上海电气掘金“智慧风场”

文‖《上海国资》记者 孙玉敏



上海电气掘金“智慧风场”

文‖《上海国资》记者 孙玉敏

集成的运维平台将高效配置资源、大幅降低运维成本，提升风机运行稳定性

“互联网+”正越来越多地改变传统设备巨头们。日前，上海电气风电集团首次将无人机应用于风力发电机叶片巡检，节约成本90%。其开发的风云系统平台，亦在利用“互联网+”进行“智慧风场”管理。

“风电的特点是机组分散、数量多。这样的特点，天然具有利用‘互联网+’的优势。”上海电气风电设备有限公司控制中心主任黄猛告诉《上海国资》。

上海电气风电集团开发了基于物联网、云计算的风云系统，掘金“智慧风场”。

无人机巡检

“风电设备的叶片，又大又长，所在位置又高，常规高50米到80米，还有的高150米，运行两到三年后，如果有裂缝等，非常难查。”上海电气风电工程服务公司海上运维部副部长周卫星告诉《上海国资》，以往叶片的检查，往往采取吊车巡检或者高倍望远镜观察的方式。

但吊车巡检成本较高，一天需约5000元，安全性还不能保证。吊绳索上人的方式，更是费时费力，也存在安全问题。用高倍望远镜，则易受雾霾天气影响，还不能拍照。

上海电气自2015年初开始考虑无人机巡检。

无人机检测技术作为一种新兴的技术手段，已经在电力线路巡检、地质勘探、环境监测等多个工业领域中获得了广泛应用，并逐渐形成了成熟的体系。

周卫星告诉《上海国资》，有了利用无人机的想法后，他们开始在网络上寻找合适的机型。“大部分的无人机主续航时间多在15分钟，而用无人机检查一个叶片目前至少需要半个小时，所以我们最先寻找的是续航时间半小时以上的机型。另外遥控范围要在150米左右，因为叶尖高达150米，还要有拍照和视频功能。”

一款高端无人机进入他们的视线。公司采购部门进行了几家比价后，最终花费四万多元采购了一台。他们要求配备四块电池以备轮换，还完善了拍照平台，为了便于运输，又配了折叠仪。

2016年1月这台无人机到货后，首先被用在陆上风机检查，最先检查的是位于山东东营市广饶县的国华广饶二期项目。

“目前该项目全部20台风机的叶片检查已完成。”周卫星表示，此后开展的山东栖霞项目40台风机的检查，目前40台也已检查完毕。“已成功发现并清除一例叶片隐患。”

周卫星告诉《上海国资》，相较传统的吊车巡检方案，无人机巡检在时间和费用上都表现出了较高的优越性。吊车巡检造成的停机时间长达1.5个小时，巡检单台成本为2000元以上，而无人机巡检每台风机停机时间不足半个小时，巡检单台成本不到200元。“单台巡检成本较以往不足十分之一。”

周卫星表示，海上风电是上海电气的发展重点，无人机巡检下一步也将探索应用在海上风电。“海上风机的叶片，出现问题时的声音很容易被海潮掩盖，不易被发现，加上海上的巡检，除了吊车成本，还要加上交通船成本。一趟下来，要3000-4000元。天气不好时，还会出现船靠不上机位点无法检查的情况。无人机巡检可以解决上述问题。不过机型遥控范围要达到500-1000米，可能还需要有防水防潮功能。”

风云平台

除了利用无人机巡检，上海电气也尝试开发“风云平台”解决运维服务问题。

“风电产业起步较晚，但发展速度又很快，在风场建设高速发展的过程中，运维服务就出现很大问题。”黄猛告诉《上海国资》，这些问题包括维护水平低下，检修和管理粗放，运营绩效评估缺乏严谨的考核体系，人机考核无法分离，对运行维护人员的专业技能高度依赖等。“这造成风场运维费用居高不下，增加了风电的度电成本，大大降低了投资收益，制约风电产业发展。”

