智能化技術(shù)在風(fēng)力發(fā)電自動化控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

曲文浩

深能南京能源控股有限公司，江蘇 南京 210000

0 引言

當(dāng)前，很多國家為了避免不可再生資源短缺對國家發(fā)展的限制，大力推廣和開發(fā)新能源技術(shù)。風(fēng)能、太陽能、氫能和核能這些新能源都具有對生態(tài)友好的特點(diǎn)，其中，風(fēng)能以其更加突出的優(yōu)點(diǎn)在我國很多地區(qū)都得到了開發(fā)。風(fēng)力發(fā)電在我國的研究水平處于世界前列，我國風(fēng)能資源豐富且風(fēng)電站建設(shè)成本較低，在這樣優(yōu)良的環(huán)境中，風(fēng)能產(chǎn)業(yè)在我國獲得了極快的發(fā)展[1]。特別是在我國內(nèi)陸部分地區(qū)，地廣人稀且風(fēng)能資源儲量豐富，建設(shè)了大型的風(fēng)電產(chǎn)業(yè)基地，這些都為風(fēng)電事業(yè)的發(fā)展打下了良好的基礎(chǔ)。為了保證風(fēng)電產(chǎn)業(yè)得以實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，需要就如何管理強(qiáng)風(fēng)電場等方面展開研究，從而實現(xiàn)風(fēng)電機(jī)組在全壽命周期內(nèi)的可靠運(yùn)行，提升風(fēng)電場發(fā)電量。

1 智能化技術(shù)概述

智能化技術(shù)是世界高新技術(shù)的發(fā)展方向之一，同時對企業(yè)的生產(chǎn)和經(jīng)營活動非常重要，若利用得當(dāng)，會對企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的提高發(fā)揮巨大的作用。風(fēng)電產(chǎn)業(yè)引進(jìn)智能化技術(shù)，為實現(xiàn)管理智能化和控制的自動化提供了基礎(chǔ)，不僅有利于企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益的提升，還可以減少人力成本，從而為風(fēng)電產(chǎn)業(yè)在我國的推廣提供技術(shù)支持。現(xiàn)今，智能化技術(shù)的類別主要分為以下幾種。

（1）神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)。比較適合復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理，主要用于綜合處理和儲存各類不夠集中的數(shù)據(jù)。另外，當(dāng)某些個體數(shù)據(jù)丟失后，不會因此而導(dǎo)致運(yùn)行系統(tǒng)崩潰或者無法使用。

（2）專家系統(tǒng)控制。在多領(lǐng)域集成智能系統(tǒng)的組織、決策、調(diào)節(jié)過程中，專家系統(tǒng)控制能夠有效解決不確定的模糊知識信息輸入錯誤、非結(jié)構(gòu)化問題等。但是，該技術(shù)存在一定的局限性，若給予的信息不夠精準(zhǔn)，則難以模仿到位，從而無法解決問題。

（3）集成智能控制技術(shù)。該技術(shù)是從傳統(tǒng)的集成技術(shù)向著更先進(jìn)的方向轉(zhuǎn)變，將集成智能技術(shù)與深度模擬技術(shù)相結(jié)合，對模糊數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的收集和處理，從而實現(xiàn)自動化的控制和調(diào)整，提升了集成技術(shù)的先進(jìn)性，也為自動化技術(shù)在整體結(jié)構(gòu)的兼容性提供了幫助[2]。

2 智能化技術(shù)在風(fēng)力發(fā)電中應(yīng)用的必要性、可行性及優(yōu)勢

2.1 應(yīng)用智能化技術(shù)的必要性

我國風(fēng)電發(fā)展已然形成體系，但是由于風(fēng)電的特點(diǎn)，若采用風(fēng)電并網(wǎng)，則會對電網(wǎng)的穩(wěn)定性和安全性產(chǎn)生不利影響。加強(qiáng)風(fēng)電場的信息化建設(shè)，在風(fēng)電場自動化控制系統(tǒng)中應(yīng)用智能化技術(shù)，有利于實現(xiàn)電網(wǎng)安全的風(fēng)電場控制模式。

