量云：智慧让风电场“能动”起来

孙一琳

在国家政策的大力推动下，“互联网+”智慧能源理念正在为我国能源行业带来一场变革。新产品、新技术不断涌现，快速推动能源互联网新模式和新业态的兴起。

据了解，明阳智慧能源集团股份公司（以下简称“明阳智能”）自2010年就开始了风电软件系统的研发及应用，以实现对风电场的远程数据收集、状态监视和数据分析。2015年，基于明阳智能的智慧能源战略布局.深圳量云能源网络科技有限公司（以下简称“量云”）成立。这家企业依托珠三角的大数据高科技产业技术和人才优势，以及明阳智能在风电场开发、建设、机组研发及运维方面积累的丰富经验，将大数据、物联网技术与风电领域深度融合。量云团队经过近十年的潜心研发和创新实践，从最初实现数据采集和远程监控，到目前已经拥有包括风电场前期数字化规划平台、智慧风电场运营管理平台等覆盖风电全生命周期的数字化解决方案.让智慧体现在风电场从规划到运行的每一个环节，提高风电场的“能动性”，为技术创新和产业结构升级创造无限可能。

数字化带来平准化度电成本“最优解”

随着我国风电开发的重心向中东南部地区转移，粗放式的风电场设计模式逐渐被淘汰。面对更为复杂的地质、地形条件以及更加密集的城镇和人口分布，精细化设计对风电场整体建设成本和建成后的发电效益产生着至关重要的影响。

由量云团队研发的Deep Matrix Space^TM（DMS）数字化解决方案能够帮助客户快速了解一个区域最好的风能资源数据，并做出最优的风电场规划。量云公司总经理银磊向本刊记者介绍了该系统的运行模式：“依据大数据进行经济性概算，基于各个区域风能资源情况快速评估出工程造价、投资收益率、投资回收期等经济性指标，还能预测出合理的竞价电价，从风电场的全生命周期出发，计算出度电成本最优的风电场设计方案。与由设计院制定可行性方案的传统模式相比，DMS系统能为用户节省大量时间和人力消耗。”具体来说，系统首先会对一个地区的风能资源进行遴选，在排除村庄和保护区等区域的基础上，再根据自主设定的6米/秒或5.5米，秒以上的风速值，自动选择最匹配的风电机组型号，依据现场地形情况模拟机组排布、升压站选址、集电线路和场区道路建设。用户可以在短短几分钟内完成风电场的初步规划。在确定可行性之后，通过启动CFD仿真模块，几小时之后就能得到一个更精准的排布方案，包括具体的机位选址、总体配置、全场的投资情况以及风电场运行的整体收益。

此外，该系统还能够自主实时更新数据，在风电场投运之后定期对实际运行情况进行评估，同时给出优化建议，例如根据项目实际运行环境调整机组的控制策略等。让风电场运行状态持续优化，为客户带来更大的投资收益。

智慧运营平台提升项目管理“主动性”

在投入运行后，风电场的运行和维护管理模式是保证其运营效益的关键。赋予风电场“智慧”，提升管理系统的“主动性”，则能为用户大幅提升效率，同时显著降低运营成本。

“主动性”主要体现在哪些方面呢？

第一是智慧风电机组，实现风电机组、风电场和后台控制系统的联动。据悉，每台风电机组都配备一台PLC控制器，它会和中央监控系统进行通信、交互。风电机组设置了接近1000个数据标签点，每1秒采集1条数据，每1秒就有几百万条数据存入明阳智能总部，这样一天的数据量能达到100G。此类互动是非常高效的。首先，在海量数据积累的基础上，数据挖掘的深度和精度得到很大提升：其次，不需要过多的人为干预，后台会根据整个风电场回传的数据情况计算风向、每台机组的出力差异、尾流情况等，从而发出指令，调整各台机组的姿态，甚至额定功率，使整个风电场的发电效率达到最佳，为业主创造更多收益。

第二是智慧风电场，实现基于设备状态的预防性维护。银磊告诉本刊记者：“先要清楚机组的故障机理.利用健康和故障状态时的运行数据，建立一个状态模型。再通过监控系统获取的海量数据，采用机器学习等核心算法，实现机组健康隐患以及故障预测，建立预警机制。目前，公司已建立超过100个零部件及系统预警模型，实现齿轮箱、发电机、主轴承、叶片等核心大部件全覆盖，准确率超过85%。”这为风电场运行带来的成本下降是非常可观的。同等装机规模风电场的维护人员数量大幅下降。以一座5万千瓦标准规模的风电场为例，2010年，8人才能完成现场维护工作，而现在减少到平均2人。在物资备件方面，由于系统能够提前预测机组的亚健康状态，从而可以在部件半年检、全年检或小风天的时候提前进行相应的隐患消除工作，减少了备件的损耗。“2018年，这方面有了巨大的飞跃，因为预警功能发挥出较好的效果，大部件运维成本降低了30%。”银磊认为，预警系统的高效运行将在未来为业主带来更多的收益。

第三是智慧并网。风电存在的波动性和间歇性会影响电网的接纳，所以，主动与电网进行交互满足对电网的支撑，建立“电网友好型”风电场也是提升发电效率的途径之一。量云新能源场站快速频率响应系统已获得中国电科院、新疆电科院、陕西电科院的认证，能够按照电网要求的有功—频率特性快速输出有功功率，实现电网频率快速调整，大幅提升风電场的并网友好性，保障大电网安全稳定运行。目前，该系统已经在新疆、宁夏、内蒙古、陕西等地的多个风电场成功应用。该系统还可以取代传统SVG无功补偿装置，为用户节省包括SVG装置本身的造价、运行该装置所需要的电费（每年约20万元）以及后期维护所需投入。

除此之外，量云还在不断挖掘提升风电场联动性的可能，并取得了重大突破。该公司的海上机组偏航电机储能后备电源项目，是国内储能系统在海上风电机组“抗台”技术的首次应用。这项技术一经推出，立亥0引起行业内客户及专家的广泛关注，一举斩获第三届国际储能创新大赛应用创新奖。在项目中通过为海上风电机组加装分布式储能系统，利用大数据技术对储能容量进行最优匹配，结合自主研发的风储协同控制策略技术等，保障风电机组在台风期间偏航系统的正常供电，使之即使在台风期间也能准确偏航，有效降低了15%～30%的机组极限载荷，大大提高海上风电机组在台风期的安全性。

“当分布式能源得到普及之后，智慧微网会展现更大的调节能力。”在银磊看来，目前所做的一切都是为了提高系统的能动性，以更好地适应智慧的未来。