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协合运维胥佳:新能源电站无人化,距离大规模商用还需“爬坡过坎”

日期:2024-03-19    来源:协合运维

国际风力发电网

2024
03/19
10:12
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关键词: 协合运维 新能源电站 风电项目

新能源电站无人化走向大规模商用,设备可靠性是前提,管理改革是必要条件,符合经济性原则是根本依据,数字化系统是工具载体。

——协合运维副总经理胥佳在“第三届风电运维技改大会”上分享了协合运维对于新能源电站无人化这一行业热议话题的冷静分析与理性思考。

近期,“新能源电站无人化”频繁登上行业“热搜”,与之相关的科技示范项目比比皆是,真正实现商业化落地的却寥寥无几。

行业对于电站无人化的看法也存在分歧,有人认为它无所不能,可以解决传统电站存在的运维成本高、可靠性与收益率不足等一切问题;有人认为它一无所能,又是一个纸上谈兵的概念。

阻碍电站无人化技术实现大规模商用的堵点是什么?电站无人化从“萌芽初现”到“遍地开花”需要怎样的土壤和环境?行业应该如何理性看待电站无人化这种新兴技术?

从“技术成熟度曲线”

看待电站无人化技术的今天

“技术成熟度曲线”由全球顶级咨询公司Gartner在1995年首次提出并被历史所充分验证,其通过图形化来呈现前沿技术的不同发展阶段,曲线的纵轴是人们对技术的期望值,横轴表示时间和技术成熟度。

图一:技术成熟度曲线

几乎任何一种前沿技术从诞生到转化为实质生产力,都要经历五个阶段:

①技术刚刚流行的萌芽期

②关注度高涨的过热期

③热度下降的低谷期

④出现成功实践的爬升期

⑤商业化普及应用的成熟期

图二:“技术成熟度曲线”×新能源行业技术应用

注:图片仅为示意,未经过数据论证,仅供参考

在当前时间点上,新能源行业不同的技术落在曲线的不同位置,以新能源电站集控技术为例,从2011年的兴起到如今的普及应用,恰好完整地复刻了这一曲线。

无人化技术作为AI和视觉、听觉采集技术、机器人技术、自动化技术在新能源电站这一场景下的典型应用,也无一例外地会遵循这种发展规律。根据当前的行业现状,无人化技术正在逼近“过热期”,距离规模化商用的终点还需“爬坡过坎”。

电站无人化改造的三要素

什么样的电站具备进行无人化改造的先决条件?无人化技术在电站端真正发挥价值,还需要配套哪些管理制度和经济性评估方法?

1.设备可靠性是基本前提

新能源电站的故障率高低,首先取决于发电设备本身的可靠性这一“先天”因素,其次才是维护保养、故障维修等“后天”因素。

采用数字化的工具和手段,的确能够帮助巡视、检修人员更快、更准地发现、排查和修复故障,避免故障演变成事故,但无法从根本上提升设备的可靠性,更不能替代人去修复故障。

数字化无法消灭问题,但是可以帮助发现问题,通过运维管理恢复可靠性,逻辑关系不可颠倒。因此,在选择电站无人化改造的对象时,电站本身的可靠性水平是首要前提。

2.技术创新更需管理革新

电站运维的出工次数和工作时长决定了工作量,而这两个参数决定了电站的人数配置。

但以电站容量、电站地形等因素作为衡量电站配置人数的依据,或者以固定巡视频次、人员数量等硬性指标来制定电站的运维管理制度,仍然是行业的普遍现象。

相比之下,根据电站的真实情况,匹配最合适的资源投入、管理制度和组织结构,更具合理性。

电站无人化改造亦如是。

在设备可靠性提升或数字化系统介入的前提下,如果电站具备了“无人值班、少人值守”的条件,当电站运营者在制定运维制度时,能否视情况修改巡视和定检的标准,不断推进决策管理、制度设计走向科学化和精细化,则是推动电站无人化“新基建”过程中不可或缺的“软基建”。

