图为如东H14海上风电场的风机及海上升压站平台
图为如东H14海上风电场的工作人员通过智能化管理平台对风电场进行监测分析
12月19日，江苏近海海域，一台台崭新的“大风车”在海风中徐徐转动，白色的叶片与蓝色的大海相映成趣，标志着国内又一座数字化智慧型风电场——中国绿发江苏如东H14海上风电场已全面完工，开始并网发电。
所谓智慧型风电场，顾名思义，就是像人一样具备感知能力、分析能力，乃至决策能力的风电场。在大数据、云计算、物联网、人工智能等新兴技术的支撑下，风电场不仅有敏锐的“五官”，更有聪明的“大脑”。
作为国内首个全生命周期数字化智慧型海上风电场，H14海上风电场从前期规划设计、工程建造到后期运维，整个过程均实现了数字化和智能化，并创造了国内海上风电行业首个“超视距”微波通讯系统、国内首个基于北斗定位的人员跟踪和落水辅助救援系统等多个国内第一。
随着我国经济社会迈入高质量发展，清洁低碳的新能源已然成为未来能源产业的发展方向。智慧型风电场的出现，为新能源发展带来一种智能高效的全新模式。如东H14海上风电场正式运行后预计年上网电量5.6亿千瓦时，每年可节约标煤约17.6万吨，减排二氧化碳46.6万吨。
具有感知力的风机
“大风车”是风电场的标志，也是发电的主力设备。海上风电场一般建在离岸数公里乃至数十公里外的海上，风机分布分散，既要保证24小时不间歇运转，还要应对海上变幻莫测的环境挑战，维护起来并不容易。
过去，风电机组没有感知力，遇到外来状况不会应对，而智能风电场的一个重要特点，就是赋予了风机自主感知、分析和决策的能力，使机组能准确掌握自身状态和外部环境，进行自我调整，始终保持最佳工作状态。这种会感知的智能风机，进一步提升了海上风电场运行的可靠性和安全性。
如东H14海上风电场共有50台风电机组，每一台都能听会看，可感可控。这种感知能力，源于分布在机组上的各种先进传感器。
“传感器对风电机组所处的环境、状态、行为进行全方位、深层次的获取。通过丰富的数据获取，为智能风机的管理和控制提供准确有效的数据输入。除常规的风速风向、温湿度、振动等传感器之外，风场还安装了叶片振动监测系统、传动链振动监测系统等各类智能传感器系统。大规模传感器的应用，构成智能风机的眼睛、耳朵和神经感知末梢，实时传输着风电场的各项身体健康指标。”如东H14海上风电场检修班长王均平负责风机的维护，他告诉笔者，通过传感器实时收集数据，运维人员不仅可以实现对风机的事后故障处理，还可以实现事前的预测调整。
“我们结合海洋气象分析系统，根据精确到每一台风机的风速、温度、风向等实时气象信息及气象预报，对每台风机的当前及预测功率进行设定，根据风场的环境变化实时、科学地调整风机状态。”王均平表示。
笔者了解到，目前，如东H14海上风电场约有上万个传感器，形成了一个完整的神经网络系统。除风机外，风电场还对另外三个海上设备——风机基础、升压站和海缆进行了监测。海缆通过其自带的光纤作为传感器，可以实现对缆表温度状态、缆芯温度状态等的实时监控，同时设定海缆左右500m内为安全警戒区，一旦船舶进入，会立即告警，运维人员也可以通过后台系统直接对船舶进行通话，实现全方位监控。
让数据会“说话”
数据是风电场的重要战略资产，也是决策依据。如东H14海上风电场场长裴波表示：“对一个智能型风电场而言，智能的系统只是手段和框架，真正灵魂是数据。脱离数据的智能化只能是空中楼阁。正是基于这个理念，如东H14海上风电场在规划和建设的时候就重点考虑了包括生产实时数据、海洋气象数据、船只通航数据等在内的各项数据接入。”
在如东H14海上风电场，遍布风场的上万个测点每天都将各项数据传送给陆上集控中心，同时，互联网也会实时提供气象、海象等各类公共数字资源。这些数据中，藏着风电场当前及未来运行的各种规律、各项问题，如何把这些问题分析出来，形成有用决策，是关键所在。
“如东H14海上风电场是‘有思想、会思考’的风电场，这种思考能力在于对数据的处理应用，而不仅仅是对于数据的采集。测点已经把数据信息贡献给我们了，我们需要能吸收到这些信息，并加以应用。比如将风、温度等各方面的数据结合起来，来推断这个设备可能会出现什么状况以及风电场未来的一些效益。这是我们理念的领先之处。”如东H14海上风电场的设计单位——华东勘测设计研究院的工程师袁建平表示。
有人形象地将风电场对数据进行分析应用的过程称为“让数据‘说话’”。为了实现这个功能，设计人员为风电场设计了一个智能“大脑”——智能化管理平台。
