浅谈风电生产管控模式及其信息化建设的一些思路

柴海棣

（华电电力科学研究院，浙江杭州310030）

浅谈风电生产管控模式及其信息化建设的一些思路

柴海棣

（华电电力科学研究院，浙江杭州310030）

近年来中国风电装机快速增长，装机规模稳居世界前列，如何对快速增长的风电资产进行有效管理，提升效益，特别是在风电上网电价面临逐步下调的当下，是十分紧迫和重要的课题。风电场效益受选址、机型选择及后期运营管理水平等因素影响，由于选址与机型选配等属于长期性因素，投产后再进行基础性更改不现实，对于投产后的风电场，通过一定规模、范围的技术改造以提升运营管理水平更具可行性。本文针对区域级风电生产运营管理，在生产组织体系、管理体系构建、风电信息化平台建设等方面提出一些思路。

风电运营管理；生产组织体系；管理体系；风电信息化

0 引言

风电是目前技术比较成熟、实用化程度较高、商业开发价值和市场竞争力较强的能源利用形式，近些年获得长足发展，根据国家能源局统计数据，截至2014年底，中国风电累计并网装机容量接近1亿kW，风电产业总体上仍处于规模扩张阶段，内涵式发展还未引起足够重视。风电发展速度较快，近些年整个行业出现了一些诸如设备可靠性不高、利用小时偏低、缺乏统一工作标准和规范、备品件供应困难、行业内存在技术和信息壁垒等共性问题，给风电可持续健康运营带来不利。风电与集中式的常规能源在运行方式上存在巨大差异，为有效应对上述问题和挑战，各运营单位需进一步发扬积极主动、敢做敢为的作风，探索、发展、完善出一套具有风电特色的生产管控模式及与其相适应的信息化管理策略。

风电场生产运营工作林林总总[1]，一般包括发电调度、启停操作等运行性质的工作，大件设备和部件的检修更换、技术监督、重大运行事故分析、设备重大隐患排查诊断、设备例行维护、小缺陷处理、输电杆塔等设备设施巡检等设备管理性质的工作，备品件采购、储备、调配等工作以及数据统计、计算、报送等管理性质工作。有效规范、提升各项工作标准、效率、效果对提高运营工作质量具有重要意义，行业内部分新能源运营企业在两方面开展相关工作，一是转变生产管控模式，建立集约化的组织体系，主要工作内容是整合区域内风电运营单位，成立区域化管理主体，负责对区域内所有风电单位的统一生产管理，为域内人、财、物、智集约化管理做好组织保障；二是推进风电信息化建设，重点推进区域级风电信息化平台建设，在重新梳理和优化风电区域管理主体有关生产管理流程，以此为基础，打造信息化平台，以风电信息化为手段，建立风电生产调度实时监控和风电发电设备状态评估与诊断系统，构建完备的风电生产运行与技术保障体系。

1 转变风电生产管控模式

对于一个新能源运营集团来说，其一个省级区域存在若干个风电运营实体，各实体相互独立、各司其职，分别负责其风电场的生产运营工作，这种模式并不鲜见，它没有在机制上保障各主体形成常态化、规范化协同配合的工作局面，一定程度上阻碍了生产管理实现精细化、规范化、信息化，不利于管理水平的提高。针对风电生产运营的特点和形势，转变风电生产管控模式，推行风电区域化、集约化运营管理，整合各运营主体，优化资源内部配置，发挥规模效应，无疑是一项提升资产效益的重要措施。具体工作由以下几部分构成。

1.1 调整风电生产管理体系

风电生产管理体系包括生产组织机构、职责分工、工作流程与机制、运营考核等环节，各环节紧密相扣，互相影响，组成一个有机整体。

前文所述生产运营工作包括远程集控与故障诊断、重特大检修、技术监督、日常巡检消缺等，在准确界定这些工作的对象、内容、性质基础上，按照区域集中管理的原则对生产组织结构、体系进行调整，设置远程集控中心、检修技术中心、区域运维中心、备品件管理中心，相互配合，分别承担各自工作任务。

1.2 调整风电生产各部门职责分工

围绕着风电生产运营各项工作，各中心分别承担相应工作职责，共同担负起生产运营的新局面。其中远程集控中心，主要负责所属风电场发电调度、可用发电设备的监控运行，负责生产指标的计划、统计、上报和对标管理。

检修技术中心负责组织风电场设备的重大检修（如发电机、齿轮箱、叶片等大部件的更换）、特项检修（年度重大特殊检修项目）、重大突发事件的抢修、风电场技术监督和重大技改项目实施、生产技术保障及现场设备各项验收监督，负责运行优化、状态分析、故障诊断以及信息化工作。

