2023新能源發(fā)電企業(yè)智慧電廠建設(shè)方案

新能源發(fā)電企業(yè)智慧電廠建設(shè)方案2024TOC\o"1-4"\h\u16372一、總體思路 329982二、基本原則 426236三、智慧電廠建設(shè)原則和策略 513056四、智慧電廠建設(shè)目標 612809五、系統(tǒng)構(gòu)架 729667（一）系統(tǒng)架構(gòu) 727493（二）建設(shè)思路與技術(shù)要求 881621.智慧風電場建設(shè)構(gòu)架 8314412.智慧風電場建設(shè)思路與技術(shù)要求 925731（1）智慧場站運維管理模塊 1019674（2）功率預(yù)測模塊 109402（3）風電機組智能化模塊 119950（4）風電場智能監(jiān)控模塊 123547（5）涉網(wǎng)調(diào)度模塊 1212445（6）智能倉儲模塊 138534（7）安全防護 1425496（8）智能分析 1516701（9）智能巡檢模塊 16為深入貫徹《關(guān)于加快國有企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型工作的通知》精神，按照XXX公司數(shù)字化轉(zhuǎn)型規(guī)劃要求，XXX新能源公司（以下簡稱：XX新能源公司）著眼能源產(chǎn)業(yè)全局和長遠發(fā)展需求，以創(chuàng)造更高價值和促進更優(yōu)發(fā)展為根本目的，以數(shù)據(jù)驅(qū)動為核心，以數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化為方向，緊跟XX公司步伐，抓好規(guī)劃設(shè)計，狠抓任務(wù)落實，科學推進智慧化電廠建設(shè)，持續(xù)提升企業(yè)創(chuàng)新發(fā)展、智能發(fā)展和綠色發(fā)展水平，為集團公司實現(xiàn)數(shù)字化愿景目標發(fā)揮應(yīng)有貢獻。一、總體思路以集團公司戰(zhàn)略為指導，以智慧企業(yè)戰(zhàn)略落地為主線，充分利用新一代信息技術(shù)，推進基礎(chǔ)設(shè)施技術(shù)架構(gòu)和上層應(yīng)用的建設(shè)，以智慧基建、智慧安生、智慧營銷、智慧黨建、智慧人資、智慧物資、智慧財務(wù)、智慧辦公八大類集成應(yīng)用系統(tǒng)為導向，著力提升XXX新能源公司的數(shù)據(jù)能力、感知能力、組織能力、安全能力、全面創(chuàng)新能力。緊密圍繞XX公司總體思路，開展相關(guān)工作，旨在提升風電管理效率、經(jīng)濟效益和員工獲得感、幸福感、安全感，促進高質(zhì)量發(fā)展，以新一代信息技術(shù)與風力發(fā)電技術(shù)深度融合為本質(zhì)，以數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化、無人化為方向，以數(shù)據(jù)、平臺、網(wǎng)絡(luò)、算法為關(guān)鍵要素，具有全域感知、實時泛在、多源融合、自主精益、高效協(xié)同等特征的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)形態(tài)，實現(xiàn)區(qū)域“無人值班、少人值守、集中監(jiān)控、區(qū)域化檢修”的新能源運維管理模式。二、基本原則1.戰(zhàn)略驅(qū)動、統(tǒng)籌規(guī)劃：XXX新能源公司智慧電廠建設(shè)是支撐XXX新能源公司發(fā)展戰(zhàn)略的一項重要內(nèi)容，必須全面、長期地和XXX新能源公司的發(fā)展戰(zhàn)略保持一致。數(shù)字化建設(shè)具有廣泛性和綜合性，必須堅持“六統(tǒng)一”原則，在XX公司的統(tǒng)一領(lǐng)導和指揮下，各級單位積極配合、各負其責，避免重復投資、重復建設(shè)。