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远景“智慧风场管理”:运用物联网技术实现无人值守
发表时间:2014/10/10点击数:8788投稿邮箱:yaoguisheng@chinapower.com.cn
    
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远景能源(江苏)有限公司研发的“智慧风场全生命周期管理系统”,依托温度、风速、转速、压力、电量、振动等多种先进传感器进行前端感知,相关数据经PLC控制器汇总分析后,自主优化控制策略,使风机实现“自我思考”和“自我调整”。该系统覆盖风场从设计建设到运营维护全流程,实现全部设备的智能化综合管理和“无人值守”,为我国风力发电行业提升运营管理水平、实现降本增效提供了成功范例。

  感知设备让风机闻“风”起舞

  风力资源是蕴量巨大、清洁、可再生的新型能源,受到各界广泛关注。近年来我国风电产业发展迅速,装机容量不断提高。

  调研显示,风电产业既是技术密集型产业,也是资本密集型产业。一个由33台风机组成的发电机组,其前期投入超过两亿元。然而,我国风电产业起步较晚,普遍存在设备资产管理水平低、检修和维护管理粗放,运营绩效评估缺失、从业人员素质参差不齐等问题,造成风场运维费用居高不下,增加了风电的度电成本,制约风电产业发展。

  远景能源云服务部副总监赵清声说:“破题的关键是构建起风场运作的信息化、智能化平台,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’。”

  据介绍,远景能源自主研发的“智能风机”在叶片和风机内部加装温度、风速、转速、压力、电量、振动等多种先进传感器,使风机能够准确感知自身状态和外部环境。这些传感器采集的数据将汇集到每台风机上的PLC控制器中。该控制器集成了远景研发的数据分析系统、主动性能控制系统和决策算法等技术,控制代码超过200万行,可使风机根据不同情况自主优化控制策略和运行方式,从而让每台风机都能“思考”。

  远景根据不同风机情况,采用有线或无线传输技术,使每台风机的运行数据与远景自主研发的控制平台相联接,实现不同智能风机之间的实时、双向“交流”,使风机能够对自身工作状态以及与相邻风机的相互影响作出智能判断,让整个风场各个环节都“站对位”、“配合好”,从而实现全场发电量最优的目标。

  远景融合智能风机与激光雷达测风技术,将传统基于“点风”的测控,升级为基于“面风”的智能测控,准确率达到95%。“这既提升了风机的响应速度和响应质量,也在保证发电量最优的同时减少了恶劣风况对风机载荷的影响。”赵清声说。

    调研显示,远景智能风机不仅可进行前端感知,也可对环境变化做出“条件反射”。

  例如,遇到微风时,单台智能风机将根据风向、风速等数据对风机朝向、叶片角度等进行调整,让每一丝风都“物尽其用”,提升风力发电效率、增加风电并网的容量,并可精确控制整个风场的输出电量。

  数据显示,智能风机能确保风场实际出力在额定值上下波动不超过2%(非智能风机情况下,该数值将超过10%),大大降低了因风场电压不稳对整个电网所造成的冲击、增强风场与电网间的友好性。同时,可使发电效率提升15%至20%,提高了风场的运营效益。

  “智慧风场”实现现场无人值守

  赵清声说,“智能风机就像一个个独立思考的运动员,要让整个风场提质增效,还需要一位统领全局的教练。”

  赵清声所说的这位教练,就是远景能源在国内首创的“智慧风场全生命周期管理系统”。

  远景能源董事长张雷介绍说:该系统包含智慧风场格林威治平台和WindOS平台及其高级应用。它通过传感器、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,并形成一套智能化的智慧风场管理方案。

  其中,格林威治平台基于高性能计算和大数据架构,结合中尺度模拟和CFD模型,以保障风电资产投资经济性为最终目标,为客户提供风电场规划、风资源评估、精细化微观选址、低风速风场优化、经济性评价、资产后评估分析等解决方案,帮助客户提高风场实际投资收益,控制风场产能设计误差,规避潜在不确定投资风险,为后期降本增效打好基础。