区域运维中心负责本区域内风电场所有设备的安全、运行操作，巡视、消缺、定检、一般技改工作；备品件管理中心负责所属风电场生产物资备件全面管理，负责备件采购、调配、分配，负责备品件统计、计划、合同管理及备件的报废工作。

组织体系、部门分工的调整设置，从根本上实现了区域内人、财、物、智资源共享和优化配置，为规模化、信息化、专业化运作创造条件，为实现管理水平提升打好基础。

1.3 设定风电生产运营的考核指标

风电运营要达到的目标有两个层次，一是设备，要求设备稳定高效、应发能发，风能不能储存，具有很强的不确定性和间歇性，不能因为设备原因造成弃风；二是发电能力，力求实现发电能力不闲置、不限电。这两个目标与机组发电性能、非停和检修时间、限电时长等要素有关。

在构建考核指标时，以时间和电量两个变量为基础参数，计算远动率和弃风率，计算基本单元是机组。所谓远动率，是指在统计周期内，机组处于远程集控状态下的时间占比；弃风率是全口径的，指机组因电网限电、自身缺陷限负荷以及场内设备故障导致的损失电量与应发电量（实发电量与损失电量之和）的比值。远动率考核性质是设备治理层面的，导向是保证机组稳定运行；弃风率考核性质兼有设备治理和电量营销两个层面，导向是保证发电设备高效运行。两个指标的计算要建立在对机组运行状态准确判断上的，且需要通过信息化的手段自动识别，减少人工干预，保证准确。

2 风电信息化平台建设思路

信息平台是有效提高风电生产管控效率、效果的重要手段，对于提高风电生产运营的集约化、专业化、规范化水平具有重要意义。从生产过程各环节工作性质来看，一部分工作对实时性、安全性、稳定性要求较高，属于实时运行控制的，比如发电调度、机组启停等操作；另一部分工作对实时性、安全性要求不高，属于管理性质的，比如运行分析、状态评估、故障诊断、报表统计、检修管理等工作。由于存在两种不同性质的工作，在进行信息化平台设计时应有所区别、有所侧重，前者设计的平台主要为了满足发电调度、运行监控等功能，为与传统风电监控平台有所区别，称为集控平台；后者设计的平台主要为了满足运行分析、状态检修、报表统计等功能，称为技术平台。两个平台相辅相成，协同配合，共同构成风电生产运行的基础平台。

2.1 风电集控平台建设思路

如前所述，集控平台对实时性、安全性、稳定性要求较高，同时基于对集控中心职责、任务的界定，平台建设应遵循“简单、可靠、实用”的原则，集控平台主要供集控中心使用。与传统风电远程监控平台相比，集控平台有以下鲜明特色。

2.1.1 参数合理精简

机组监控参数得到合理精简，使得集控中心能实现对机组关键参数可靠、及时、准确的监控。在进行机组监控范围时，首先准确建立机组运行监控模型，在机组数百个测点中提取事关机组安全稳定、高效运行的关键参数，结合参数优先级、重要性，统筹考虑数据传输、存储和人机交互界面进行设计。集控中心采用平台对机组出现的常规性故障实现远方处理，远方不具备条件的，退出远控交就地控制（一般程序是停机转检修中心进行故障识别诊断，根据故障情况决定是由运维中心处理还是由检修中心处理）。

2.1.2 运行状态合理分类

机组运行状态合理、准确分类是实现生产对标、管理等功能的基础[2]，集控平台对机组状态的定义是在一些更基础的状态上归集而得的，这些基本状态分为正常运行（机组无故障、无缺陷稳定运行）、故障停机（机组故障停机）、自身限负荷运行（机组亚健康限出力运行）、检修停机（机组因自身或场内原因处于检修服务的停机）、通讯中断（机组至远方通讯中断，无法远方控制）、待机（机组因天气原因自然停机）、调度限负荷（受电网调度限出力运行）、调度停机（受电网调度停机）共八种。其中定义处于远动状态的有正常运行、自身限负荷、待机、调度限负荷、调度停机共五种状态，剩下的故障停机、检修停机和通讯状态属于就地控制，不属于远动状态；弃风现象与故障停机、自身限负荷、检修停机、调度限负荷、调度停机有关，在进行弃风电量计算时，要首先计算机组处于这五个状态的时间，再采取标杆风机法确定。

2.1.3 优化平台交互具体架构

按照三级架构的原则设计，分别是区域、风场和风电机组，每一级需要监控的参数有所不同。对于机组，重点监控涉及安全稳定的参数；对于风场，重点监控负荷、弃风情况、电压、电流、有功功率、无功功率、电气刀闸断路器状态等；对于区域，重点监视发电量、实时负荷、装机容量等参数。但也有一些参数在三个层级中重复重现，比如处于各个状态的机组台数、弃风情况、远动情况在区域和风场级都要统计。

