中央紀(jì)委國家監(jiān)委網(wǎng)站 王雅慧

圖為如東H14海上風(fēng)電場的風(fēng)機(jī)及海上升壓站平臺。(資料圖片)

圖為如東H14海上風(fēng)電場的工作人員通過智能化管理平臺對風(fēng)電場進(jìn)行監(jiān)測分析。(資料圖片)

12月19日，江蘇近海海域，一臺臺嶄新的“大風(fēng)車”在海風(fēng)中徐徐轉(zhuǎn)動，白色的葉片與藍(lán)色的大海相映成趣，標(biāo)志著國內(nèi)又一座數(shù)字化智慧型風(fēng)電場——中國綠發(fā)江蘇如東H14海上風(fēng)電場已全面完工，開始并網(wǎng)發(fā)電。

所謂智慧型風(fēng)電場，顧名思義，就是像人一樣具備感知能力、分析能力，乃至決策能力的風(fēng)電場。在大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等新興技術(shù)的支撐下，風(fēng)電場不僅有敏銳的“五官”，更有聰明的“大腦”。

作為國內(nèi)首個全生命周期數(shù)字化智慧型海上風(fēng)電場，H14海上風(fēng)電場從前期規(guī)劃設(shè)計(jì)、工程建造到后期運(yùn)維，整個過程均實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化和智能化，并創(chuàng)造了國內(nèi)海上風(fēng)電行業(yè)首個“超視距”微波通訊系統(tǒng)、國內(nèi)首個基于北斗定位的人員跟蹤和落水輔助救援系統(tǒng)等多個國內(nèi)第一。

隨著我國經(jīng)濟(jì)社會邁入高質(zhì)量發(fā)展，清潔低碳的新能源已然成為未來能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展方向。智慧型風(fēng)電場的出現(xiàn)，為新能源發(fā)展帶來一種智能高效的全新模式。如東H14海上風(fēng)電場正式運(yùn)行后預(yù)計(jì)年上網(wǎng)電量5.6億千瓦時(shí)，每年可節(jié)約標(biāo)煤約17.6萬噸，減排二氧化碳46.6萬噸。

具有感知力的風(fēng)機(jī)

“大風(fēng)車”是風(fēng)電場的標(biāo)志，也是發(fā)電的主力設(shè)備。海上風(fēng)電場一般建在離岸數(shù)公里乃至數(shù)十公里外的海上，風(fēng)機(jī)分布分散，既要保證24小時(shí)不間歇運(yùn)轉(zhuǎn)，還要應(yīng)對海上變幻莫測的環(huán)境挑戰(zhàn)，維護(hù)起來并不容易。

過去，風(fēng)電機(jī)組沒有感知力，遇到外來狀況不會應(yīng)對，而智能風(fēng)電場的一個重要特點(diǎn)，就是賦予了風(fēng)機(jī)自主感知、分析和決策的能力，使機(jī)組能準(zhǔn)確掌握自身狀態(tài)和外部環(huán)境，進(jìn)行自我調(diào)整，始終保持最佳工作狀態(tài)。這種會感知的智能風(fēng)機(jī)，進(jìn)一步提升了海上風(fēng)電場運(yùn)行的可靠性和安全性。

如東H14海上風(fēng)電場共有50臺風(fēng)電機(jī)組，每一臺都能聽會看，可感可控。這種感知能力，源于分布在機(jī)組上的各種先進(jìn)傳感器。

“傳感器對風(fēng)電機(jī)組所處的環(huán)境、狀態(tài)、行為進(jìn)行全方位、深層次的獲取。通過豐富的數(shù)據(jù)獲取，為智能風(fēng)機(jī)的管理和控制提供準(zhǔn)確有效的數(shù)據(jù)輸入。除常規(guī)的風(fēng)速風(fēng)向、溫濕度、振動等傳感器之外，風(fēng)場還安裝了葉片振動監(jiān)測系統(tǒng)、傳動鏈振動監(jiān)測系統(tǒng)等各類智能傳感器系統(tǒng)。大規(guī)模傳感器的應(yīng)用，構(gòu)成智能風(fēng)機(jī)的眼睛、耳朵和神經(jīng)感知末梢，實(shí)時(shí)傳輸著風(fēng)電場的各項(xiàng)身體健康指標(biāo)。”如東H14海上風(fēng)電場檢修班長王均平負(fù)責(zé)風(fēng)機(jī)的維護(hù)，他告訴筆者，通過傳感器實(shí)時(shí)收集數(shù)據(jù)，運(yùn)維人員不僅可以實(shí)現(xiàn)對風(fēng)機(jī)的事后故障處理，還可以實(shí)現(xiàn)事前的預(yù)測調(diào)整。

