大數(shù)據(jù)管控下的“智慧型”風(fēng)電場(chǎng)管理

鮑星南

國(guó)電和風(fēng)風(fēng)電開(kāi)發(fā)有限公司，中國(guó)·遼寧 沈陽(yáng) 110179

1 引言

之前或許我們?cè)谟懻摗按髷?shù)據(jù)”管控是什么，大數(shù)據(jù)能干什么，能帶來(lái)什么價(jià)值；而現(xiàn)在已明確了大數(shù)據(jù)是一種有著真正未來(lái)的趨勢(shì)，大數(shù)據(jù)的價(jià)值無(wú)可限量。風(fēng)電場(chǎng)的大數(shù)據(jù)是為風(fēng)電企業(yè)提供更強(qiáng)的決策力、洞察力和流程優(yōu)化能力，從而適應(yīng)多元化的信息資產(chǎn)。隨著風(fēng)電場(chǎng)設(shè)備的趨于完善，大數(shù)據(jù)對(duì)風(fēng)電場(chǎng)整體運(yùn)維的分析及管控具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

大數(shù)據(jù)管控下的“智慧型”風(fēng)電場(chǎng)需要具備以下功能：

①實(shí)現(xiàn)海量實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的全面采集和傳輸。

②為各項(xiàng)業(yè)務(wù)等提供數(shù)據(jù)服務(wù)及數(shù)據(jù)工具支撐。

③實(shí)現(xiàn)少人運(yùn)行監(jiān)視，為無(wú)人運(yùn)行監(jiān)視提供支點(diǎn)。

④通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化、專業(yè)化、精細(xì)化和流程閉環(huán)等手段，全面提高管理效率和專業(yè)化水平。

⑤優(yōu)化設(shè)備性能，提升發(fā)電量；優(yōu)化資源配置，降低運(yùn)維成本，全面提升經(jīng)濟(jì)效益。

2 風(fēng)電場(chǎng)的運(yùn)行監(jiān)視與遠(yuǎn)程操控

風(fēng)電場(chǎng)的建設(shè)往往規(guī)模較大，分布區(qū)域相對(duì)廣闊，上述原因造成風(fēng)電場(chǎng)管理難度較大，管理差異系較大，設(shè)備基本情況記錄不清晰，設(shè)備管控能力較弱。

為解決以上問(wèn)題遠(yuǎn)程集中監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生，數(shù)字化管控時(shí)代來(lái)臨。通常風(fēng)電場(chǎng)采集的數(shù)據(jù)有風(fēng)機(jī)運(yùn)行數(shù)據(jù)、升壓站運(yùn)行數(shù)據(jù)、風(fēng)功率預(yù)測(cè)運(yùn)行數(shù)據(jù)、計(jì)量設(shè)備數(shù)據(jù)、測(cè)風(fēng)塔信息、遠(yuǎn)動(dòng)數(shù)據(jù)、自動(dòng)化信息等[1]。此外在條件允許的情況下還可以將設(shè)備實(shí)時(shí)監(jiān)控圖像及人員、車(chē)輛定位信息一并傳輸至集中監(jiān)控系統(tǒng)。通過(guò)對(duì)設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視，采集設(shè)備的實(shí)時(shí)狀態(tài)及運(yùn)行信息，人們可以清楚的了解遠(yuǎn)在天邊的風(fēng)電場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行狀況，根據(jù)監(jiān)視情況，下達(dá)運(yùn)行指令。

而設(shè)備的遠(yuǎn)程操控可利用專用通道，對(duì)遠(yuǎn)程操控裝置直接下達(dá)操控指令，從而達(dá)到遠(yuǎn)程操控的目的。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)遠(yuǎn)傳回來(lái)的圖像信息，使操控更加安全。

