海上風(fēng)電電氣一體化平臺設(shè)計與運(yùn)用

丘善榮

摘要：海上風(fēng)電電氣一體化平臺設(shè)計與運(yùn)用是研究中心，首先對設(shè)計的內(nèi)容與重要性進(jìn)行分析，其次是總結(jié)一體化平臺設(shè)計的難點(diǎn)，最后是制定完善的設(shè)計方案，及時完成一體化平臺設(shè)計工作，目的在于提高一體化平臺設(shè)計質(zhì)量，取得理想的運(yùn)用效果。

關(guān)鍵詞：風(fēng)電電氣;一體化平臺;數(shù)據(jù)庫設(shè)計;架構(gòu)設(shè)計

海上風(fēng)電電氣一體化平臺設(shè)計與運(yùn)用，是落實(shí)一體化設(shè)計理念與海上風(fēng)電電氣現(xiàn)代化、智能化發(fā)展的重要基礎(chǔ)。電氣一體化平臺的設(shè)計，初步發(fā)展集中在歐洲，經(jīng)過不斷發(fā)展與研究，國內(nèi)關(guān)于海上風(fēng)電電氣一體化與的研究力度加大，同時著重對設(shè)計與運(yùn)用影響因素等進(jìn)行剖析。海上風(fēng)電作為一種可用的新能源，如果能夠全面發(fā)展的話，將大大減輕該問題導(dǎo)致的不良影響。然而對于發(fā)展海上風(fēng)電，我國現(xiàn)在仍處于初步階段，在前期預(yù)可研以及可研等階段，存在很多典型工序，計算量大且重復(fù)率高，人工計算需要多部門協(xié)調(diào)運(yùn)作，所需工時較多，導(dǎo)致海上風(fēng)電的發(fā)展緩慢。并且對其中的不利因素進(jìn)行規(guī)避，科學(xué)調(diào)整海上風(fēng)電電氣一體化平臺設(shè)計與運(yùn)用成本，將運(yùn)用效率提高。

一、海上風(fēng)電電氣一體化平臺設(shè)計內(nèi)容以及重要性研究

海上風(fēng)電電氣一體化設(shè)計，核心在于將風(fēng)電電氣相關(guān)機(jī)組打造成一體化的結(jié)構(gòu)形態(tài)，做到各類機(jī)組、支撐結(jié)構(gòu)等，綜合外界風(fēng)況變化以及海床等環(huán)境條件，統(tǒng)一完成模擬分析，并及時進(jìn)行校核，以此來實(shí)現(xiàn)迅速、高效的風(fēng)電電氣運(yùn)行[1]。通過一體化平臺的設(shè)計，及時對受力狀況作出全面評估，并且保證風(fēng)電電氣設(shè)備運(yùn)行安全，完善設(shè)計方案，進(jìn)一步對海上風(fēng)電電氣一體化的設(shè)計以及應(yīng)用信心增強(qiáng)，拓展設(shè)計優(yōu)化空間，及時對設(shè)計細(xì)節(jié)進(jìn)行完善，并且協(xié)助海上風(fēng)電電氣結(jié)構(gòu)降低成本與能量消耗[2]。

以某海上風(fēng)電電氣機(jī)組為例展開模擬測算，同時對比基礎(chǔ)分離迭代以及原有機(jī)組結(jié)構(gòu)，對風(fēng)電一體化平臺的設(shè)計展開全面性剖析與優(yōu)化，具體結(jié)構(gòu)設(shè)計詳見表1。結(jié)合表1可以發(fā)現(xiàn)，為了實(shí)現(xiàn)海上風(fēng)電電氣運(yùn)行效率提高，一體化設(shè)計是必然選擇。

二、海上風(fēng)電電氣一體化設(shè)計難點(diǎn)

海上風(fēng)電電氣一體化設(shè)計過程中，機(jī)組設(shè)計以設(shè)計院為主，供應(yīng)商協(xié)助下，完成基礎(chǔ)設(shè)計，雖然在一定程度上做到了一體化設(shè)計，但是還沒有真正實(shí)現(xiàn)。全面實(shí)現(xiàn)一體化設(shè)計，存在一些設(shè)計難點(diǎn)，加上設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)沒有實(shí)現(xiàn)一體化，客觀因素干擾等，無法做到對動態(tài)荷載進(jìn)行完整提取，這方面還需不斷努力。具體海上風(fēng)電電氣一體化設(shè)計難點(diǎn)總結(jié)如下：

（一）一體化設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)方面的難點(diǎn)