“我們結(jié)合海洋氣象分析系統(tǒng)，根據(jù)精確到每一臺風(fēng)機(jī)的風(fēng)速、溫度、風(fēng)向等實(shí)時(shí)氣象信息及氣象預(yù)報(bào)，對每臺風(fēng)機(jī)的當(dāng)前及預(yù)測功率進(jìn)行設(shè)定，根據(jù)風(fēng)場的環(huán)境變化實(shí)時(shí)、科學(xué)地調(diào)整風(fēng)機(jī)狀態(tài)。”王均平表示。

筆者了解到，目前，如東H14海上風(fēng)電場約有上萬個傳感器，形成了一個完整的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。除風(fēng)機(jī)外，風(fēng)電場還對另外三個海上設(shè)備——風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)、升壓站和海纜進(jìn)行了監(jiān)測。海纜通過其自帶的光纖作為傳感器，可以實(shí)現(xiàn)對纜表溫度狀態(tài)、纜芯溫度狀態(tài)等的實(shí)時(shí)監(jiān)控，同時(shí)設(shè)定海纜左右500m內(nèi)為安全警戒區(qū)，一旦船舶進(jìn)入，會立即告警，運(yùn)維人員也可以通過后臺系統(tǒng)直接對船舶進(jìn)行通話，實(shí)現(xiàn)全方位監(jiān)控。

讓數(shù)據(jù)會“說話”

數(shù)據(jù)是風(fēng)電場的重要戰(zhàn)略資產(chǎn)，也是決策依據(jù)。如東H14海上風(fēng)電場場長裴波表示：“對一個智能型風(fēng)電場而言，智能的系統(tǒng)只是手段和框架，真正靈魂是數(shù)據(jù)。脫離數(shù)據(jù)的智能化只能是空中樓閣。正是基于這個理念，如東H14海上風(fēng)電場在規(guī)劃和建設(shè)的時(shí)候就重點(diǎn)考慮了包括生產(chǎn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、海洋氣象數(shù)據(jù)、船只通航數(shù)據(jù)等在內(nèi)的各項(xiàng)數(shù)據(jù)接入。”

在如東H14海上風(fēng)電場，遍布風(fēng)場的上萬個測點(diǎn)每天都將各項(xiàng)數(shù)據(jù)傳送給陸上集控中心，同時(shí)，互聯(lián)網(wǎng)也會實(shí)時(shí)提供氣象、海象等各類公共數(shù)字資源。這些數(shù)據(jù)中，藏著風(fēng)電場當(dāng)前及未來運(yùn)行的各種規(guī)律、各項(xiàng)問題，如何把這些問題分析出來，形成有用決策，是關(guān)鍵所在。

“如東H14海上風(fēng)電場是‘有思想、會思考’的風(fēng)電場，這種思考能力在于對數(shù)據(jù)的處理應(yīng)用，而不僅僅是對于數(shù)據(jù)的采集。測點(diǎn)已經(jīng)把數(shù)據(jù)信息貢獻(xiàn)給我們了，我們需要能吸收到這些信息，并加以應(yīng)用。比如將風(fēng)、溫度等各方面的數(shù)據(jù)結(jié)合起來，來推斷這個設(shè)備可能會出現(xiàn)什么狀況以及風(fēng)電場未來的一些效益。這是我們理念的領(lǐng)先之處。”如東H14海上風(fēng)電場的設(shè)計(jì)單位——華東勘測設(shè)計(jì)研究院的工程師袁建平表示。

有人形象地將風(fēng)電場對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析應(yīng)用的過程稱為“讓數(shù)據(jù)‘說話’”。為了實(shí)現(xiàn)這個功能，設(shè)計(jì)人員為風(fēng)電場設(shè)計(jì)了一個智能“大腦”——智能化管理平臺。