2.分步實施、穩(wěn)步推進：XXX新能源公司的智慧電廠建設(shè)必須緊密結(jié)合生產(chǎn)建設(shè)經(jīng)營的實際情況，采取穩(wěn)健性原則，試點先行，分批實施，逐步推進。3.需求牽引、技術(shù)推動：XXX新能源公司的智慧電廠建設(shè)必須以滿足業(yè)務(wù)需求為基本出發(fā)點，在此基礎(chǔ)上實現(xiàn)管理提升，數(shù)據(jù)整合，不脫離需求搞建設(shè)。要充分發(fā)揮技術(shù)的推動力量，用技術(shù)提升管理和運營水平。4.集成整合、資源共享：制定并遵循統(tǒng)一的標準與規(guī)范，集成整合現(xiàn)有應(yīng)用系統(tǒng)，實現(xiàn)應(yīng)用系統(tǒng)平臺化。通過數(shù)據(jù)資源高度集中，實現(xiàn)XXX新能源公司各風電場、集團公司、上級主管部門之間的數(shù)據(jù)有效交換和資源有效整合。5.理念超前、自主可控：智慧化建設(shè)進程是引入先進管理思想、先進管理模式、先進信息技術(shù)的過程，在引入先進知識的同時，也同步提高XXX新能源公司的管理能力和水平。結(jié)合信息技術(shù)發(fā)展的最新成果，積極探索，努力創(chuàng)新，實現(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)、重要信息系統(tǒng)的自主可控。三、智慧電廠建設(shè)原則和策略1.實用性和完整性：從實際需要出發(fā)，設(shè)計、開發(fā)、定制出功能完善、設(shè)備齊全、管理方便的新能源智慧運營系統(tǒng)。2.可靠性和穩(wěn)定性：選用技術(shù)成熟、運行穩(wěn)定的產(chǎn)品，在設(shè)備選型、網(wǎng)絡(luò)設(shè)計、軟件設(shè)計等各個方面充分考慮軟件、硬件的可靠性和穩(wěn)定性，并可在非理想環(huán)境下有效工作。3.安全性、易管理性、易維護性：系統(tǒng)設(shè)有安全權(quán)限管理。不同范圍的人員對不同功能模塊有不同的使用、操作權(quán)。管理員能對系統(tǒng)進行在線控制和管理，故障易于排除，日常管理易于操作。真正做到開電即可工作，插上就能運行，維護無需過多專用工具。4、先進性：在保證相對成熟的前提下采用先進的技術(shù)和設(shè)備，使其具有強大的發(fā)展?jié)摿?，可在盡可能長的時間內(nèi)滿足業(yè)務(wù)需求增長，適應(yīng)社會和場站的發(fā)展。5、規(guī)范性、開放性：建設(shè)集多種功能于一體的綜合性智慧電廠平臺，遵從各個相關(guān)行業(yè)的標準與規(guī)范，使系統(tǒng)滿足標準化設(shè)計與管理的要求。系統(tǒng)必須是開放系統(tǒng)，滿足相關(guān)通行的國際標準或工業(yè)標準，確保能與其他系統(tǒng)的設(shè)備協(xié)同運行。6、可擴充性：所有項目的設(shè)計與實施考慮今后發(fā)展的需要，滿足在不系統(tǒng)迭代的情況下，增加有效的硬件可以用于支撐系統(tǒng)的擴容。確保在產(chǎn)品系列、容量與處理能力等方面均有擴充與換代的可能，滿足不同時期的需要。四、智慧電廠建設(shè)目標智慧風電場項目通過機器視覺、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等技術(shù)，對風電場的智慧運維提供支撐保障，助力“安全生產(chǎn)、提質(zhì)增效”，主要實現(xiàn)以下目標：（1）安全管理，掌控全局的管理視角，拉近管理者的管理距離，監(jiān)控作業(yè)過程。（2）智能管理。提升業(yè)務(wù)效率，減少間接工作投入資源，數(shù)字化提升生產(chǎn)及管理效率。（3）規(guī)范作業(yè)行為，關(guān)聯(lián)工單，規(guī)范作業(yè)行為和安全著裝，精益化管理，標準化管理。