以数字化智能化推动海上风电高质量发展的战略思考

（国家电投集团江苏电力有限公司，江苏南京 210008）

1.海上风电高质量发展面临的主要问题及其原因

1.1 技术标准体系不够完善

目前，国内海上风电尚没有完善的技术标准体系，勘察设计、建设施工、运行维护很大程度是借鉴和套用船舶海工、陆上风电以及其他传统电力工程的经验和标准规范，缺乏针对海上风电技术特点的有效规范标准。就海上风电数字化智能化建设而言，目前国内更是缺乏统一的技术标准和模式，观点和概念也各有差别，需要在工作实践中逐渐统一明确。

1.2 数字化智能化建设框架尚未系统搭建

海上风电场分布范围大，信息通讯涉及风机、海上升压站、陆上集控中心，需要多种技术手段整合解决，海上特有的空间特性造成网络通讯复杂，目前行业内缺少统一的综合解决方案。海上风电数字信息分散于气象、船舶、风机、电气及各智能传感终端等诸多平台，相互之间缺少统一的协议规范及数据标准，对从单一风场到区域集控乃至行业数据共享的发展十分不利。

1.3 全寿命周期成本效益有待提升

一方面，从国家政策层面看，海上风电国家补贴将于2022年全面退出，海上风电平价上网，与其他常规能源同台竞争将是必然趋势。补贴退坡必然倒逼产业链各环节降本增效，这对优化风机调整策略，实现风机对风和尾流影响最优，提升发电小时提出更高要求。另一方面，海上风电投资巨大，运维成本高，海上可达性差，提升海上风电全寿期运维效率成为当前紧迫的现实需求。这就需要全面感知风电场设备结构全寿命期安全健康状态和劣化趋势，全面掌握分析风场风力特性和每台风机的工作状况，综合各类数据分析预测，以全寿命效益最优的原则策划电场生产和检修维护。

1.4 重大安全风险管控缺少手段

海上风电首先是海洋工程，与陆上风电相比，海上风电建设运行环境更加复杂。海上风电项目建设受海况影响大，安全管控和质量管理难度大。对于船上作业安全和工程质量管控，目前主要还沿用陆上施工的方法，有效性不足。

总体而言，海上风电场运行工况较陆上风电恶劣，目前对风机桩基、塔筒等结构的安全健康状态，海底冲刷情况、以及机组和海上电气设备、海缆运行状态的掌握，还缺乏有效监控手段，严重影响海上风电的安全运行。

海上风电场风机和升压站位于海上，长期处于无人状态，海缆路由长，易受过往船舶危险作业威胁。电厂安全巡检需动用船舶，受海况制约大、费用高，对海上场地和设备的安全监管难度大[1]。

1.5 有利于技术整合的行业“大合作”模式未打通

当前，国内海上风电行业投资运营、设备制造、勘测设计、建设施工分属不同专业版块，相互独立，互不隶属。风机性能参数由设备制造商掌握，勘察设计单位仅负责基础及结构的设计分析，投资运行单位则掌握风场运行的详细资料，行业条块分割造成技术资源相互孤立，与当前海上风电行业技术发展整合技术，共享资源的客观要求相背离，亟待形成各专业板块“大合作”模式，促进行业技术整合[2]。

针对上述问题，国家电投集团江苏电力有限公司（以下简称江苏公司）发扬“不等不靠、创新创造”的精神，在集团公司相关部门的大力支持下，总结滨海北H1、H2海上风电项目的经验，汇聚各方力量和智慧，勇于创新、科学决策，在滨海南H3#300MW海上风电项目的数字化智能化方面进行了大胆实践。

2.以数字化智能化推动海上风电高质量发展的战略思考与对策措施

2.1 海上风电数字化智能化目标

要达到的技术目标为：设置先进传感器系统，全面感知电场健康运行状态，实现在线监测；搭建先进的海陆信息通讯网络，实现顺畅可靠的海陆数据传递；以实现数字化孪生为方向，构建海上风电场三维数字化模型；建设业务数据底层打通，具备大数据分析能力的统一数字化平台。上述技术目标中统一的数字化平台，以及与物理实体对应的海上风电场数字化模型，是推行建设海上风电数字化智能化，实现建设运维管理智能化和高水平自动化的基础和关键。