2.2 應(yīng)用智能化技術(shù)的可行性

現(xiàn)今，我國電網(wǎng)建設(shè)已經(jīng)實現(xiàn)了數(shù)字化和自動化，在此基礎(chǔ)上加入智能化技術(shù)是符合風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向的。同時，為了響應(yīng)國家號召，重視節(jié)能和環(huán)保工作，必然要發(fā)展清潔能源產(chǎn)業(yè)，而風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展必然要向著效率高的方向發(fā)展，因此結(jié)合智能化技術(shù)是必然的，也是可行的。

2.3 應(yīng)用智能化技術(shù)的優(yōu)勢

（1）在風(fēng)電自動化控制系統(tǒng)中加入其他輔助功能，如影像數(shù)據(jù)分析功能，這樣可以實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)采集和分析，從而實時監(jiān)督風(fēng)電情況，避免故障發(fā)生后一直得不到維修。

（2）隨著人們生活水平的提升，對服務(wù)的要求越來越高，而智能化技術(shù)可以實現(xiàn)為用戶定制服務(wù)的要求。將智能化技術(shù)和大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用在風(fēng)電產(chǎn)業(yè)中，可以獲得從發(fā)電到用電過程的所有數(shù)據(jù)，從而根據(jù)數(shù)據(jù)分析獲得服務(wù)內(nèi)容的基本框架，為之后業(yè)務(wù)的開發(fā)提供數(shù)據(jù)支持[3]。

（3）智能化技術(shù)可以應(yīng)用在網(wǎng)絡(luò)平臺中，管理人員通過大數(shù)據(jù)技術(shù)分析各類用電數(shù)據(jù)和電網(wǎng)的數(shù)據(jù)信息，可以為維護(hù)電網(wǎng)的正常運(yùn)行和提高服務(wù)水平提供支持[4]。

3 智能化技術(shù)在風(fēng)力發(fā)電自動化控制系統(tǒng)中的具體應(yīng)用

3.1 可視對講技術(shù)的應(yīng)用

智能化技術(shù)的應(yīng)用范圍廣泛且具有巨大的現(xiàn)實意義。在電力企業(yè)對客服務(wù)中可以加入可視對講服務(wù)，促進(jìn)風(fēng)電自控系統(tǒng)和智能化技術(shù)的融合。生產(chǎn)該系統(tǒng)的廠家也可以將重點(diǎn)放在這類設(shè)備的研發(fā)中，僅需將管理端App安裝在擁有Andriod系統(tǒng)的可視對講用戶終端上即可。若實現(xiàn)該過程，不僅可以極大地便利發(fā)電系統(tǒng)管理人員進(jìn)行風(fēng)電設(shè)備管理，還可以提高管理人員操作系統(tǒng)的效率，節(jié)約人力成本[5]。

3.2 智能感應(yīng)技術(shù)的應(yīng)用

風(fēng)電場實現(xiàn)智能化的關(guān)鍵在于如何運(yùn)用智能化技術(shù)，將智能感應(yīng)和無線感應(yīng)裝置等智能化的電子設(shè)備用于風(fēng)電場中是目前最為可行的手段。智能電子設(shè)備的主要功能在于監(jiān)測電網(wǎng)，避免出現(xiàn)故障或者風(fēng)力自身特性導(dǎo)致的電網(wǎng)不穩(wěn)定等問題。這也是方便工作人員了解電網(wǎng)各項數(shù)據(jù)的有力支撐，為整合電網(wǎng)信息并進(jìn)一步提升發(fā)電效率等提供支持。首先要針對風(fēng)電場智能化電網(wǎng)進(jìn)行仿真模擬，通過建模來模擬智能電網(wǎng)的運(yùn)行過程，進(jìn)而為應(yīng)用在規(guī)模擴(kuò)大到整個市區(qū)的真實電網(wǎng)打好基礎(chǔ)。在建模過程中，要重視對風(fēng)電場的監(jiān)測，且監(jiān)測要兼顧風(fēng)電場的設(shè)備信息和各項參數(shù)。

