場站的售電收益,而數字化、智能化以及精益化水平的提升有助于提高電站資產的收益。安全事故、低效運維、非停、調度考核已經成為新能源電站降本增收風險的控制障礙和挑戰,系統和平臺間的數據融合、業務協同也是企業所面臨的問題。

對于安全問題,隨著電站少人化、無人化的運維模式深入,建立站內站外設備、人員、環境、本質安全的支撐體系是避免突發人機事故必然的趨勢。對于運維低效的問題,人工運維的方式不僅效率低下,而且運維盲點多,利用智能化的手段可以大幅提升運維的效率和效果。對于設備增效的問題,隨著數據匯聚價值應用的豐富,利用數據提升發電設備的效率,避免非停時間已經成為電站收益的重要手段。對于并網的問題,隨著電網對于電站并網要求越來越高,功率預測、調峰調頻、慣量支撐等具體規范的落實都需要電站具備快速精準的控制,避免考核。

為此我們提出了一體四優智慧電站解決方案,智慧電站建設的總體目標是通過數字孿生、智能分析等技術的落地,整合現有的系統建立一體化的應用平臺,并以此構建安全可控、運維可靠、收益可保、并網友好的四優智慧電站。

接下來介紹一下一體四優智慧電站主要技術要素。首先是集成融合,在站端通過數據和系統集成,采用AI、圖像的處理識別、GIS等手段實現線路巡檢、抄標、運維輔助等功能,中心端建立統一的集控和生產管理系統,并和各場站進行業務的對接和聯動。

第二個是數字孿生。

第三個是協同互動,我們通過3+N的生產協同體系,實現電站和中心端的生產協同、工單協同以及預警分析協同等功能。

第四是智能分析評估,通過從單機到風電場到云端的數據管理,通過大數據、智能算法等技術得到一個準確的分析與評估結果,為場站運營優化提供有力數據支撐和決策判斷,實現新能源場站高效智慧運維管理,優化運營成本和支出。

剛才我們介紹的是一體四優智慧電站主要技術要素,接下來介紹電站的四優能力建設。首先是安全能力建設。在基礎安全方面,將狀態監測SMS、葉片監測等設備預警信息通過數據或者是文件傳輸接口實現與健康管理系統的業務貫通。將各種監測數據和SCADA數據作為整體設備健康管理的判斷因子進行統一管理和決策,以保障機組的安全運行。在站內安全方面,通過綜合運用三維數字孿生、GIS、北斗、知識圖譜等技術,對變電站環境、設備、人員行為進行全方位的感知,實現變電站主輔設備的全景監管,設備狀態的智能判斷、站內安全防控、人員裝備高精度的定位、故障異常的智能研判、變電站運行情況三維展示等業務。

通過采用多種識別算法實現設備的缺陷,安全風險識別以及設備狀態識別,通過高精度的人員定位和視頻識別,可以實現人員在變電站內的軌跡跟蹤、位置跟蹤、作業區域的識別以及人員到崗到位的跟蹤。在作業安全方面,工作負責人可以通過GIS+3D變電站的大屏向進場施工人員進行工作交底。施工人員這樣就更容易理解入場后現場的情況以及安全細節,現場人員在工作過程中,后臺通過接收智能回傳的數據,結合系統模型進行實時的動態和軌跡監控。通過人員的實時位置信息與系統的安全區域劃分、安全電子圍欄進行全面的安全管控。

通過運維支撐聯動,根據業務系統所產生的智能工單,系統將進行任務分配,工單任務和安防、門禁等進行聯動。運管中心可以監督現場作業以及安措執行的情況,必要時可以進行遠程的互聯的技術支持。

接下來介紹運維能力的建設,在站內巡檢方面,首先建立基于AP+MESH+5G網絡實現電站的全網覆蓋,系統對接變電站各類的視頻設備,并對其進行統一管理,包括對云臺、固定攝像臺預定點設置、巡視方案設置以及管理。通過無人機機器人自主巡檢管控應用,實現在變電站的遠程巡視和周期自主巡檢。對于風機巡檢采用無人機的巡檢方式,支持人工飛行與智能自主飛行兩種模式,可以在不停機狀態下自動確定風機葉片的位置,判斷葉片存在的缺損以及缺損的位置,并將巡檢結果統一納入監管當中去。

對于需要現場人員執行的運檢任務,我們可以依照場站間的物理位置,場站內設備的物理位置、歷史運檢的軌跡信息等,給出一個優化的運檢路徑規劃,提高運檢效率。通過移動應用,我們為管理者和運檢人員提供一個信息操作的便利,移動應用是集合各種應用的便捷的支撐系統,兼顧各級管理和需求,為運檢人員提供業務處理的便利性和及時性,有助于及時的消缺排故。