海上風(fēng)電電氣類型眾多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，設(shè)計中需要注意的關(guān)鍵點(diǎn)也比較多，因此設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)方面是一體化設(shè)計實(shí)施的難點(diǎn)之一。當(dāng)下風(fēng)電機(jī)組在開展設(shè)計工作期間，所涉及到的國標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)為IEC61400系列，同時港工設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)同樣會約束基礎(chǔ)設(shè)計內(nèi)容，尤其是JTJ215、JTS167-4?；A(chǔ)設(shè)計方面國標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)針對一體化設(shè)計情況，以整體設(shè)計為實(shí)施方向，將所有設(shè)計要求明確。但是設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)中，存在部分指標(biāo)以及要求與港工設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)相沖突或者重復(fù)，如此一來就會為一體化設(shè)計的實(shí)施帶來困擾[3]。

如一體化設(shè)計中的極限載荷設(shè)計環(huán)節(jié)，國際標(biāo)準(zhǔn)下安全系數(shù)為1.35，但是港工標(biāo)準(zhǔn)下安全系數(shù)則設(shè)定在1.4-1.5，基礎(chǔ)設(shè)計實(shí)施就需要加大對這方面的研究力度，選擇適合的安全系數(shù)范圍，不僅設(shè)計步驟增加，而且基礎(chǔ)成本也明顯提高。為了進(jìn)一步推進(jìn)一體化設(shè)計的落實(shí)，當(dāng)前海上風(fēng)電電氣的研究，加大了設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的優(yōu)化調(diào)整，尤其是統(tǒng)一化方面，針對風(fēng)電電氣設(shè)計發(fā)展需要，打造專屬設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，從而將風(fēng)電電氣設(shè)計束縛打破。

（二）建模方面存在的難點(diǎn)

建模作為一體化設(shè)計的重要組成，建模設(shè)計中，同樣因?yàn)楦鞣矫嬉蛩氐挠绊懘嬖谝恍╇y點(diǎn)。一體化設(shè)計是以風(fēng)電機(jī)組為載體，結(jié)合基礎(chǔ)設(shè)計需要，協(xié)調(diào)好外部環(huán)境，打造整體化結(jié)構(gòu)模式[4]。這期間就會涉及到具體的結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)以及外界動態(tài)條件等。及時展開整體建模，利用仿真設(shè)計要求，為一體化平臺的設(shè)計做好準(zhǔn)備工作。建模工作是激發(fā)動力學(xué)對機(jī)組運(yùn)行與一體化作用的關(guān)鍵，關(guān)系著整體化的設(shè)計與科學(xué)調(diào)整，為風(fēng)電電氣一體化設(shè)計升級提供幫助。風(fēng)電電氣項目大力開展一體化建模設(shè)計，但是卻忽略了建模仿真處理，導(dǎo)致一體化設(shè)計中出現(xiàn)主體分離的情況，為一體化平臺的應(yīng)用帶來困擾[5]。當(dāng)前科學(xué)技術(shù)與研究能力等不斷提高，加上設(shè)計院積極創(chuàng)新并落實(shí)合作模式，研究力量逐漸集中，全局優(yōu)化越來越受到重視。在這種情況下，積極突破建模方面存在的阻礙，經(jīng)過持續(xù)深入研究，為風(fēng)電電氣一體化平臺的設(shè)計與運(yùn)用創(chuàng)造有利條件[6]。

三、海上風(fēng)電電氣一體化平臺設(shè)計與運(yùn)用

海上風(fēng)電電氣一體化平臺設(shè)計與運(yùn)用中，主要涉及到基本平臺介紹、架構(gòu)設(shè)計運(yùn)用、功能設(shè)計運(yùn)用、數(shù)據(jù)庫設(shè)計運(yùn)用等內(nèi)容。

（一）基本平臺設(shè)計與運(yùn)用研究

結(jié)合海上風(fēng)電電氣創(chuàng)新設(shè)計要求，一體化平臺中主要包括以下幾方面設(shè)計與拓展內(nèi)容：

第一，及時對設(shè)計過程進(jìn)行流程化處理。尤其是前期一體化平臺設(shè)計中，采取流程化管理的方式，根據(jù)電氣接入系統(tǒng)為著手點(diǎn)加以分析，隨后展開一次、二次計算研究，再次是講分析的內(nèi)容迅速生成報告，最后是完成校核以及批準(zhǔn)[7]。

第二，計算過程科學(xué)優(yōu)化創(chuàng)新，并實(shí)現(xiàn)軟件化運(yùn)行。風(fēng)電電氣一體化平臺設(shè)計中，很多數(shù)據(jù)都經(jīng)過計算所得。傳統(tǒng)計算方法不僅計算緩慢，而且精準(zhǔn)性比較低?；诖艘惑w化平臺設(shè)計中，利用軟件對計算內(nèi)容迅速處理。通過模塊化設(shè)計，需要計算期間及時輸入計算模塊，軟件運(yùn)行得到計算結(jié)果并輸出。