（4）防范安全隱患，AI加持，減少和控制事故與危害，盡量避免生產(chǎn)過程中由于事故造成的人身傷害、財產(chǎn)損失、環(huán)境污染以及其他損失。（5）智能檢測，通過必要的智能檢測設(shè)備，實現(xiàn)故障預(yù)警定位，區(qū)域安全防護，智能巡檢。（6）信息安全防護，提升網(wǎng)絡(luò)安全防護能力，為智慧電場提供安全防護保障。五、系統(tǒng)構(gòu)架（一）系統(tǒng)架構(gòu)集團公司《智慧電廠技術(shù)（2022）》規(guī)劃，將風電智慧電廠建設(shè)分為智能風電數(shù)據(jù)、智能風電基礎(chǔ)設(shè)施、智能風電場算法、智能風電平臺四個關(guān)鍵要素、實施過程分為感知、計算、執(zhí)行三大環(huán)節(jié)，應(yīng)用層級分為風電機組、風電場、集控中心、集團新能源監(jiān)控與大數(shù)據(jù)中心四個層次。圖5-1集團智慧風電邏輯框架XX新能源XXX新能源公司計劃重點推進風電機組、風電場場站層級建設(shè)與應(yīng)用，建立場站級數(shù)據(jù)歸集平臺，將感知和初步處理的數(shù)據(jù)傳輸?shù)絏X公司集控中心，培訓數(shù)字中心開展智能AI算法訓練及試用。（二）建設(shè)思路與技術(shù)要求1.智慧風電場建設(shè)構(gòu)架XXXXX新能源公司將重點開展風電機組、風電場層級智慧建設(shè)并配合XX公司集控中心、數(shù)字中心做好集控中心層級建設(shè)工作。重點做好智能風電基礎(chǔ)設(shè)施和智能風電數(shù)據(jù)采集分析兩個要素建設(shè)，配合XX公司集控中心、數(shù)字中心做好智能平臺建設(shè)和智能算法訓練。實施過程中重點保障感知和執(zhí)行環(huán)節(jié)得到準確落實，通過建設(shè)現(xiàn)場邊緣服務(wù)器協(xié)助數(shù)字中心開展數(shù)據(jù)量大、計算資源站用較高的數(shù)據(jù)智能分析，減小數(shù)字中心集中式計算壓力。圖新能源公司智慧風電場建設(shè)構(gòu)架2.智慧風電場建設(shè)思路與技術(shù)要求在風電場建立一套場站層智能平臺，接入風機機組、CMS系統(tǒng)、升壓站綜合自動化系統(tǒng)、風功率預(yù)測系統(tǒng)、一次調(diào)頻系統(tǒng)、AGC、AVC、升壓站消防系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)各項數(shù)據(jù)，在場站平臺智能分別建立智慧場站運維管理、功率預(yù)測、智能監(jiān)控（設(shè)備、指標、告警）、涉網(wǎng)調(diào)度（能管、調(diào)頻、協(xié)同）、智能倉儲、安全防護、智能分析、智能巡檢、智能維修九大模塊，通過智能安全帽、智能手環(huán)等智能穿戴設(shè)備及AI智能算法實現(xiàn)風電場現(xiàn)場智慧化、智能化、無人化目標。圖5-3新能源公司智慧風電場邏輯框架（1）智慧場站運維管理模塊一是以實現(xiàn)集團“無人值班，少人值守，集中監(jiān)控，區(qū)域化檢修”新生產(chǎn)管理模式為目標，能有效解決目前存在的集控運行下現(xiàn)場運維人員無法徹底放手現(xiàn)場風機監(jiān)控、風機監(jiān)控系統(tǒng)報警故障未經(jīng)處理直接上傳集控、風機缺陷故障分析判斷處理效率低等痛點、難點問題，推進場站逐步向無人化發(fā)展。二是智慧運維系統(tǒng)應(yīng)實現(xiàn)外來人員智慧安全交底、作業(yè)三講一落實記錄及保存、智慧“兩票”管理、“智能五防”等功能，數(shù)據(jù)采集、傳輸宜遵循公共信息模型并具備與XX公司智慧安生系統(tǒng)無縫對接能力。三是平臺前端開發(fā)應(yīng)面向用戶，人機界面智慧美觀，操作邏輯友好，自定義程度高。