袁建平介绍：“风机等设备将数据传输给智能化管理平台之后，平台会对这些数据进行‘清洗’、梳理、分析，通过数据模型进行数据应用，形成了看得懂的结论，对未来可能发生的故障进行诊断判断，为决策提供帮助，使海上风电场从被动运维转向防患于未然的主动运维。”
具体来说，数据中台以项目海洋气象数据、设备监测数据等关键数据为核心，完成数据的统一汇聚，安全存储，为海量数据的快速处理和价值挖掘奠定基础；一体化协同采集平台通过系统集成优化，实现全站信息的统一接入、统一存储和统一展示；而基于大数据分析的运维决策平台则通过对设备、气象、发电量等的数据分析，形成专家知识库，构建风电场健康度算法模型，分析损失电量原因、评估低效风机，实现预防性维护，降低运维成本。
最能凸显“智能”二字的，是这一平台不仅能够提前发现或预判一些可能发生的问题，还知道如何对相关设备发出的告警进行处理，这让风电场有了一个自我防卫的能力。此外，平台还像人的大脑一样，具备学习能力，可以随着时间的积累越来越成熟。
可视化的三维数字风电场
如东H14海上风电场是国内首个全生命周期数字化智慧型海上风电场。如果将风电场比作一个人，“全生命周期”就是一个人的一生。
对此，如东H14海上风电场副场长郭祯作了更专业的解释：“一个风电场的全生命周期包含了规划设计、工程建设、风电场运维三个阶段，我们这个风电场之所以称为国内首个全生命周期数字化智慧型的海上风电场，是因为我们用数字化、智慧化的方式将这三个阶段有机串联在了一起，实现了项目工程科学建设、发电提前预测预判、统一运行监控、统一调度指挥、统一数据管理等目标。”
与陆上风电场相比，海上风电场具有不占用土地资源、风速更高等众多优点，但建设的技术难度也更大，建设成本一般是陆上风电场的2-3倍。为了更好地实现智慧型风电场的建设，如东H14海上风电场的设计建造单位从建设之初就运用了数字化的先进理念和技术。
如东H14海上风电场是国内第一个基于BIM技术的数字孪生海上风电场。BIM技术的优势在于可视化。
笔者了解到，以前，建设方拿到施工图纸，只能看到各个构件信息的二维平面绘制，其真正的构造形式就需要建设人员去自行想象了。而在如东H14海上风电场的建设阶段，工作人员将风电场所有设备进行了数字化标识，构建出风电场三维数字化模型，最终将物理风电场完全以数字化形态呈现，同时利用VR、AR等技术建立出一个虚拟的海上风电场3D演示系统。
通过三维时空展示，如东H14海上风电场实现了人员、船只、质量、进度、安全等的可视化管理，这种管理不仅在建设时期可以更加精确地规划施工组织设计及资源配置，在之后的运维期也可以实现风电场的安全管控。
少人化、无人化成为趋势
风电场大多地处偏远，在日常运营维护中效率低且安全性不高，利用数字化技术可以有效提高风电场工作效率，减少人员投入。有专家表示，未来，少人化乃至无人化将成为智慧型风电场的发展趋势。
针对海上环境复杂、海上升压站平台无人值班的特点，如东H14海上风电场在一些主要区域设置了智能巡检。“我们利用现有的监测装置，通过对各监测点、监测数据的有机融合与分析，实现了对重要设备、关键部位运行状态的实时远程监测。后期增设无人机、巡检机器人加以辅助，实现了风电场的无人巡检、智能巡检。”如东H14海上风电场主值班员任云鹤表示。
在移动通信技术和智能手机基本普及的今天，移动应用也成为智能型风电场中不可或缺的运维方式。在如东H14海上风电场运维人员的手机APP里，笔者看到了一个个实时在线的监测数据。任云鹤说：“现在，空间上的距离已经不是问题。我们把涵盖工程建设、运行管理、日常管理全生命周期的功能通通纳入到这部小小的手机中，凡是电脑上能看到的，手机上也都可以实时查询。就算是人在家里，各种在线监测数据还有风机实时运行状态都一览无余。”
更便捷的是，这些移动应对可以针对不同权限的用户，实现从建设期到运维期各项业务的分类操作管理、交互通信及数据报表生成。
“通过手机APP，我们可以在风电场现场通过扫描风机、电气设备的二维码，进行设备检修，包括现场开具电子票、缺陷单等等，极大方便了我们日常的运检工作。”如东H14海上风电场值班员王嘉桦说。
在安全保障方面，如东H14海上风电场安装了“超视距”微波通讯系统以及基于北斗定位的人员跟踪和落水辅助救援系统。
袁建平介绍：“以前，我们出海离岸五公里后就失联了，什么信号都没有。陆上集控中心不知道工作人员在哪个位置，工作人员也无法跟陆上集控中心进行沟通和对接。现在，微波通讯系统可以把信号从陆上向海里延伸50公里。北斗技术可实现人员的高频位置发送，在有工作人员落水情况下还能为管理者提供快速救援方案。”
“数字化、智能化技术大大减少了人员投入，目前海上风电场除了必要的检修人员外，其他的基本不需要了。”袁建平说。