2.2 海上风电数字化智能化建设措施

2.2.1 建立数字化智能化相关标准，搭建数字化智能化建设框架

搭建数字化智能化框架，是实现海上风电数字化智能化应用功能的基础，主要包括：

（1）建立网络解决方案。采用多种通讯手段，搭建海上风电设施和作业面、陆上集控中心通讯网络，实现区域网络通讯全覆盖。

（2）建立统一数据编码。采用最新国际编码准则制定海上风电专有编码标准，编制电场设备编码系统，形成电场所有设备、部件在数字化智能化平台中的唯一识别代码。

（3）搭建统一数据平台。采用国产自主可控软硬件，建设海上风电场云边协同工业互联网平台，电场各业务平台按照统一数据标准将边缘计算数据接入平台数据库，实现电场业务数据底层打通，为实现智能化设备接入和应用集成创造条件。接入气象海况、船舶海事等外围信息，为生产运维管理提供支撑。

（4）三维数字化模型和数字化移交。建立电场三维数字化模型，并将工程信息通过设备编码与之挂接，实现数字化移交，建立海上风电场“数据中心”，实现数字化孪生。

2.2.2 通过数字化智能化，提升海上风电重大安全风险管控能力

海上风电建设开发和生产运营面临的重大管控风险可以概括为：建设安全管理风险、海上结构全寿期安全健康风险、海上设备运行安全和场区范围安全管控风险、网络信息安全风险。有效应对海上风电重大风险挑战是数字化智能化工作的首要目标。

2.2.3 通过数字化智能化，提高海上风电全生命周期运营效益

建立三维数字化模型，搭建仿真平台，实现虚拟现实。将这些数字化、智能化技术应用在海上风电运维场景，改善海上风电场运维条件、优化风机控制、提高电场运维效率、增发电量、降低成本，实现全寿命期运营效益的提升，是海上风电数字化智能化的重要内容。

2.3 对集团海上风电数字化智能化的相关建议

2.3.1 实行统一规划、重点突破策略，在实践中逐步改进完善提升

首先，搭建框架，建立具备扩展能力的云边协同工业互联网平台，形成海上风电统一数据平台，为各功能板块建设打好基础。其次，按照需求轻重缓急和技术成熟度安排顺序，分步实施功能模块开发，成熟一个接入一个，持续扩展应用范围。最后，采用大数据和人工智能技术对不断积累的业务数据进行分析，完善模型，提升系统分析辨识能力，逐步滚动迭代提升，稳步推进海上风电数字化智能化不断成熟。

2.3.2 搭建数字化智能化建设框架，建立统一数字化智能化标准

统一数据平台、三维数字化模型以及数字化移交，构成了海上风电数字化框架。建立统一数据标准的大数据平台，运用统一标准编制设备识别编码标识每个设备部件，通过统一数字协议将电场各专业平台数据汇入数据库，打破“数字孤岛”，才能深度挖掘数字化潜力，充分发挥大数据分析作用。三维数字化模型和数字化移交是数字化虚拟电场和仿真分析的核心，是智能化的必要条件，必须高度重视，向实现数字化孪生方向完善和提高[3]。

2.3.3 做实海上风电数字化智能化，为国家能源产业的创新发展做贡献

数字化智能化是提升集团公司海上风电领域核心竞争力的必然选择，是集团公司数字化智能化转型的重要组成部分。集团公司应加强海上风电数字化智能化工作指导，鼓励二级单位通过项目实践锻炼队伍，总结经验，加快核心技术突破和人才队伍建设，探索数字化智能化条件下发电企业建设和生产运营的模式；集团公司应总结各电源板块数字化智能化建设成果，形成符合集团公司特点的数字化智能化技术路线、工作流程和管理模式，促进集团公司所有板块共同进步，助力集团公司“2035一流战略”落地，进而为国家产业升级和能源战略目标的实现，做出央企应有的贡献。