通過建立AI專家知識庫支撐現場人員的故障原因分析以及處理方法的推薦,可以解決80%的常規問題,通過中心端的專家診斷系統和智能頭盔、智能眼鏡等結合,可以解決20%的疑難問題,實現快速的消缺和排故。目前我們的AI知識庫已經達到99%的故障覆蓋率,故障診斷的準確率大于80%,有累計800多份的故障類的分析報告以及處理方案可以供查閱,故障處理的綜合效率已經提高了約12%。

接下來介紹一下收益能力的建設。通過智能預警系統,我們將被動運維轉向主動運維,還可以發現機組及場站能效的異常,可以提前介入優化?;诠收项A警的主動運維模式,相比傳統的被動運維模式有多方面的優勢。首先看維修成本方面,在被動模式下故障早期的介入,維修成本就小。對于維修時間點的選擇來看,在被動模式下故障時間是不確定的,對于主動模式下我們可以提前計劃,比如可以選擇小風天進行維修。對于運維管理方面,在被動模式下設備失效以后往往造成需要有一個緊急的協調,造成管理方面的不便,在主動模式下我們可以提前對人員以及背景進行統一的安排。在技術優化方面,在被動模式下故障失效以后,往往故障的根源難以定位,在主動模式下由于有預警系統數據的分析支撐,我們往往可以從故障的根源進行優化。

對于能效預警方面。第一個是通過對可利用率、常識調整等方面的評估和預警,可以及時發現能效的異常,并根據能效的評估結果確定具有針對性的技改方案。

第二個是自適應偏航矯正。風向標安裝矯正方法的不當,運維人員操作的誤差,臺風等極限工況的擾動等等,諸多因素都可能造成風向標存在測量的誤差,使風電機組無法準確對風,降低機組的能量利用率。自適應偏航矯正控制通過數據的預處理、特征提取、測量偏差的辨識,可以得到每臺機組固有的風向的測量偏差,并將該偏差值作為參數寫入風機的主控系統,使風機可以校正偏差,實現準確的對風,提高風能的利用率。

第三個是自適應最優槳距角的控制。為了最大程度捕獲風能,槳距角一般設置為最優槳距角,但是葉片在制造安裝過程中可能造成實際最優槳距角偏離理論的最優值。隨著機組經過長時間運行,它的氣動的性能也會逐漸改變,長時間的變槳運動會造成零位的槳距角跟設計值有一定的偏差,機組在不同風速下最優槳距角也是不近相同的。風電機組大部分時間都運行在額定風速以下,最優槳距角設置的不匹配會直接影響機組的能量利用效率,自適應最優槳距角控制通過數據挖掘的手段,可以自動識別風電機組在運行過程中實際的最優槳距角的位置,并通過修改控制參數來提高機組發電的效率。

電力交易輔助,通過利用數字孿生技術實現新型電力系統的源網荷儲多層級的智能建模,有機結合電網的電力交易市場的數據、發電端實時和歷史數據、區域的政策模型等等,并使用大數據技術進行電力交易的模擬仿真,輔助電力交易決策,來提高電站售電的收益。

最后我們介紹一下并網優化的能力建設。通過智能功率控制系統,我們集成AGC、AVC、能量管理、調頻、調壓、慣量以及在線評價等多個系統的功能,可以解決當前新能源電站控制層級多、數據類別多、通訊方式多的問題,有助于提高電站對于電網調度指令的快速響應、精確控制,以避免電網的考核風險。

總體來講一體四優智慧電站通過一體化的應用平臺建設,整合現有的系統,實現AI數字孿生等技術的全業務的賦能,通過安全能力建設,可以打幅降低設備人身安全的隱患,創建零事故電站。通過運維能力建設,提升運維的效率,提升設備的平均無故障時間,通過并網能力建設,滿足電網嚴格并網要求,降低考核的費用,通過收益能力建設降低設備的非停損失,提升發電量和發電收益。

智慧電站的效益體現在以下幾個方面:從經濟效益上講,相較于傳統現場管理方式可以提升發電量約2%到8%。通過集中監控、生產管理實現減人增效,提高物資的綜合利用率,電站的運營成本可以降低每千瓦10到30元,業務效率可以提升20%到50%。通過集中功率預測、能量管理、輔助電量交易,我們可以提升售電收入,并且避免考核。從管理效益上來講,從傳統的運維模式向智慧運維模式的轉變,可以提升經營管理的決策的效率,優化人財物資源。從傳統的安全管控模式向智能安全管控模式的轉變,可以提升作業的標準化,降低設備和人員的安全風險。從社會效益上來講,智慧電站的項目對新一代的智慧風電場的技術體系進行了有益的探索,促進了新能源物聯網和智慧能源的應用,促進了新能源的高質量發展,成為行業內具有示范性的,具備先進管理理念和經營水平的風電場。

我的演講到此結束,謝謝大家!

 

(根據演講速記整理,未經演講人審核)


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