2019年10月21-24日，2019北京国际风能大会暨展览会（CWP2019）在北京隆重召开，大会主题“风电助力‘十四五’能源高质量发展：绿色、低碳、可持续”。自2008年首次在北京举办以来，已连续举办11届，成为北京金秋十月国内外风电行业争相参与的年度盛会。
10月23日下午，举办了“智慧运维论坛——风电智慧运维实践”。
以下为发言内容：
杨鹤立：尊敬的各位来宾大家下午好，接下来由我给大家分享一下智慧技术多维度提升风场效能，接下来我会给大家简单分享一下东方风电智慧系统ipacom，是怎么构成，怎么设计的，以及我们怎么通过智慧技术多维度来提升风场效能的，首先是东方风电ipacom，我们是全球首家深度结合CPS信息物理系统、工业大数据和边缘机损理论方法统筹构建的风场智能感知、智能分析、智能控制、智能运营、智能运维一体化源端闭环解决方案，CPS现在大家已经很熟悉了，而其中提到工业大数据就是指以目标为导向的收敛式大数据分析，提到的边缘是指数据的源端，在这里风电行业主要是指风场端、风机端，我们整个系统将人工智能部署在的现场，让算法模型的分析结果在风场闭环，参与到风机的控制和风场的运维中去，这也是我们系统的一个特点，有别于传统的大数据平台和智慧化系统，可能需要将风场就地的数据上升到云端，通过云端大数据分析平台之后再产生结果，再反馈到风场来。整个系统的来源具有比较强大的能效提升能力和风场控制的闭环，和精准预警诊断能力，和整个风场运维的闭环，让整个风场可以更高效、更绿色、更可靠。本书由中国子技术标准化研究院与国内外优秀制造企业联合编写。
接下来看一下系统框架，我给大家简单分享一下，类似于整个行业趋势的智慧化风场一样，整个系统分为风场的现地系统、区域系统和远程系统，风场现地系统又有智慧风机和智慧场控构成，其中黄色部分智慧风机源端感知子系统和和智能控制子系统，源端控制系统实现风机端高频数采，以及先进的数据预处理能力，同时还具备一定的算力，可以让算法模型边缘化，而智能控制子系统就是将整个算法模型的结果和控制进行闭环，有效的参与了风机控制，实现风机调优以及最佳状态的实现。场控系统，包括了风场整个的监控方面的系统，还有整体风场群控、协调的系统，统以及部件诊断系统，和最终落实到运维方面运维决策系统，整个系统也是具备极大的网络安全的保障，通过专有的部件子模块来实现对外的数据输出，与那个数据系统进行交互，最终可以汇集到全球远程系统，区域系统和远程系统进行区域化运维的协调，同时整个远程系统可以提供数据分析、风场及建模以及诊断和评估，就是系统的远程升级功能。
接下来可以看一下可以为风场带来什么，可以让风场更加准确、更高效、更智慧、更安全、更便捷、更降本和更智能，其先进的依托毫秒级数据人工智能算法，主动预防率可以超过90%，定向数据获取和边缘计算能力有助于发电量提升，同时它打通了风场全部的系统，实现数据互联互通，将整个数据互联互通的结果可管理闭环，有效提升管理效能，同时它是基于linux操作系统以及硬件隔离，可以让风场和电网更加安全，同时也具备快速响应自研的能量管理系统，还有预测性运维排程计划，综合降低运维成本以及整个全套功能和风场管理控制的闭环，助力风场实现无人化和少人化。
接下来给大家分享一下智慧技术多维度，可以从这五个维度看一下，首先是安全，然后是风场增功，接下来是生产管理提效以及电网适应和和环境友好，我们先看一下安全，在电力行业安全是至关重要的，它是一切生产活动的前提，脱离了安全再谈增效、智慧化都是空谈，我们详细看一下安全又可以包括三个维度，包括人身、网络、设备安全，首先是人身安全，我们整个系统通过图像识别技术，多方面的保障整个风场和风场人员的安全，大家可以看一下第一张图，第一张图可以看到红框明显有一个可以识别出来的烟雾已经腾起来了，这是部署在大凉山的风机，自动识别到附近的异常情况，通过这个功能可以有效避免早期火灾情况，可以把火灾扑灭在萌芽状态，因为之前凉山也出现过火灾事故，影响挺大的。第二张图整个系统可以利用基于风机机舱内和塔机摄像头，可以做到人员的智能穿戴识别，是通过检测网络与风机网络连接完成的，以及最后一张图在风机和风场周边，布放安防摄像头，通过智能算法实现未授权人员进入的报警，这项功能就是为后面风场少人化和无人化基础功能。接下来我们看一下实时监测部分，整个系统通过对车辆和人员的实时定位及录像跟踪，实时掌握运维人员对台，提高应急反应速度，船舶AI识别，这主要是针对海上功能，让海上升压站及时掌握所有动态，以此做到船舶避撞，以及危险气象预警，通过对气象数据综合利用，预报极端天气状况出现，一个方面可以保障人员安全，另一方面结合我们自研的主动抗台风策略，有效保障风机安全，同时保证在台风期来的损耗，接下来是安全窗口期，结合数据对整体海上气象进行一个安全窗口的推荐，保障人员安全。