3.3 極端載荷控制技術(shù)的應(yīng)用

風(fēng)電機(jī)組一般處于風(fēng)能豐富的地方，這些地區(qū)一般環(huán)境非常惡劣，若遇到極端天氣，可能會影響風(fēng)電設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。為了保證風(fēng)電設(shè)備的安全性，需要采取動態(tài)調(diào)整策略及預(yù)先降載策略?；陲L(fēng)機(jī)模型的極端載荷工況控制技術(shù)，利用模式識別算法，可以達(dá)到預(yù)知危險的目的，使得風(fēng)機(jī)能夠提前執(zhí)行載荷消減策略，平滑過渡極端載荷工況，避免風(fēng)電機(jī)組在工作狀態(tài)下超速導(dǎo)致停止轉(zhuǎn)動，延長風(fēng)機(jī)使用壽命。

3.4 主動尾流控制技術(shù)的應(yīng)用

尾流導(dǎo)致的風(fēng)能損失是目前風(fēng)電項目急需解決的問題。為了減少發(fā)電量損失，需要進(jìn)一步研究風(fēng)電發(fā)電過程中的各項參數(shù)，深入學(xué)習(xí)風(fēng)電相關(guān)的知識，進(jìn)而在模擬風(fēng)電發(fā)電情況后優(yōu)化風(fēng)電場配置。主動尾流控制技術(shù)的應(yīng)用，使得后位風(fēng)機(jī)因尾流減小帶來的發(fā)電量增加大于前位風(fēng)機(jī)主動降低尾流帶來的發(fā)電量損失，最終提高風(fēng)電發(fā)電效率，改善我國供電不足的情況。

3.5 無人機(jī)技術(shù)的應(yīng)用

無人機(jī)技術(shù)的應(yīng)用范圍非常廣泛，常用于風(fēng)機(jī)智能巡檢中。因為無人機(jī)具有防風(fēng)、續(xù)航時間長且體積較小的特點(diǎn)，在操作員的控制下可以精準(zhǔn)拍攝和檢查風(fēng)電機(jī)組。無人機(jī)可以將資料傳遞給地面接收系統(tǒng)，在人工檢查資料的過程中可以分析風(fēng)電機(jī)組是否發(fā)生故障并判斷故障位置。無人機(jī)智能巡檢可以有效減少人工成本，提高巡檢效率，具有極高的應(yīng)用價值。

3.6 AR技術(shù)在智能巡檢中的應(yīng)用

AR技術(shù)是增強(qiáng)現(xiàn)實技術(shù)的一種。風(fēng)機(jī)巡檢人員利用該技術(shù)配合智能化系統(tǒng)可以精準(zhǔn)識別巡檢或故障位置，具有極高的應(yīng)用價值。巡檢流程如圖1所示。

圖1 巡檢流程圖

由圖1可知，利用增強(qiáng)現(xiàn)實SDK和計算機(jī)視覺SDK可以將巡檢模型和實際風(fēng)電機(jī)組情況進(jìn)行有效對接，從而將巡檢所獲取的信息參數(shù)和構(gòu)建的模型進(jìn)行對比和分析，可以更好地定位故障，判定風(fēng)電機(jī)組設(shè)備是否處于正常運(yùn)行狀態(tài)。巡檢所得的資料參數(shù)最終會儲存在以AR技術(shù)為核心的智能眼鏡中。另外，若風(fēng)電設(shè)備存在故障，按正常維修方式維修和養(yǎng)護(hù)即可。

4 結(jié)束語

綜上所述，風(fēng)力發(fā)電自動化控制系統(tǒng)日常主要工作在于對發(fā)電機(jī)組進(jìn)行維護(hù)和檢修，這些工作主要依據(jù)風(fēng)電設(shè)備的自動化檢測和智能控制，將智能化技術(shù)和風(fēng)電自控技術(shù)進(jìn)行融合，有助于解決其中的管理問題，促進(jìn)我國風(fēng)電事業(yè)的發(fā)展，保證供電不受阻礙。特別是在資源日益短缺的今天，加快風(fēng)電的開發(fā)速度，加強(qiáng)智能化技術(shù)的融合具有深遠(yuǎn)的意義。