  WindOS平台可对风场的风机、测风塔、升压站等设备进行远程集中监控、能量管理和报表管理。该平台可实时采集如电压、桨叶位置、温度、振动等风机传感器数据,依托远景构建的专家数据库进行对比分析,发现异常数据后,自行解读,预判风机可能存在的故障隐患,改变了以往定期维护及事后维护的工作模式,减少了备件成本和人工成本,同时提升了风场的运营与维护水平。

  山西广灵风电场项目是综合运用“智慧风场全生命周期管理系统”的示范工程。在位于江阴市的远景能源总部调控室,调研分析师点击各台风机图标即可观察其风速、风向、功率等实时状况。风机图标的下方显示有“正常发电”、“亚健康运行”、“故障停机”、“用户停机”、“天气停机”等风机状态标识,一目了然。

    据山西广灵风电场负责人介绍,广灵风场变电站按电网220kV无人值守变电站设计,风场和本地无人值班,全由江阴远景能源总部进行远程监控。广灵附近县城设区域检修中心,3位检修人员管理多个风电场,检修风机时,检修人员可使用安装于手机中的APP软件来确定风机位置、检修科目、检修步骤、检修状态等,实现“远程集中监控、现场移动检修”。

  数据显示,运用“智慧风场全生命周期管理系统”风场无故障运营时间达到800小时(欧洲平均水平为400小时),风机可利用率达到99%以上,同时,可降低运维成本40%,提升人员工作效率,将原来平均1人管理10台风机提高到1人管理60台风机。

  市场呼唤绿色能源,远景能源蓄势待发

  数据显示,2013年,我国风力发电量达到1349亿千瓦时,占全国发电总量的2.5%,占一次能源消费总量的1%,已超过核能成为我国第三大能源。根据我国风电发展规划,到2020年,将实现风电并网2亿千瓦,占一次能源消费总量的2.5%,这意味着我国风电运营维护市场将达到千亿级规模。

  据张雷介绍:“‘智慧风场全生命周期管理系统’推动能源领域的智慧变革,代表了风电产业的发展方向。下一步,远景将根据不同种类的客户需求,提供个性化定制服务。”

  针对大型企业,远景能源将为客户提供智能传感器、处理器等模块的升级改造,帮助其实现桨叶角度动态寻优,提升发电性能;针对中型企业,将主推智慧风场系统,为客户提供定制化的解决方案;针对小型企业,将采取总包风场场地运维的形式进行服务。

  据介绍,远景能源在软硬件层面兼具优势,2012-2013年,分别与美国AtlanticPower、美国Pattern能源等风场运营商签署智慧风场软件管理平台建设合同。未来远景将进一步完善系统功能,扩展系统使用范围,将“智慧风场全生命周期管理系统”逐步推广至其他新能源资产管理领域。

  企业简介:远景能源(江苏)有限公司是目前国内装机规模最大的智能风机设备提供商,累计装机超过240万千瓦,2013年装机量位居全国前四。预计2014年,公司业务规模将达到100亿,位列中国前三、全球前五。远景能源积极构筑智能传感、智能控制、云计算、大数据和能源管理等技术融合的“智慧能源”蓝图,推动传统能源领域的智慧变革。目前,已陆续完成在丹麦、美国、墨西哥、日本、无锡、上海、北京、南京等地的全球战略布局,研发能力和技术水平均处于全球领先地位。

  案例简介:远景能源(江苏)有限公司研发的“智慧风场全生命周期管理系统”,依托温度、风速、转速、压力、电量、振动等多种先进传感器进行前端感知,相关数据经PLC控制器汇总分析后,自主优化控制策略,使风机实现“自我思考”和“自我调整”。该系统包含格林威治平台和WindOS平台,可覆盖风场从设计建设到运营维护全流程,实现全部设备的智能化综合管理。

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