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什么是海上智慧风电
海上智慧风电，是指智慧风电模式和技术手段在海上风电场的创新应用。与陆上风电场相比，海上风电场环境条件恶劣，可达性差，对提升风电智能感知、智能运维、智能控制、智能决策能力的需求更加迫切，同时也面临着更多的不确定性和技术难题，因此，海上智慧风电挑战与机遇并存。
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海上智慧风电建设面临的挑战
我国海上风电正处于快速发展期，根据国家能源局数据，截至2019年底，中国海上风电总装机量达到593万千瓦。可以预见，抢装潮过后，海上风电建设速度将有所减缓，视角将由建设转向运维，重点将由“保量”转向“提质”，因此，代表着降本增效、技术创新的智慧风电建设将成为各风电业主重点关注的发展方向。然而，进行智慧风电建设依然面临多种挑战。
1海上环境条件恶劣
与陆上风电相比，海上环境条件恶劣，为了保证发电小时数，风电场多选址在风大浪急风资源好的开阔海域。同时，海上风电场还需面临盐雾浓度高、湿度大、海生物附着，甚至风暴潮和台风等极端天气的挑战。恶劣的海上环境条件一方面会导致风电机组故障率升高，另一方面也限制了运维船舶出海和登靠基础，缩短了运维窗口期。
以福建区域为例，在十月份的大风期，某风电场可能一个月的运维窗口期仅有1～2天。在这种情况下，风电机组一旦故障停机，将较长时间无法进行维护。
因此，恶劣的海上环境对运维策略规划、运维技术人员、可达性及运维装备提出了更高的要求。对海上智慧风电建设来说，面临的挑战就是如何凭借数字化、智慧化的手段，提前实施主动运维，降低非窗口期的故障率，制定智能决策安排，充分利用有限的作业窗口期，提高出海运维效率，最终保障和提升海上风电场整体可利用率，实现海上风电的降本增效。
2高昂的运维成本
统计资料表明，陆上和海上风电机组的维护费用占到各自风场收入的10%～15% 和20%～35%左右。海上风电场的运维成本远远高于陆上风电场。
根据目前国内已建成的海上风电场运维情况看，海上运维工作量是陆上的2倍以上，海上风电场的运行维护费用大致为陆上费用的2～4倍，约占海上风电场全生命周期成本的20%。
从2014年开始，海上风电的电价补贴政策逐步调整，上网电价逐步下调，因此，即便在运维费用不变的情况下，运维支出占风电场营收的比重也会持续上升。
而且，此前由于风电的快速发展，风电业主主要聚焦于风电场的开发和建设，在运维方面关注度相对较低。虽然并网后5年内由风机厂家负责运维，但运维工作转交风电业主后，如不采取有效措施和办法，风电场运维将面临挑战，运维风险提升，运维费用将有所增长。
然而，风电业主企业在海上风电场投资建设之初便确定了运维定额，未考虑可能增长的运维费用。因此，面临以上所述的情况和不确定性，海上智慧风电的建设面临的挑战就是，如何发挥智慧风电大数据和云计算等技术优势，弥补现场运维人员操作经验的相对缺乏和不足，利用有限的海上风电运维资金，降低隐患发生率，保障海上风电场收益。
3风电场实际可利用率有待提高
中国海上风电行业实现近10年快速发展，风电机组功率由最初的3MW～4MW级，提升至目前多家的5MW～6MW级，甚至8MW～10MW级，这样的机组迭代更新速度一定程度上也将导致机组很多方面不成熟。新型机组未经长期样机验证直接投入大规模使用，可能导致故障率高，降低实际可利用率。
同时，海底电缆作为海上风电场电能输送通道，其安全可靠运行对海上风电场系统的安全运行至关重要。海缆隐患可能来自海缆附件故障（例如终端安装不当、接头未处理好等）或外力因素（锚害、暴力施工等）造成的损伤，也可能来自坠落物、紧急落锚或拖拽、渔业活动。国内海上风电专注于快速建设，海缆缺少检查和关注，可能对风电场可利用率带来不确定性。
目前，海上风电运维经验缺乏，运维模式还不成熟、运维相关标准缺乏、智能化程度低、预防/主动维护少，也没有形成有效的运行维护策略，导致风电场实际可利用率低于预期。
对海上智慧风电建设来说，在此方面面临的挑战就是，如何利用智能监测、状态跟踪与故障预判、数字孪生等技术手段，降低机组、海缆和运维等方面的不确定性，提高风电场全系统在全生命周期下的可靠性，提升海上风电场的可利用率。
4海上通信问题
我国海上风电由最初的潮间带、潮下带，逐步发展到近海和深海区域，例如目前国内离岸最远的华能大丰一期30万千瓦海上风电场中心离岸距离约55千米（约30海里）。由于海上风电场离岸距离越来越大，困扰海上风电的通信问题愈发明显。目前，海上通信方式较为单一，尤其是远距离风电场，较多依赖光纤通信。