集中監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)字化管控直觀有效的將設(shè)備信息進(jìn)行集中整合，作為大數(shù)據(jù)采集的基礎(chǔ)，為后續(xù)的大數(shù)據(jù)分析提供數(shù)據(jù)服務(wù)及數(shù)據(jù)工具支撐，為實(shí)現(xiàn)少人運(yùn)行監(jiān)視，為無(wú)人運(yùn)行監(jiān)視提供支點(diǎn)。

3 大數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)、計(jì)算與分析

通過(guò)大量的數(shù)據(jù)采集，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總分析，經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的處理及計(jì)算，將人們所需要的內(nèi)容進(jìn)行整合，通過(guò)圖表、曲線、顏色直觀的展示給大家[2]。這就是大數(shù)據(jù)簡(jiǎn)單的計(jì)算與分析，通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)簡(jiǎn)單的分析，可實(shí)現(xiàn)的功能如下：

3.1 設(shè)備運(yùn)行的實(shí)時(shí)監(jiān)視

通過(guò)將風(fēng)電場(chǎng)設(shè)備實(shí)時(shí)運(yùn)行的數(shù)據(jù)采集加工后，通過(guò)集中監(jiān)控系統(tǒng)將必要的數(shù)據(jù)直觀的展示給大家，這就是設(shè)備運(yùn)行的實(shí)時(shí)監(jiān)視。代表功能就是風(fēng)電場(chǎng)集中監(jiān)控系統(tǒng)。通過(guò)一個(gè)畫(huà)面將風(fēng)電場(chǎng)整體的運(yùn)行情況直觀的展示給操控人員。

3.2 風(fēng)機(jī)性能的監(jiān)管

將風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)行數(shù)據(jù)一一記錄并繪制成功率曲線，將連續(xù)多年的功率曲線進(jìn)行對(duì)比，查看風(fēng)電機(jī)組的性能損失偏差，監(jiān)管風(fēng)電機(jī)組性能。

3.3 風(fēng)機(jī)報(bào)警及故障統(tǒng)計(jì)

風(fēng)機(jī)故障報(bào)警后將風(fēng)機(jī)故障信息一一記錄，并將報(bào)警記錄進(jìn)行匯總，形成風(fēng)機(jī)的故障記錄[3]。為后續(xù)故障處理及故障周期統(tǒng)計(jì)提供計(jì)算依據(jù)。

3.4 運(yùn)行指標(biāo)的異常及預(yù)警

通過(guò)對(duì)風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行定值進(jìn)行監(jiān)控，在監(jiān)控過(guò)程中發(fā)現(xiàn)監(jiān)控定值偏差較大或超出定值范圍，即發(fā)出異常告警。為風(fēng)機(jī)狀態(tài)檢修提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

3.5 定期檢修的時(shí)段性計(jì)算

統(tǒng)計(jì)設(shè)備定期檢修周期，設(shè)備在本次定期檢修工作完成后即展示下一周期定期檢修時(shí)間，提前告知維護(hù)人員下一定檢時(shí)間，為下次定檢做好準(zhǔn)備。

3.6 智能數(shù)據(jù)報(bào)表

將設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，并進(jìn)行篩選計(jì)算，將所需內(nèi)容已表格的形式進(jìn)行展示，應(yīng)用人員可選擇相應(yīng)的指標(biāo)及排列次序，提高統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)效率。

4 風(fēng)電場(chǎng)設(shè)備的全生命周期管理

通過(guò)對(duì)所有設(shè)備的數(shù)據(jù)采集，形成大數(shù)據(jù)積累?！按髷?shù)據(jù)”可以掌握任意一個(gè)風(fēng)電設(shè)備的“生、老、病、死”的所有數(shù)據(jù)信息。以風(fēng)電機(jī)組為例，從風(fēng)電機(jī)組的吊裝運(yùn)行后風(fēng)電機(jī)組即被大數(shù)據(jù)管控，可以記錄風(fēng)電機(jī)組在各風(fēng)速下的運(yùn)行狀況，風(fēng)電機(jī)組的每年的定檢周期，風(fēng)電機(jī)組何時(shí)發(fā)生故障，故障后進(jìn)行哪些處理，哪些元器件在何時(shí)被更換，直至這臺(tái)風(fēng)電機(jī)組服役期滿無(wú)法再運(yùn)行[4]。所有的數(shù)據(jù)將被一一記錄在案，為企業(yè)的管控決策提供相應(yīng)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