袁建平介紹：“風(fēng)機(jī)等設(shè)備將數(shù)據(jù)傳輸給智能化管理平臺之后，平臺會對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行‘清洗’、梳理、分析，通過數(shù)據(jù)模型進(jìn)行數(shù)據(jù)應(yīng)用，形成了看得懂的結(jié)論，對未來可能發(fā)生的故障進(jìn)行診斷判斷，為決策提供幫助，使海上風(fēng)電場從被動運(yùn)維轉(zhuǎn)向防患于未然的主動運(yùn)維。”

具體來說，數(shù)據(jù)中臺以項(xiàng)目海洋氣象數(shù)據(jù)、設(shè)備監(jiān)測數(shù)據(jù)等關(guān)鍵數(shù)據(jù)為核心，完成數(shù)據(jù)的統(tǒng)一匯聚，安全存儲，為海量數(shù)據(jù)的快速處理和價(jià)值挖掘奠定基礎(chǔ);一體化協(xié)同采集平臺通過系統(tǒng)集成優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)全站信息的統(tǒng)一接入、統(tǒng)一存儲和統(tǒng)一展示;而基于大數(shù)據(jù)分析的運(yùn)維決策平臺則通過對設(shè)備、氣象、發(fā)電量等的數(shù)據(jù)分析，形成專家知識庫，構(gòu)建風(fēng)電場健康度算法模型，分析損失電量原因、評估低效風(fēng)機(jī)，實(shí)現(xiàn)預(yù)防性維護(hù)，降低運(yùn)維成本。

最能凸顯“智能”二字的，是這一平臺不僅能夠提前發(fā)現(xiàn)或預(yù)判一些可能發(fā)生的問題，還知道如何對相關(guān)設(shè)備發(fā)出的告警進(jìn)行處理，這讓風(fēng)電場有了一個自我防衛(wèi)的能力。此外，平臺還像人的大腦一樣，具備學(xué)習(xí)能力，可以隨著時(shí)間的積累越來越成熟。

可視化的三維數(shù)字風(fēng)電場

如東H14海上風(fēng)電場是國內(nèi)首個全生命周期數(shù)字化智慧型海上風(fēng)電場。如果將風(fēng)電場比作一個人，“全生命周期”就是一個人的一生。

對此，如東H14海上風(fēng)電場副場長郭禎作了更專業(yè)的解釋：“一個風(fēng)電場的全生命周期包含了規(guī)劃設(shè)計(jì)、工程建設(shè)、風(fēng)電場運(yùn)維三個階段，我們這個風(fēng)電場之所以稱為國內(nèi)首個全生命周期數(shù)字化智慧型的海上風(fēng)電場，是因?yàn)槲覀冇脭?shù)字化、智慧化的方式將這三個階段有機(jī)串聯(lián)在了一起，實(shí)現(xiàn)了項(xiàng)目工程科學(xué)建設(shè)、發(fā)電提前預(yù)測預(yù)判、統(tǒng)一運(yùn)行監(jiān)控、統(tǒng)一調(diào)度指揮、統(tǒng)一數(shù)據(jù)管理等目標(biāo)。”

與陸上風(fēng)電場相比，海上風(fēng)電場具有不占用土地資源、風(fēng)速更高等眾多優(yōu)點(diǎn)，但建設(shè)的技術(shù)難度也更大，建設(shè)成本一般是陸上風(fēng)電場的2-3倍。為了更好地實(shí)現(xiàn)智慧型風(fēng)電場的建設(shè)，如東H14海上風(fēng)電場的設(shè)計(jì)建造單位從建設(shè)之初就運(yùn)用了數(shù)字化的先進(jìn)理念和技術(shù)。

如東H14海上風(fēng)電場是國內(nèi)第一個基于BIM技術(shù)的數(shù)字孿生海上風(fēng)電場。BIM技術(shù)的優(yōu)勢在于可視化。

筆者了解到，以前，建設(shè)方拿到施工圖紙，只能看到各個構(gòu)件信息的二維平面繪制，其真正的構(gòu)造形式就需要建設(shè)人員去自行想象了。而在如東H14海上風(fēng)電場的建設(shè)階段，工作人員將風(fēng)電場所有設(shè)備進(jìn)行了數(shù)字化標(biāo)識，構(gòu)建出風(fēng)電場三維數(shù)字化模型，最終將物理風(fēng)電場完全以數(shù)字化形態(tài)呈現(xiàn)，同時(shí)利用VR、AR等技術(shù)建立出一個虛擬的海上風(fēng)電場3D演示系統(tǒng)。

