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“无人风场”未来可期 风电智能化时代开启
2018-10-15

来源:能源杂志  作者:周晓兰  2018/10/15
北极星风力发电网讯:2018年风电产业发展进入快车道,海上风电和分散式风电的加速发展更是推动了风电智能化时代开启。
近年来,我国风电产业取得了瞩目的成就,在各发电装机容量所占比重稳步提升。目前中国风电新增装机容量和累计装机容量都均已稳居世界第一,2017年,累计风电装机容量在全球份额中约占35%。

据相关数据显示,在发电量方面,风力发电量从2007年的56亿千瓦时发展到2017年3057亿千瓦时,年均增长率达到49.18%。

2018年风电产业发展进入快车道,摆脱了之前低迷的状态。海上风电快速发展,分散式风电或将成为下一个“希望的田野”。无论是海上风电还是分散式风电的发展都对风机以及后市场运维提出了更加严格的要求,为解决种种难题,智能化成为风电发展的新趋势。

当风机变得智能

风电机组智能化已经成为行业发展的方向,为应对未来行业需求,应对分散式及海上风电发展趋势,多家公司都已陆续开展低风速区域陆上和海上大兆瓦智能机组的技术研究,以信息化创新设计研发体系,致力提升风机的智能化水平,提高风机信息技术含量。
远景能源副总裁王晓宇说:“未来的风机一定要加上眼睛、耳朵,有大脑会思考。”远景作为全球首个提出智能风机概念的公司,一直以来致力于智能风机的研发升级,不断赋予智能风机新的内涵。

通过对光学组件到DSB电路的研发,远景能源研发出一款可以自家量产的雷达,结合其轮毂,通过一个激光头就可以借助风轮的旋转扫描100多个风轮平面上的点,通过这样的方式可以取得了整个风轮平面100多个点的采样信息,获得立体空间风速的采样。

叶片是风机重要的组成部分,在风机向着智能化转变的时候,叶片自然不甘落后。据王晓宇介绍,智能叶片可以在任何时间点、任何方位角知道叶片的形变,然后根据形变知道风轮扫过塔筒时候的整个距离。智能叶片的根部还有传感设备震动设备位移设备,不仅可以还原叶根的受力,还可以依据图像处理技术进行还原,在叶片上涂装一些特殊涂料,在真实现场可以通过计算机模拟,随时可以检测整个叶片的动态性状。这样既可以对叶片的健康状况做到实时监测,又可以避免有问题的叶片继续运行带来的更大损伤。

风机智能技术在塔筒中也有所体现,通过高精度惯导技术可以精确还原塔筒位移,通过动态静态位移可以知道塔筒基础的沉降、随时的变形量,也可以据此了解塔筒的受力情况,在塔筒出现问题前就做出相应的补救措施。

如今海上风电发展步伐加快,而在海上风电建设中,风机的机位排布将会对项目的全生命周期产生重要影响,传统的海上风电机位排布是基于经验公式进行手动排布,这一方法存在致命的缺点:无法精准描述尾流场分布以及全生命周期风向变化。然而这两个因素是影响发电量的关键,可能会造成重大损失。

为促进海上风电健康发展,明阳智能创新研发了海上机位智能优化模块,以全生命周期机位优化策略为指导,基于多重变量嵌套迭代遍历寻优方式、先进的尾流计算模型,实现对上万种机位排布方案快速寻优,破解造成发电量损失的难题,一举打破传统机位排布带来的弊端。

有人预言分散式风电会是风电行业的下一片“蓝海”,但发展至今,分散式风电所带来的“低风速”问题仍旧是一大困扰。据了解,目前已经有智能中型风机与大型风机采用一致标准。不仅配备了远程监控系统,还采用永磁同步发电机配合内部先进技术,大大提高了智能中型风机的安全性。

“无人风场”未来可期

风电场大多地处偏远,风机分散,在日常运营维护中效率低且安全性不高,因此实现智能化可以有效提高风场工作效率。记者发现当前智慧风场的建设都离不开集控中心,通过对风场进行集中管理,从而减少了运维人员的数目及工作量。
智慧风场可以综合运用“互联网+”、大数据以及云平台等技术,以集控数据平台为基础,全面开展大数据分析工作,进而查找风机缺陷,开展风机故障提前管控,实施主动运维。

在智慧风场建设中,各家企业侧重点有所不同。有的企业更注重故障预警。防范于未然,首先需要采集并建立庞大的数据库,并具备一定的建模分析能力,然后对数据进行智能化分析,可以对当前的风机状态作出故障预警判断,从而减少风场损失。有的企业则更加注重人员的精简,意图打造“无人风场”,借助人工智能,运用机器人巡检,极大地提高了工作效率。

有业内人士曾在谈到风电信息化、智慧化建设时说:

“在区域公司、省会城市建立一些省级监控中心,通过远程监控、数据分析等功能实现对远端风电场统一管理、统一运行维护,达到省公司、区域公司提升管理水平,合理优化资源调度问题,提高设备运行效率,包括联合储备等功能,降低远程的运维成本,实现风电场的少人、无人值守。”

大唐赤峰分公司作为行业内首家建成拥有调度权的集控中心的公司,已经率先实现了风电场“无人值班、少人值守、集中监控”模式。

在集控中心当值的值班长曾向记者介绍:“集控中心节约了各风电场40%运行人员数量,将部分运行工作业务突出的人员调入集控中心,其它人员全部投入到风电场设备检修工作。”风电场的“少人值守”模式得到了良好实践。

在风场的日常检修工作中,“无人机”也起到了十分重要的作用。记者在风场观看了无人机的巡检过程,由两名工作人员在地面遥控操作,无人机可到达与风机相同乃至更高的高度,通过搭载的相机观察记录风机状态并回传给检修工作人员,由无人机回传的图像清晰,方便检修人员展开工作。

随着智慧风场的逐步建设,集控中心的运作日渐成熟,风场的安全管理水平及效率得到提升,将逐步实现少人、无人的值守模式,降低运维成本。