所記錄的信息將被一一分析處理，并進(jìn)行具體的分類(lèi)，根據(jù)風(fēng)電機(jī)組的歷年風(fēng)速情況，推測(cè)下一年度風(fēng)向及風(fēng)速走勢(shì)。可靠計(jì)算風(fēng)機(jī)性能衰減的幅度，從而制定風(fēng)電場(chǎng)的年度發(fā)電量計(jì)劃。綜合風(fēng)電機(jī)組的維護(hù)情況，科學(xué)的制定風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)電機(jī)組的定檢周期，利用風(fēng)電機(jī)組的故障情況，提出下一步風(fēng)電機(jī)組的備件儲(chǔ)備建議等等。即誰(shuí)的數(shù)據(jù)掌握的更多，更精準(zhǔn)，誰(shuí)的風(fēng)電場(chǎng)管控就更靈活。通過(guò)對(duì)風(fēng)電設(shè)備的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采集，對(duì)風(fēng)電場(chǎng)設(shè)備的“生、老、病、死”進(jìn)行記錄，掌握設(shè)備運(yùn)行的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，對(duì)設(shè)備實(shí)行全生命周期記錄管理，為后續(xù)的管理分析提供管理依據(jù)。

5 大數(shù)據(jù)的實(shí)際應(yīng)用及管控

通過(guò)對(duì)以上數(shù)據(jù)的采集、計(jì)算、分析，結(jié)合公司實(shí)際情況，制定相應(yīng)的管控模塊，將大數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為實(shí)實(shí)在在的管控手段提高工作效率。

5.1 故障預(yù)警分析及故障解決方案

大數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)將風(fēng)電機(jī)組的故障進(jìn)行整理分析，記錄設(shè)備損壞的周期、頻率，為設(shè)備的技改提供技術(shù)支持。通過(guò)手動(dòng)錄入故障處理的方式記錄每種故障的解決方案，故障越多記錄的解決方案就越多，通過(guò)多種故障搭配的分析，和解決方案的處理，形成故障分析解決方案，從經(jīng)驗(yàn)主義解決方案到數(shù)據(jù)判斷決絕方案，大大縮減故障處理時(shí)間。

該應(yīng)用還可做進(jìn)一步的延續(xù)，及在提供解決方案的同時(shí)，提供所需的物資、備件、工具清單，減少車(chē)輛、人員往返次數(shù)，提高故障處理效率。

5.2 風(fēng)機(jī)狀態(tài)檢修及定檢周期的合理化制定

通過(guò)采集風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)信息及定檢周期信息，將單純的周期性定檢檢修，演化成風(fēng)機(jī)狀態(tài)檢修，結(jié)合風(fēng)電機(jī)組在風(fēng)機(jī)定值變化對(duì)風(fēng)機(jī)造成的影響，判定風(fēng)電機(jī)組應(yīng)做那些維護(hù)，減少風(fēng)機(jī)定檢時(shí)長(zhǎng)，精準(zhǔn)定位維護(hù)內(nèi)容，提高風(fēng)機(jī)定檢水平。

5.3 風(fēng)電機(jī)組性能差異判定及發(fā)電量的預(yù)測(cè)

通過(guò)對(duì)每一臺(tái)風(fēng)電機(jī)組的功率曲線進(jìn)行計(jì)算機(jī)風(fēng)機(jī)年度風(fēng)速情況的分析統(tǒng)計(jì)，對(duì)風(fēng)機(jī)發(fā)電性能進(jìn)行排序，利用歷史年度風(fēng)速分布，對(duì)年度發(fā)電量進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)測(cè)。