通過三維時(shí)空展示，如東H14海上風(fēng)電場實(shí)現(xiàn)了人員、船只、質(zhì)量、進(jìn)度、安全等的可視化管理，這種管理不僅在建設(shè)時(shí)期可以更加精確地規(guī)劃施工組織設(shè)計(jì)及資源配置，在之后的運(yùn)維期也可以實(shí)現(xiàn)風(fēng)電場的安全管控。

少人化、無人化成為趨勢

風(fēng)電場大多地處偏遠(yuǎn)，在日常運(yùn)營維護(hù)中效率低且安全性不高，利用數(shù)字化技術(shù)可以有效提高風(fēng)電場工作效率，減少人員投入。有專家表示，未來，少人化乃至無人化將成為智慧型風(fēng)電場的發(fā)展趨勢。

針對海上環(huán)境復(fù)雜、海上升壓站平臺無人值班的特點(diǎn)，如東H14海上風(fēng)電場在一些主要區(qū)域設(shè)置了智能巡檢。“我們利用現(xiàn)有的監(jiān)測裝置，通過對各監(jiān)測點(diǎn)、監(jiān)測數(shù)據(jù)的有機(jī)融合與分析，實(shí)現(xiàn)了對重要設(shè)備、關(guān)鍵部位運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)測。后期增設(shè)無人機(jī)、巡檢機(jī)器人加以輔助，實(shí)現(xiàn)了風(fēng)電場的無人巡檢、智能巡檢。”如東H14海上風(fēng)電場主值班員任云鶴表示。

在移動通信技術(shù)和智能手機(jī)基本普及的今天，移動應(yīng)用也成為智能型風(fēng)電場中不可或缺的運(yùn)維方式。在如東H14海上風(fēng)電場運(yùn)維人員的手機(jī)APP里，筆者看到了一個個實(shí)時(shí)在線的監(jiān)測數(shù)據(jù)。任云鶴說：“現(xiàn)在，空間上的距離已經(jīng)不是問題。我們把涵蓋工程建設(shè)、運(yùn)行管理、日常管理全生命周期的功能通通納入到這部小小的手機(jī)中，凡是電腦上能看到的，手機(jī)上也都可以實(shí)時(shí)查詢。就算是人在家里，各種在線監(jiān)測數(shù)據(jù)還有風(fēng)機(jī)實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)都一覽無余。”

更便捷的是，這些移動應(yīng)對可以針對不同權(quán)限的用戶，實(shí)現(xiàn)從建設(shè)期到運(yùn)維期各項(xiàng)業(yè)務(wù)的分類操作管理、交互通信及數(shù)據(jù)報(bào)表生成。

“通過手機(jī)APP，我們可以在風(fēng)電場現(xiàn)場通過掃描風(fēng)機(jī)、電氣設(shè)備的二維碼，進(jìn)行設(shè)備檢修，包括現(xiàn)場開具電子票、缺陷單等等，極大方便了我們?nèi)粘５倪\(yùn)檢工作。”如東H14海上風(fēng)電場值班員王嘉樺說。

在安全保障方面，如東H14海上風(fēng)電場安裝了“超視距”微波通訊系統(tǒng)以及基于北斗定位的人員跟蹤和落水輔助救援系統(tǒng)。

袁建平介紹：“以前，我們出海離岸五公里后就失聯(lián)了，什么信號都沒有。陸上集控中心不知道工作人員在哪個位置，工作人員也無法跟陸上集控中心進(jìn)行溝通和對接?，F(xiàn)在，微波通訊系統(tǒng)可以把信號從陸上向海里延伸50公里。北斗技術(shù)可實(shí)現(xiàn)人員的高頻位置發(fā)送，在有工作人員落水情況下還能為管理者提供快速救援方案。”

“數(shù)字化、智能化技術(shù)大大減少了人員投入，目前海上風(fēng)電場除了必要的檢修人員外，其他的基本不需要了。”袁建平說。