畅通连续的海上通信对海上风电场十分重要，风机正常运转需要实时连续的监测数据，当通信中断时，风机将停止运行，造成经济损失。同时，风电场数据传输、人员及船舶定位等功能实现需要以海上通信为基础。
在海上智慧风电建设中，面临的挑战是如何建设安全可靠的通信网络，从而满足大数据、高质量、远距离通信传输需求。
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海上智慧风电的机遇
机遇与挑战并存,困难和希望同在。我们不能只悲观地看到挑战，而忽略蕴含的机遇，挑战前所未有，机遇唾手可得。千尧科技认为，海上智慧风电的机遇至少体现在以下五个方面。
1海上风电规模化开发便于做智慧化布局
相对于陆上风电场，单个海上风电场装机容量较大，一般在100MW以上。同时，海上风电场投资成本更高，一般是陆地风电场的两倍甚至三倍。
由于规模效应，规模越大的风电场，智慧风电建设单位千瓦投资成本越低。对比陆上风电场，海上风电大投资的特点也决定了智慧风电建设成本所占风电场投资比重要小很多。因此，海上风电大容量大投资的特点非常便于做智慧化布局。
2区域集中的海上风电场便于运维资源共享和智慧平台调度
相比于陆上风电散布在沙漠、平原和山区等地，海上风电区域分布相对集中，而且几乎没有其他因素影响，方便规模化开发。以江苏为例，其海域面积内集中规划了14750MW容量的海上风电场，且单个风电场容量均在100MW以上。
如此集中的大规模的海上风电场，可以充分利用智慧风电大数据和云计算等技术，将区域内的运维资源集中，共享调配、统一调度，规划出最优的运维方案，降低运维成本，充分发挥智慧风电的优势。
3大型风电业主具备将线下业务转化为线上业务的先天优势
与陆上风电相比，海上风电的技术壁垒更高，资金投资量大，周期长，投资者基本上是实力雄厚的央企、国企等大型风电业主。根据统计资料，三峡集团、中广核、国电投、国能投等传统电力风电企业占据海上风电资源的半壁江山，见下图。截至2019年底，海上风电开发商已并网容量前三的分别为国能投、国电投以及三峡集团，累计装机容量分别为1734.9MW、800MW、593.9MW。
大型业主企业下属大量的海上风电资源，为了方便管理和统一监控，具备天然的智能化驱动力。区域大范围的海上风电资源也具备将线下业务转化为线上业务的先天优势，海上智慧风电带来的优势将通过规模化效应更加放大地展现出来。
目前部分业主智慧风电建设计划已提上日程，如国家能源集团2018年提出建设“智慧能源”企业，并计划推进智慧风电试点建设。
4海上智慧风电与智慧海洋共同建设发挥协同优势
智慧海洋是应用互联网、大数据、云计算等新一代通信技术，实现对各类海洋资源的全面整合集成和深度融合，实现对海洋资源环境状况、开发利用水平和综合管理能力的全面感知、信息的广泛互联和系统服务的协同智能，是利用信息化技术提升国家海洋综合实力的手段。
结合智慧海洋的含义和内容不难发现，智慧海洋与海上智慧风电所依靠的技术重合度较高，智慧海洋收集的海洋数据满足了智慧风电的需求。目前，两者正处在同步建设之中。在建设过程中统筹规划智慧海洋和智慧风电，合理利用资源，避免重复建设。海上风电的建设天然地将电力和通信延伸到海洋中，为海洋监测设备提供可靠的电力和通信；智慧海洋获取的监测数据可以为海上风电安全运行提供支持。因此海上智慧风电与智慧海洋可以发挥协同优势，相互促进、共同建设、协同发展，实现降本增效。
5海上升压站对智能化装备和系统的需求迫切
作为海上风电电力输出的关键设备，海上升压站至关重要，其高可靠性需通过不间断地监控和高频率的巡检实现。但是海上环境恶劣，运维窗口期短，且海上升压站属于无人设施，运维人员无法常驻。解决这一矛盾的首选办法就是利用智慧风的手段对海上升压站进行智能化监控和无人巡检，保障海上升压站的安全。因此，海上升压站对智能化装备和系统的需求极其迫切，是进行智慧风电建设的重要驱动力。
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结语
海上智慧风电是未来海上风电发展的必然趋势，是海上风电产业升级的必然成果，千尧科技已看到海上智慧风电即将展开的一幅宏大繁荣的图景，遍地开花，硕果累累。所有当前的机遇，都将成为海上智慧风电腾飞的翅膀，所有现阶段面临的挑战，都将会成为承托翅膀的疾风。
