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电气风电:Prognostic-Agent风场故障预测及健康管理系统

日期:2021-07-29    来源:电气风电技术部

国际风力发电网

2021
07/29
09:23
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关键词: 电气风电 风电场故障 风电故障检测

在“双碳”及“风光”总装机12亿千瓦以上双重目标的加持推动下,十四五期间风电产业将迎来黄金发展期,但受限于平价的压力,风电项目开发过程中,风机能否在运转时期发挥最佳性能,成为衡量风场投资成败的关键因素之一。

随着风机产品走向同质化、老旧风机大量出保,后服务市场也在迅速扩大。根据前瞻研究院的预测,2025年中国风电运维市场将超过300亿元。由此可见,智能运维有望成为降本增效的重要突破口,也是实现精益化管理的必然选择。

因此,风电场运维模式必须从传统的被动型、间断型、粗放型的运维模式迅速向智能化的主动型、持续型和精益化运维模式转变。

产品概述

电气风电自主研发的Prognostic-Agent平台采用当下先进的AI技术、大数据技术和边缘计算技术开发了自动建模模块、健康评估模块、故障预警模块、备件预测和工单运维模块。这些模块持续监测风电机组的健康状况、预测故障的发生,评估维修窗口期,进行智能作业规划以及预防性维修方案。

系统具备覆盖主轴承、齿轮箱、发电机、偏航、变桨等各系统30+故障预警诊断模型,可有效提高运维响应时效、减少突发事故频次、降低故障规模和停机时间,实现风电场度电运维成本的大幅降低。

传统运维痛点vs.Prognostic-Agent解决方案

传统的运维方式是被动的、间断的和粗放的,偏重于事后检修,缺乏科学运维策略和合理计划安排,效率低、安全性差、运维成本较高。风电机组运行状态监测缺乏后台强大的数据支撑,机组健康状态、劣化趋势分析不够完善,远程故障诊断和预警能力不健全。

4大产品优势

产品优势

Prognostic-Agent系统基于风云大数据平台,可部署于场端和云端,直接服务于运维一线人员,帮助性能优化和运维决策。模型的准确率更高、误报率更低。

技术亮点

HI(Health Index)指标:描述部件的故障状态,部件故障发展过程一目了然,

主算法建模:模型架构标准化,减少对众多智能模型的依赖和维护,化繁为简;降低了AI在风电行业的应用门槛,为智能运维提供了便利。目前使用主算法可以有效解决80%以上的预警故障;

数据分析工具:多维数据图形展现,提供预警故障的根因分析功能,直溯故障源头,帮助运维人员快速处理故障;提升数据的价值链,将数据分析师的工作普及每一位工程师。利用大数据分析工具,可以分析机组的偏航对风、湍流等特征;

自动建模平台:集成主算法模型,实现预警建模的流水线作业,降低模型开发难度。可实现数据读取、数据清洗、模型训练和模型部署等功能。

客户价值

电气风电Prognostic-Agent平台综合应用了互联网、大数据、机器学习、知识图谱等先进技术,主动维护方案达到行业领先水平。

1.推动从传统运维向知识运维、智能运维的转变,实现真正的“无人值班、少人值守”的风电场运维理念;

2.及时掌握部件运行状态,最大程度避免意外停机的发生;

3.实现对风电机组关键部件的故障预测分析,有效减少非计划性巡检工作量;

4.通过知识库系统推动现场运维经验的积累,运维人员可自主高效解决90%以上的故障,显著提高现场运维效率;

5.通过智能工作任务派发,实现线上预警与线下运维的闭环联动,最大程度降低运维成本。

故障预警准确率 ≥80%

故障率降低 5%以上

案例介绍

多年来,我们持续对风场的实际运行情况和数据进行统计和总结。大量现场案例可以证明Prognostic-Agent系统能够有效为风电场的预防性维护提供有力的技术支撑,实现机组的全生命周期状态检修、对大部件使用寿命进行准确评估,极大地提高运维效率、降低了发电量损失。

以下案例情况及相关数据,均为电气风电的现有运行风场采集:

案例一:叶片结冰状态预测

2020年1月,Prognostic-Agent平台发现某风场的多台风机均报出了叶片结冰预警。平台迅速推送预警工单至现场,通过现场排查,确认叶片轻度结冰情况,并及时采取维护措施。

叶片结冰会导致风机实际功率大幅度低于理论功率,严重情况还会造成停机,极大地了影响风机的发电效率。此外,叶片结冰还会增加叶片重量,改变叶片部分结构参数,容易造成叶片折断,存在很大的安全隐患。

大数据结冰预警信号可协助主控及时启动结冰穿越、提高保险系数,实现结冰期间发电量损失的最小化。

案例二:齿轮箱监控预警

2020年2月,Prognostic-Agent平台发现某风场40#风机齿轮箱健康状态发生劣化,同时齿轮箱油温持续有升高趋势。通过下发工单及时处理,齿轮箱健康状态很快恢复正常。

通过结合部件健康状态预警模型,可有效实现主动维护、预防性检修。此外,通过天气风速预测系统,可将故障检修安排在小风天气,以实现发电量损失最小化,大大降低非计划检修的影响。


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