接下来看一下网络及数据安全，首先是网络，整个电力行业都需要严格遵循国家能源局电力监测系统安全防护总体方案，我们这个也不例外，通过硬件隔离做到了纵向认证、横向隔离、同时对数据进行加密以及外网访问白名单机制，有效访问安全，接下来是算法方面，我们整个系统的优势就是将算法模型和主要业务数据部署在风场，我相信这也是以后风电智能化的发展趋势，这样就可以有效保障数据不至于外发到外网，对业主来说数据全部属于业主，也没有被泄露或者是有什么大的安全风险，同时基于严格的分级权限管理，对登录所有账户都可以进行保障。接下来是风机设备安全方面，也是从三个维度来说一下，一个是风机状态监测，一个是风机预警风险以及健康度管理，首先是风机状态监测，我们在采集、分析和结果三个方面基于行业的需求出发，进行开发，然后自研的风机状态间的系统，在每个环节都是有其独特性，以叶片来说，通过声音、视频以及叶片净空多维度监测叶片情况，实时做出叶片客观的诊断，同时我们还基于先天的优势，将边缘采集系统的采集模式和整个风机主控系统进行实时化，极大的减少不稳定的情况导致的诊断分析不准确的情况出现。接下来是分析，整个系统提供丰富多样的分析功能，大家可以看一下表内列的各类分析功能都是我们所具备的。接下来是数据质量监测，可以通过识别传感器采集到的数据是否正常，主动将差数据和异常数据自动剔除，极大保障风险准确度，以及趋势分析和进行对标，第一张图趋势分析，第二张图是进行对标，可以明显看到图中有一些零星点，那是就是运行异常机组的特征参数，通过这些功能可以直观多维找出全场运行异常机组，然后再经过其他方面算法模型的分析结合人员排查来定位是不是真的出问题了。接下来是结果，整个系统具备实时在线，诊断分析的能力，各类大部件，而且诊断识别的失效模式以及故障都是很全面的，同时具备报告自动生成的能力，有别于脱离了传统的振动分析报告，需要由分析师定期编写的模式，这个功能也是在风场后服务阶段，可为业主节省大约的诊断服务费用。
接下来是状态预警分析，东方风电基于工业系统机理和数据共同建模，通过高质量多元数据AI算法，来实现设备预测性诊断，目前我们开发的预警诊断模型已经有90多个，前段时间乌兰察布标书招标对这方面也是有明确要求的，所以后面行业这也是业主比较关心的一个方面，整个系统可以做到超前预警、主动预防以及分析故障较精准的特点，可以看出图中是列出了部分已经稳定投运的算法模型，以及分析结果和判断趋势。接下来是健康管理控制，整个风机基于部件状态为体系建立的健康管理机制，可以有效评价机组到底是处于什么状态，而且是很准确可以评判出来，怎么做到，是基于20多个在线分析模型和目前开发90多个在线预警模型以及主控相关的信息，来三个维度评估机组的客观标准的健康度，有一套标准的体系来判断它是健康的，以及什么程度是亚健康，在出现亚健康情况时对它进一步管理，让它整体不至于进一步损耗，然后最终修复，呈现出满意的可用率和性能。接下来是整场增功方面，又可以分为单机发电量提升以及集群发电量提升，单机发电量提升可以从单机发电效率提升和单机运行时长提升，主要包括对风识别智能偏航、最优桨角智能识别实时修整变桨偏移以及最优CP跟踪，基于高频数据进行转速和转矩的最佳匹配，有效提高风能捕获率。在运行时间提升方面，基于机组整体的虚拟传感器以及冗余传感器进行智能容差，就是机组的自适应运行，同时结合暴风柔性控制、阵风控制，有效拓展机组的释放范围，以及机组具备全体系各个不同大部套的智能降耗管理机制，可以有效降低机组的自耗电。在集群发电量方面，整个集群通过集群推测、数据关联，最后做到参数的相关性评估，获得虚拟的传感器数值，通过虚拟传感器数值，可以让机群获得一些能力，超前对风、小风启机这两个综合起来可以减少整体的停机的时间，提高整体发电量，以及暴风提前回量，保证整个机群的安全，同时整个系统具备风场机群对标功能，将主要运行指标进行机群对标，以此识别低效率机组，挖掘其潜能，让其保证在贴近设计值的运行状态。