3.算好经济账,提防“得不偿失”

未来是大型风电机组的主战场,相比1.5MW时代,大机组一旦发生非计划性停机或维修时长超预期,损失将成数倍地增加。

因此,在对部署大容量机组的集中式风电场或大基地项目进行无人化改造时,需找到人员成本和效益变动之间的平衡点。

从运维管理视角,机组大型化使得人均运维容量提升。同样是50万千瓦的风电场,单机容量5MW所需的人力资源仅是单机容量1.5MW的三分之一左右。机组大型化带来的人员精简和人力成本缩减,与无人化技术降本增效的初衷一致,对此类项目做无人化改造还需从经济性角度考量。

无人化是把双刃剑。在无人化模式下,如果将检修人员统一部署到离场站不超过2小时车程的区域检修中心,就意味着每次消缺时间要比驻场服务时多2小时。在出现停机故障时,一台5MW风机停机2小时的电量损失将达到1万千瓦•时。

注:

1、“增加的维修时长”是由驻场模式改变为“现场无人值守+区域检修”模式而产生的

2、“功率”“电价”“故障次数”等变量均以满发状态作为假设条件

3、资金成本与交易成本视具体项目而定,不纳入该模型的统计范畴

因此,对于单机容量大的集中式风电场和大基地项目,慎用无人化。可参考上述模型测算无人化改造的投资回报率,如果因减少驻场人员数量会引发更大的停机电量损失,则得不偿失。

“准无人化”更具经济性

历经两年的探索实践,协合运维在华南某区域成功落地了安全性与经济性兼备的“准无人化”模式,使人机比从1.2人/万千瓦降至0.7人/万千瓦,人均劳效提升约35%,效果显著。

该模式建立的基础是将运行、巡视、检修等所有现场工作一一拆解、逐项细化、归类,识别出每一项现场工作转变为远程实现时的可行性和潜在风险。

胥佳认为:总部级数据中心+省级集控中心+区域级维保中心+场站级作业中心的四级管理体系,是当前最经济可行,且能够规模化复制推广的管理模式。

其中,总部级数据中心承担数据分析对标、远程调度管理等职能;省级集控中心承担对省内新能源场群的集中管控和电力交易等职能;区域级维保中心负责对2小时服务半径内的电站进行设备检修和应急抢修;场站级作业中心实现输变电“有人值守”和发电设备“无人值班”。

采用这种“准无人化”的管理模式,可在保障电站安全和规避电量损失的前提下,有效减少现场人员成本,同时大幅度降低巡检机器人、智能传感器等高价值设备的前期投入。

毋庸置疑,新能源电站无人化需要技术创新,但现阶段无人化没有被大规模地推广应用,并非技术创新性不足,而是在发展中不断试错,在试错中走向成熟。

无人化并非无所不能,更不是一无所能。

“当前,对新能源行业最能产生价值的,是选择无人化技术中的部分模块,在适用的场景下使用,逐渐产生价值,被人知晓,快速推广,从而真正实现技术普惠行业,胥佳强调。

随着单位土地面积内新能源电站容量的急剧增大,会逐步形成一个辐射范围更广的高密度网络,将推动无人化和集约化的区域化管理体系发生质的变化,使大规模应用的范式不断走向成熟。

创新没有捷径,无论市场如何变化,总有一批革新者在默默无闻、扎扎实实地推动技术的进步和规模化的商业应用。

正如大多数创新都将经历技术成熟度曲线中的五个阶段,不管在哪个阶段,不管遇到什么难题,转变对技术的认知、拥抱技术或许是迎来新突破的最佳方式。

图片来源:

图一:《2020,中国互联网没有新故事》. 卫夕.世界经理人. 2021-01-04

图二:《工作中的方法论(三十二)(完)》. 多米的烦恼.CSDN博客. 2021-01-03


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