黄猛表示，落后的运维状态和高速发展的风电建设已经成为风电产业链上面临的主要矛盾。

为了破解难题，上海电气开展了智能云维护平台“风云”平台的设计、开发、实施工作。“我们试图用一种优化式创新的方法，更新现有服务系统的内容，以实现这样一个平台：真正体现用户导向，为用户提升效率。近年来兴起的‘互联网+’概念，云计算、大数据技术和智能技术将成为智能运维平台的最佳载体。”

黄猛表示，“风云”平台致力于搭建一个风电全生命周期的智能化服务平台。

在规划设计阶段，用户依据智能化的核心数学模型，快速计算出机位选址信息，依据风资源情况自动选择最合适的机型，完成机型机位的选择，同时完成经济预估。

施工安装阶段，用户以及上海电气管理人员可以通过本系统实时监控项目进度，以及完成人员考核。

在风场运行维护阶段，所有的风场状态数据、流程管理数据、风资源数据以及其他相关数据将通过云平台汇集，并相互融合，通过大数据分析系统，结合智能控制技术数学模型，实时输出到风场，协同用户处理故障，预警风机问题，优化风机的运行，管理风场资产。

“这样一套集成的运维平台，将高效配置资源、大幅降低运维成本，提高风机运行效率，最终实现提高发电量，提升风机运行稳定性，提高用户运营能力的效果。”黄猛表示。

“智慧风场”

黄猛认为，风云平台使得“智慧风场”成为现实，有利于打通风机运行、后台监控、运营维护单元节点，让风场自己“思考”、自我“管理”。

“目前风云平台已接入多个风场，实现了远程实时运维监控。”黄猛表示，2016年计划接入更多，争取尽快完全覆盖上海电气所有风机。

“近期目标是建立数据中心，有规模地进行大数据分析，实现智慧风机、智慧风场。”

所谓智慧风机，主要是指在风云平台下，风机可以依据风的情况以及平台上其他风机运行的情况，同时结合自身的智能化算法，动态地、主动地、有预见性地调整风机的控制策略、运行方案，使风机总是处在最优的获取风能的状态，既能最大限度地吸收风能，又能降低载荷，同时令风机处于一个平稳的状态。也就是说，智慧风机不仅可进行前端感知，也可对环境变化作出“条件反射”，并可精确控制整个风场的输出电量。

而智慧风场则是指从风场规划、选址、风机生产、检验、运维等系列环节，通过传感器、数据传输设备以及监控中心，将风机、风电场、测风塔、电网、设备厂家、运营商等联接起来，实时采集、分析数据，最终实现“智能化风场”管理。

以前期选址为例。风机的选址决定风能利用的效率，所以选好风机位异常重要。以前，风机位选择之前，先要在大致目标区域竖立测风塔一两年，积累基础数据，然后再结合地面测绘数据计算机位，现场勘测加办公室计算，耗费时间精力巨大。有了风云平台，由于平台已经预先输入了过去多年的所有气象数据，加上积累的数据同时结合地理数据，坐在办公室里，利用平台的“寻优算法”，一两个小时后，精准的结果就呈现在用户面前。“这个平台可为客户提供风电场规划、中尺度风资源评估、精细化微观选址等解决方案，帮助客户提高风场实际投资收益，控制风场产能设计误差，真正实现降本增效。”

同时，利用风云平台，上海电气还实现了风机设计优化、风场远程监控、备品备件管理，并可与后台资产管理系统结合，进行统一资产管理。

黄猛表示，风云平台的一大优势，是拥有此前上海电气与西门子的合作以及企业自身业务拓展中积累的十数年的经验数据库。将此数据库利用互联网手段收集起来后，通过对比、分析，可以建立风机健康诊断系统，预警故障、帮助维保。

黄猛表示，“未来，风云平台将是风电资源智能监控平台、运维服务平台、数据分析平台、资产管理平台等，还将拓展至光伏等其他电网，实现能源互联、电网交易等。”