第三，設(shè)計結(jié)果通過有效手段實(shí)現(xiàn)可視化。以風(fēng)電電氣一體化平臺布局為前提，平臺運(yùn)用中，升壓站的運(yùn)行，輸電與集電系統(tǒng)應(yīng)用中所涉及到的路徑選擇以及拓?fù)溥B接等，所有過程與結(jié)果都通過可視化的方式加以展現(xiàn)。為一體化平臺的運(yùn)用提供了管理與監(jiān)督方便。

第四，數(shù)據(jù)設(shè)計與管理中實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一化。一體化平臺設(shè)計與運(yùn)用，本身數(shù)據(jù)基數(shù)大，加上更新的數(shù)據(jù)頻繁增加，統(tǒng)一化管理是基礎(chǔ)設(shè)計必須關(guān)注的內(nèi)容[8]。機(jī)組數(shù)據(jù)、運(yùn)行數(shù)據(jù)、流程數(shù)據(jù)、結(jié)果數(shù)據(jù)都是統(tǒng)一化管理的重點(diǎn)，以統(tǒng)一化數(shù)據(jù)管理去實(shí)現(xiàn)一致性。

（二）架構(gòu)設(shè)計與運(yùn)用研究

架構(gòu)的設(shè)計組成，包括B/S軟件與C/S軟件，其中B/S軟件運(yùn)行基礎(chǔ)為瀏覽器，C/S軟件運(yùn)行基礎(chǔ)為客戶端服務(wù)器。其中B/S架構(gòu)設(shè)計，核心內(nèi)容為瀏覽器、服務(wù)器，瀏覽器對少量數(shù)據(jù)加以運(yùn)行，服務(wù)器則對大量數(shù)據(jù)加以運(yùn)行，積極打造成三層架構(gòu)的形態(tài)，運(yùn)行條件非常簡單，Web瀏覽器即可滿足[9]。該架構(gòu)設(shè)計與運(yùn)用中，瀏覽器會通過顯示邏輯，將龐大客戶端進(jìn)行濃縮處理，降低客戶端所面臨的風(fēng)險與減輕壓力。實(shí)際應(yīng)用中，具有安裝方面、數(shù)據(jù)壓縮等優(yōu)勢，當(dāng)然也存在一些局限性。首先是設(shè)計成本方面，速度、安全性等模塊消耗較多;其次是交互模式方面，頻繁將頁面刷新。需結(jié)合一體化平臺建設(shè)要求，及時對此架構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化。

C/S架構(gòu)的設(shè)計，以兩層架構(gòu)為主，核心為客戶端與服務(wù)器端。其中服務(wù)器端又被劃分為數(shù)據(jù)庫服務(wù)器端與Socket服務(wù)器端?？蛻舳藙t以應(yīng)用程序?yàn)橹?，但是不局限于單個程度。Socket會以服務(wù)端作為載體，及時聯(lián)系到客戶端，創(chuàng)建通信傳輸系統(tǒng)，迅速傳輸數(shù)據(jù)。該架構(gòu)為基數(shù)比較大的客戶端類型，通過業(yè)務(wù)邏輯的方式，規(guī)劃出不同的界面同時展示。當(dāng)然因?yàn)轱L(fēng)電電氣一體化平臺運(yùn)行數(shù)據(jù)多，所以也需要承受信息處理的壓力。尤其是數(shù)據(jù)庫與架構(gòu)交互期間數(shù)據(jù)猛增，這種情況就需要增設(shè)存儲系統(tǒng)，拓展數(shù)據(jù)存儲空間，實(shí)現(xiàn)持久化數(shù)據(jù)處理。該架構(gòu)在應(yīng)用中優(yōu)勢在于操作豐富，界面多元化，并且安全性高。局限性則體現(xiàn)在交互單層化，業(yè)務(wù)處理時間長。

一體化平臺設(shè)計中，綜合兩種架構(gòu)的應(yīng)用優(yōu)勢，打造復(fù)合型架構(gòu)模式，改善兩種架構(gòu)中的不足，將復(fù)合型架構(gòu)作用發(fā)揮到最大化。

（三）功能的設(shè)計與運(yùn)用研究

功能的設(shè)計以及運(yùn)用，以一體化平臺運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)，選擇適合的登錄方式，迅速進(jìn)入對應(yīng)的界面。這里需要注意，登錄方式與界面都比較多元化，為了便于區(qū)分與設(shè)計，以管理端、設(shè)計端的方式對平臺劃分。功能設(shè)計具體內(nèi)容如下：

1、個人信息、系統(tǒng)、數(shù)據(jù)以及系統(tǒng)維護(hù)等管理端。個人信息中包括管理人員的權(quán)限，以密碼修改與信息修改等為主。用戶管理中執(zhí)行的添加或者刪除等命令屬于系統(tǒng)管理內(nèi)容，同時角色管理、權(quán)限分配等也是系統(tǒng)管理內(nèi)容。數(shù)據(jù)管理方面為一體化平臺運(yùn)行的所有數(shù)據(jù)，特別是風(fēng)電電氣機(jī)組運(yùn)行數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)的整理、分析、查詢以及刪除等，是主要數(shù)據(jù)管理權(quán)限。系統(tǒng)維護(hù)功能體現(xiàn)為數(shù)據(jù)存儲、備份、恢復(fù)等方面，確保一體化平臺正常運(yùn)行。