此外，還可根據(jù)風(fēng)電機(jī)組的性能差異，安排風(fēng)電機(jī)組檢修、維護(hù)、故障處理的先后順序，達(dá)到年度發(fā)電量的最大化排布。

5.4 風(fēng)電機(jī)組群停群起的智能應(yīng)用

結(jié)合風(fēng)電場(chǎng)分功率預(yù)測(cè)系統(tǒng)，對(duì)風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)電機(jī)組啟動(dòng)、停機(jī)功能進(jìn)行優(yōu)化，從單純的等風(fēng)來(lái)，到優(yōu)化風(fēng)機(jī)啟動(dòng)，減少風(fēng)電機(jī)組空轉(zhuǎn)、偏航的自耗電。達(dá)到風(fēng)電機(jī)組經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的目的。

5.5 風(fēng)電機(jī)組物資訂購(gòu)建議

通過(guò)狀態(tài)檢修、設(shè)備損耗情況統(tǒng)計(jì)，大數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)將告知管控人員，備件損壞的頻率及庫(kù)存數(shù)量，為下一步備件采購(gòu)提出訂購(gòu)建議。于此同時(shí)，定檢年度消耗物資將被細(xì)化統(tǒng)計(jì)出來(lái)，使用時(shí)間及提前采購(gòu)預(yù)警將得到進(jìn)一步優(yōu)化，優(yōu)化物資存儲(chǔ)，減少資金積壓。

5.6 “生產(chǎn)營(yíng)銷(xiāo)一體化”平臺(tái)

將風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行監(jiān)管、風(fēng)電機(jī)組故障報(bào)警、風(fēng)電機(jī)組臺(tái)賬查詢、風(fēng)電機(jī)組故障處理手冊(cè)、風(fēng)電場(chǎng)物資資源共享、故障處理信息發(fā)布平臺(tái)、專家知識(shí)庫(kù)等生產(chǎn)信息與風(fēng)功率預(yù)測(cè)、AGC 限電指令、電網(wǎng)數(shù)據(jù)、對(duì)標(biāo)單位歷史及實(shí)時(shí)指標(biāo)等營(yíng)銷(xiāo)信息有效鏈接，搭建生產(chǎn)管理、市場(chǎng)營(yíng)銷(xiāo)、信息支持管理平臺(tái)，形成營(yíng)銷(xiāo)引領(lǐng)生產(chǎn)、信息支持為生產(chǎn)管理及市場(chǎng)營(yíng)銷(xiāo)增效提供支撐的管理體系。

6 大數(shù)據(jù)下的經(jīng)濟(jì)效益管控

在大數(shù)據(jù)實(shí)際應(yīng)用及管控下，提高工作效率及增加發(fā)電量即增加公司整體經(jīng)濟(jì)效益，主要體現(xiàn)在提升風(fēng)電機(jī)組發(fā)電量提升的效益管控，進(jìn)行庫(kù)存壓降減少資金占用，進(jìn)行年度發(fā)電能力預(yù)測(cè)及科學(xué)預(yù)計(jì)年度盈利水平，合理進(jìn)行狀態(tài)檢修達(dá)到效益最大化，科學(xué)進(jìn)行人員培訓(xùn)提升工作效率。

7 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)大數(shù)據(jù)的有效運(yùn)用，加強(qiáng)風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)維管理的智能化和精細(xì)化，從整體上推進(jìn)未來(lái)風(fēng)電場(chǎng)的穩(wěn)定發(fā)展。使風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)維管理工作的順利開(kāi)展，應(yīng)當(dāng)基于當(dāng)前風(fēng)電場(chǎng)的實(shí)際情況，加強(qiáng)風(fēng)電設(shè)備、技術(shù)及操作人員等方面的運(yùn)維管理，堅(jiān)持與時(shí)俱進(jìn)，充分發(fā)揮大數(shù)據(jù)在風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)維管理工作中的應(yīng)用價(jià)值，為企業(yè)潛能的發(fā)揮提供可靠的保障，推進(jìn)風(fēng)電事業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展。