总体而言，集控平台以满足发电调度、运行监控和生产指标统计为重点，加强生产运营管理，减轻通讯负担，可靠实用，且模块化开发，实现工程产品化，更加适应大规模风电集群的监控运行。

2.2 风电技术平台建设思路

技术平台是对设备进行技术保障和管理的信息化工具，实现设备状态评估、故障诊断、检修管理、备件管理等功能，它对实时性要求不那么高，但更加注重数据完整。技术平台的建设原则归纳为“平台生态化、数据标准化、应用模块化”，主要供检修技术中心、区域运维中心、备件中心使用。技术平台具有以下特色。

2.2.1 应用分级、层级明确

平台应用面向风场、区域、母公司三级，各级别应用需求不同，承担不同的工作职责。其中风场层是平台的基础部分，配置平台数据采集系统，负责在线数据采集、预处理及部分离线数据录入；区域级负责对所辖区域新能源设备的设备管理，是平台的主要应用对象；母公司级负责平台的总体管控、维护和技术支撑作用。各级用户设置不同的权限，最大限度公开共享数据。

2.2.2 管理流程、使用对象完整明确

在区域层级可以实现包括设备状态评估、故障预测与诊断、任务单生成下达、作业包准备、检修消缺质量监督、备品件消耗记录、故障统计等等功能，基本涵括区域层级的检修中心、区域运维中心、备品件中心各主要生产机构的日常大部分工作。母公司层级可以实现生产指标统计、对标、分析、考核功能。

2.2.3 数据标准化、存储分布化、应用模块化

平台数据架构分为三层，数据接口、数据存储、数据应用，平台数据源来自于三级应用的各个用户，作为统一共享平台的建设基础，有必要对平台原始数据进行预处理，对于格式化数据（来自于机组PLC、SCADA、变电站综自系统），以标准编码为规则（在KKS编码基础上适当演变而成），为每个格式化数据赋予唯一标识码，以利于识别判断，从而为数据开放、共享打下基础；由于接入数据较多，性质不同、时间尺度不一，且应用分级，数据存储应满足快速检索、计算、读取、输出等要求，对于这种类型的软件架构、数据流、应用流，分布式存储无疑具有一定优势，由于各个存储单元的数据都具有标准编码，实际上只要物理链路畅通，权限满足，理论上每个用户可以获得无穷多数据，这从存储角度解决了大数据、多应用的问题；功能应用，从需求出发，遵循模块化设计，将多种类同功能需求细化梳理，提取共性部分，在此基础上厘清工作流程，进行标准化、规范化，使得每个应用具有模块化的特征，方便移植复制，大大扩展了平台可用范围。

技术平台以设备诊断、检修管理、生产统计、对标等管理性质工作为主，遵循数据共享、应用分散、管理集中，使得每个用户单元通过应用开发、信息共享，提高设备保障能力，推进设备管理标准化、统一化、规范化水平。

3 结语

我国风电经过十余年高速发展，规模已经较为庞大，如何进一步提高风电效益，让绿色能源发挥应有的作用，需要引起高度关注。风电点多面广，常规管理模式耗时耗力耗人，效率和效果都有进一步改善的空间，下一步风电产业的发展要更加注重运营管理，向集约化、规模化、专业化方向转变，通过提高精细化管理水平提升效益。积极采用信息化工具，通过集控平台和技术平台的建设，推动风电信息化管控水平，进一步优化风电监控，使其更加满足大规模风电集群监控要求，努力丰富完善技术平台功能，提高设备保证能力。多管齐下，最终实现风电产业的可持续发展。

[1]姚剑平.浅论风电场日常管理中的四个关键控制项[J]．风能产业，2011，（3）：40-44．

[2]黄良.风电运营企业发电设备管理指标体系初探[J]．设备管理与维修，2012，（1）：17-19．

Tentative Ideas on Wind Power Operation Management Model and It’s Information Construction

CHAI Hai-di
（Huadian Electric Power Research Institute，Hangzhou 310030，China）

The wind power capacity connected with grid has rapidly grown recently years，which has occupied front position in the world.It’s an urgent and important subject to manage this huge scale capital of wind power to promote its benefit with the situation of wind power electricity price descending continuously.The benefit of a specific wind farm is affected by location，type of wind turbine and operation level.As the first two influence factors are hardly eliminated after wind farm service，it is a feasible measurement to realize the wish of benefit promotion by a certain scale and range of technical transformation.This paper gives some tentative thoughts aiming at production tissue system,management system construction and information platform construction according to provincial region wind power operation management.

wind power operation management；production tissue system；management system；wind power information

10.3969/J.ISSN.2095-3429.2016.04.014

TM614

B

2095-3429（2016）04-0055-04

2016-05-03

修回日期：2016-06-12

柴海棣（1983-），男，安徽含山人，研究生，工程师，从事新能源发电与并网研究。