2、數(shù)據(jù)查詢、信息查詢、方案對比、項目新建以及刪除等設(shè)計端。其中數(shù)據(jù)查詢方面，協(xié)助平臺完成所有數(shù)據(jù)查新工作，并為管理方案的優(yōu)化與完善提供參考。項目查詢方面，除了基本設(shè)備查詢之外，還包括圖片、文件等資料查新，通過導(dǎo)入按鈕將需要的信息或者文件等下載。查詢功能還涉及人員信息方面的查詢。項目管理中包括新建、刪除、狀態(tài)標(biāo)注、日志等內(nèi)容。新建與刪除項目環(huán)節(jié)設(shè)置中，所有權(quán)為項目負(fù)責(zé)人。項目狀態(tài)包括四種，其一是開始;其二是暫停;其三是終止;其四是結(jié)束。項目日志主要是對項目所有運(yùn)行情況與變化狀態(tài)等進(jìn)行記錄。除此之外資料的查新，項目的選擇等也是重要設(shè)計內(nèi)容。人員分配中，一次設(shè)計、二次設(shè)計都需要根據(jù)項目需要完成人員分配，針對性地負(fù)責(zé)相關(guān)工作。

（四）數(shù)據(jù)庫的設(shè)計與運(yùn)用

數(shù)據(jù)庫設(shè)計中，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫、項目數(shù)據(jù)庫是關(guān)鍵組成。其中基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫設(shè)計中，首先是對權(quán)限管理數(shù)據(jù)處理結(jié)構(gòu)的設(shè)計，根據(jù)項目管理對象為基礎(chǔ)，設(shè)定對應(yīng)的管理權(quán)限?；颈淼脑O(shè)計，分為用戶表、操作表以及權(quán)限表，就用戶信息與權(quán)限等進(jìn)行分類統(tǒng)計。設(shè)備表的設(shè)計與運(yùn)用，根據(jù)設(shè)備相關(guān)的信息，結(jié)構(gòu)之前并不會互相干擾，同時又存在一些聯(lián)系。項目數(shù)據(jù)庫設(shè)計與運(yùn)用中，核心為項目完整信息，根據(jù)項目信息歸類并進(jìn)行編號，隨后對不同階段的參數(shù)以及計算結(jié)果等進(jìn)行標(biāo)識、整合與分析，方便項目管理中對信息的查詢，加快參數(shù)或者其他信息的定位，為數(shù)據(jù)庫管理提供方便。

（五）二次開發(fā)擴(kuò)展設(shè)計與運(yùn)用研究

二次開發(fā)擴(kuò)展設(shè)計方面，從整體性角度出發(fā)，作為一體化平臺設(shè)計的一部分，主要協(xié)助平臺對功能與空間等方面展開擴(kuò)展。設(shè)計中需要注意，新的擴(kuò)展模塊必須由平臺預(yù)留接口延伸出來，確保新的平臺能夠與一體化平臺有效銜接。延伸擴(kuò)展區(qū)域的功能應(yīng)用體現(xiàn)出獨(dú)立性特點(diǎn)，不會與其他平臺擴(kuò)展模塊有耦合關(guān)系[10]。若其他模塊信息需要輸入到擴(kuò)展模塊，則通過一體化平臺處理后，適當(dāng)導(dǎo)入才能夠符合擴(kuò)展模塊條件，并加以應(yīng)用。數(shù)據(jù)擴(kuò)展方面接口的預(yù)留與設(shè)計，分為創(chuàng)建、刪除、存儲、獲取四個接口類型。權(quán)限控制擴(kuò)展中，操作、權(quán)限、平臺權(quán)限等管理接口都是設(shè)計重點(diǎn)。

結(jié)束語：

綜上所述，通過對海上風(fēng)電電氣一體化平臺設(shè)計研究可以發(fā)現(xiàn)，作為現(xiàn)代化與智能化發(fā)展的重要選擇，海上風(fēng)電電氣一體化平臺設(shè)計中，因?yàn)槎喾矫嬉蛩氐挠绊?，所有在設(shè)計中存在一些難點(diǎn)。針對性解決難點(diǎn)基礎(chǔ)上，從數(shù)據(jù)庫、基礎(chǔ)平臺、二次開發(fā)擴(kuò)展等方面深入完善設(shè)計，保證運(yùn)行功能全面，為一體化平臺的應(yīng)用創(chuàng)造有利條件。

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