随着平价电时代的到来以及补贴逐步退坡,智能化运营成为海上风电行业解决痛点、加速转型的引擎与利器。
10月12日,作为亚洲规模最大的海上风电集群的重要组成部分,国家电投江苏滨海南H3海上风电项目首台风机顺利并网,这标志着国内首个数字化、智慧化海上风力发电场正式进入投运阶段,为风电行业智能化降本增效树立了新标杆,有利推动了国家清洁能源产业的发展。
海上风电行业迎来大考
由于具有资源丰富、占地面积少、开发规模大、发电利用小时数高、临近负荷中心等优势,海上风电正在成为我国风电产业发展新动力。截至2018年底,我国已成为仅次于英国和德国的第三大海上风电国家。
目前,国家正在推进风电平价上网。与此同时,风电去补贴正在进入倒计时。按照国家有关部门要求,自2021年1月1日开始,新核准的陆上风电项目全面实现平价上网,国家不再补贴。自2020年起,新增海上风电不再纳入中央财政补贴范围,由地方按照实际情况予以支持。
这对于海上风电行业,无疑是一次大考。
海上风电要实现平价目标,降本增效是必由之路。根据相关测算,海上风电场后期运营维护费用占到成本的一半以上,远超机组设备成本。与同等装机容量陆上风电场相比,海上风电场整体运行维护成本为前者的2倍以上。
由于海上风电场面临着盐雾腐蚀、海冰冲撞、台风破坏等挑战,并且远离大陆不适宜现场测试和作业,又面临成本压力,迫切需要找到对设备运行状况进行全面监测、集约高效、又具有成本优势的智能化风电机组状态监测解决方案。
打造智慧风电设备监测平台
滨海南H3海上风电场位于江苏省盐城市滨海县近海海域,离岸距离36公里,平均水深约18米,布置75台单机容量4.0MW的风机,总装机容量300兆瓦,配套建设一座220千伏海上升压站、两回220千伏海缆送出线路和一座陆上集控中心。
据了解,该项目建成投产后,将与已建成运营的滨海北H1#100兆瓦、滨海北H2#400兆瓦两个海上风电场共同构成亚洲规模最大的海上风电集群“国家电投盐城阵列”。届时,年发电量总计将达到20亿千瓦时,与传统燃煤火电机组相比,每年可节约标煤66万吨,减少二氧化碳排放158万吨。
针对目前风电项目中面临的降本增效难题,滨海南H3海上风电场积极打造“智慧风电场”。为此,滨海南H3项目数字化智能化实施单位江苏未来智慧信息科技限公司与浪潮合作,利用云计算及大数据技术,共同打造了云边协同的智慧风电设备监测平台。
实现海上风电智能化运维,数据采集和分析处理是基础。在滨海南H3项目中,完成了升压站、风机监控两个部分的边缘计算节点的部署,升压站边缘计算节点实现升压站数据采集与计算、机器人协同;风机监控边缘计算节点实现对于风机状态监控采集、计算以及风机整体数据的采集与计算等功能。
“发电设备的态势感知传感器接入浪潮超融合InCloud Rail,在边缘侧进行叶片转速、高性能倾角、润滑油状态监测、振动状态感知等数据分析,有效信息传至云中心,通过云边协同大幅降低建设运维成本。” 浪潮云计算与大数据产品线首席架构师赵志祥解释称。
未来智慧常务副总经理宫照海表示,传统的海上风电运维属故障后运维,出现异常和故障才采取行动。受制于天气等可达性因素影响,窗口期短,运维成本高。
在去补贴和降本的压力下,海上风电必须尽快实现从被动式运维到主动预防式运维的转变。这需要风电运维与大数据、云计算、边缘计算、机器学习等新技术更深度地融合。
由于海上风机复杂的应用场景,对硬件平台和软件平台都是巨大考验。对数据传送的及时性、应用的承载能力和大数据的融合能力提出了更高要求。这要求边缘站点提供超融合的云数智能力。
“在滨海南H3项目中,依托工业互联网平台,在传统的SCADA系统基础之上增加了五类传感器和边缘计算的节点,实现了从感知到边缘计算,相当于在海上升压站建设了一个边缘计算的中心。同时,在陆上升压站建设一个云平台,实现了云边协同。”宫照海说,“以数据为基础,构建了近30类故障预警模型,可以提前预警故障,为实现预防式运维奠定了基础,有利于提高风场的可利用率,切实降低风电全生命周期的度电成本。”
降低运维成本助建“智慧风电场”
依托云边协同的智慧风电设备监测平台,滨海南H3海上风电场实现了风电场设备统一运行监控、统一数据管理的全生命周期智慧化管理;实现了无人值守下数据实时采集,实时动态了解设备运行状况。
海上风电场边缘站点无需再单独部署运维人员,即可实现“端-边-云”的全局监控,运维成本大幅度降低;实现海量数据的边缘清洗,有效降低网络传输带宽要求。
同时,平台使用边缘云技术实现主中心到边缘节点的智能运维系统、设备监测系统等业务系统的统一发布、更新;边缘侧通过部署应用,实现了安全生产的降级自治、智能应用辅助决策,设备异常运行的智能处理,提升了紧急事件的快速反应能力,简化平台运维。超融合软件实现独立副本容灾的能力,实现边缘计算节点数据实时备份,针对自然灾害等情况下保证数据安全。
浪潮超融合方案与海上风电应用场景的契合,得到了用户的肯定。客户项目负责人表示,“浪潮云海超融合InCloud Rail的性能和稳定性超出我们预期,其强大功能为公司的核心应用系统开发和正式业务生产提供了可靠保障。同时,浪潮完善的客户服务体系为整个公司带来了非常友好的用户体验。”
未来,基于风电行业拥有和掌握的海量的风机和风场运行数据,浪潮超融合平台还能提供更多深层次的服务,让数据在降低风电全生命周期度电成本方面发挥更大价值。