接下来是预测智能维护，大家可以看一下这个曲线，两个曲线，一个基于状态维修，一个故障的维修，所以我们基于运维系统，将它无缝对接，在线故障诊断和极端天气诊断，在故障发生之前进行运维，以此来提升单机发电量以及机组准备整体停机的倒计时，让运作人员知道机组在什么时间停机，以此提前准备人力和物力，减少机组停机的时间，智能化运维排程这是我们自研的核心排程算法，以此来增加排程准确率，给出最佳运维方案。它涵盖的元素包括人员、路线、备件、车辆、维修方案以及建议的工具等。接下来提效专题，包括四个方面，一个智慧运营、一个智慧运维，一个智能评估，最后是移动智能系统。智慧运营系统具备的系统工作台，是将整个ipacom系统所有系统糅合在一个控制界面里面，关键信息都会在里面监视，包括整个系统操作参数都会在里面，极大的减少现场运维人员的工作量，以及减少运维人员，区别于传统以往在升压站排一排屏幕那种形式，可能一两个屏幕就会完成这个工作了。接下来是智慧运维全体系，整个实施监督在线提醒以及区域性的统筹区域资源和智慧化运维排程，给出的排程建议，可以有效提高运维决策、效率以及运维决策的可靠性，以及工单自动化、流程化，同时具备东方风电9000多台风机运行经验的专家系统，给整个系统予以支持。还有全风场系统程序远程一键自动升级工程。接下来看一下智能评估体系，我们的评估体系从这几个方面进行的，运行状态评估、健康状态评估、运行经济性评估、风资源评估以及人力、资源需求评估，以此让管理人员来掌握整个风场的运营情况。同时将生产数据用多元数据分析工具，经过需求的数据分析模型，最终输出我们关心的指标，让整个风场运营情况透明化，也是为后续的机组设计以及运维决策以及最终人员和物件储备提供支撑。最后一个就是移动智能系统，运维监控风场全要素一览无余，可有效提高工作便捷性，这个也是无人值守、少人值守的基本功能。
接下来是整个系统的电网适应性，首先都离不开精准的分功预测，基于特别准确的预测性算法，和预测排程对风机未来状况的掌握情况，以及多维的气象数据做到精准预测，可以做到80%以上平均水平，个别风场可以达到90%，同时可以做到单功的分功预测，接下来看一下全场协同调控，基于多数据融合的先进管理模式，通过对风机、风场、变网侧运行数据的高效采集，以数据分析为先导，以先进的分配算法为依托，可实现风电场功率有效精准控制，具备对电网频率和电压波动的快速响应能力，整个系统有功调节能力可以做到0.5%，无功调节能力1兆以内，电压响应速度100毫秒以内，以及一次调频能力，现在可以做到5秒内调频到位，整个系统也在2018年经过测试实验，为全国首家通过国网电科院一字调频能力认定的系统，目前执行5秒的调频目标要求远远高于电网标准的12秒。最后就是环境友好方面，所有智能风机都离不开环境友好方面、绿色风电，整个机组通过传感器、逻辑、算法相结合，可以做到风电、低噪音以及风电光影无污染，这个也是分布式基础的功能。
最后我简单对整体效提升能做一个总结，东方风电3.2兆瓦系列、4兆瓦系列、4.5兆瓦系列，和海上7兆瓦、10兆瓦机组与ipacom深度融合，将机组做到发电量有效提升，以及更强电网适应性、更高效的运营管理、更精准的诊断预警以及更统筹的运维排程，并通过移动和远程操作极大提高整体运营效率，最终可为集中式风电、分布式风电、海上风电开发提供保障，同时可大大满足平价上网和后市场改造需求。之前提到那么多技术方面的手段，最终综合起来从五个方面可以做到这些，包括安全管理、生产管理、效能管理、健康管理、运维管理，综合起来可以将整个风场管理提高20%，发电量至少提高8%，运维成本至少降低10%，这是通过我们目前整个系统在2018年发布以来整体运行数据经过测算得到的。最后我想说的是东方风电愿与全行业共同携手，通过技术革新，共同开启智慧化时代，谢谢大家。