（2）功率預(yù)測模塊一是風電功率預(yù)測系統(tǒng)功能應(yīng)滿足XX電網(wǎng)公司和南方電網(wǎng)兩個細則要求。應(yīng)與風電場智能維護系統(tǒng)對接，能夠根據(jù)風電機組運維檢修狀態(tài)自動/手動調(diào)整預(yù)測結(jié)果。宜采用多源、多點位的數(shù)值天氣預(yù)報數(shù)據(jù)進行預(yù)測。二是配合集控中心資源測報建立綜合能源供電系統(tǒng)的功率聯(lián)合預(yù)測系統(tǒng)，提升全方位多尺度的風力發(fā)電功率預(yù)測，提高聯(lián)合發(fā)電的可預(yù)測性，改善可調(diào)性，減小跟蹤發(fā)電計劃出力偏差，為大型綜合能源系統(tǒng)的智能化控制與調(diào)度提供有力的信息保障。（3）風電機組智能化模塊智慧風電機組主要以狀態(tài)自感知、環(huán)境自適應(yīng)、運行自尋優(yōu)三個重點方向進行建設(shè)。一是通過在風電機組廣泛部署振動監(jiān)測、聲紋檢測、葉片擺幅應(yīng)力監(jiān)測、螺栓斷裂松動檢測、電氣連接溫度檢測等智能感知終端與數(shù)據(jù)采集設(shè)備，實時監(jiān)測風電生產(chǎn)管理過程中的全要素、多維度、多尺度狀態(tài)信息，實現(xiàn)機組運行狀態(tài)自感知。二是通過優(yōu)化控制策略應(yīng)能自動識別自然環(huán)境及電網(wǎng)環(huán)境的變化，實時根據(jù)機組狀態(tài)做出相應(yīng)的保護動作，以適應(yīng)所處風電場的自然環(huán)境變化，并滿足電網(wǎng)的無功補償及高、低電壓穿越等要求。應(yīng)能對復雜氣候條件和復雜地形特征所形成的復雜風況進行有效識別，并采取相應(yīng)的保護措施，避免葉輪超速、葉片掃塔或機組過載等情況，達到環(huán)境自適應(yīng)。三是控制系統(tǒng)應(yīng)能夠通過運行數(shù)據(jù)，自動優(yōu)化偏航對風策略、自動標定優(yōu)化葉片零位角，根據(jù)當?shù)丨h(huán)境數(shù)據(jù)自動優(yōu)化最大風能跟蹤段的增益系數(shù)，提升機組整體運行效率。逐步建設(shè)歷史故障自學習能力，記憶故障頻發(fā)的運行工況，對頻發(fā)的典型故障進行主動規(guī)避，降低機組停機次數(shù)及停機時長。四是對風電機組所有參數(shù)進行篩選及全面監(jiān)測，對關(guān)鍵部件和設(shè)備進行在線監(jiān)控；可以管理設(shè)備的啟、停、復位操作，對不可復位清單外故障進行智能自動復位，應(yīng)實現(xiàn)對告警信息的分類和信號過濾，對風電場的運行狀態(tài)進行在線實時評估，自動報告異常并提出故障處理指導意見，為集控中心分析決策提供事件信息。（4）風電場智能監(jiān)控模塊一是通過變電站綜合自動化系統(tǒng)、火災(zāi)報警系統(tǒng)、視頻監(jiān)控及計劃增設(shè)的設(shè)備聲紋監(jiān)測系統(tǒng)、設(shè)備熱成像監(jiān)控系統(tǒng)、避雷器在線監(jiān)測系統(tǒng)、集電線路監(jiān)測系統(tǒng)、箱變監(jiān)測系統(tǒng)、主變監(jiān)測系統(tǒng)、自動巡檢系統(tǒng)對輸變電關(guān)鍵部件和設(shè)備進行在線監(jiān)控和智能巡檢。二是通過對數(shù)據(jù)實現(xiàn)對告警信息的分類和信號過濾，對風電場的運行狀態(tài)進行在線實時評估，自動報告異常并提出故障處理指導意見，為區(qū)域公司分析決策提供事件信息。三是建立無人機集電線路巡視及工業(yè)機器人自動葉片巡檢，避免運維檢修人員從事高風險作業(yè)。四是通過海量數(shù)據(jù)歸集分析，對設(shè)備運行狀態(tài)進行評估，從多角度、多層級評估設(shè)備運行趨勢，及時進行預(yù)警，指導運維人員對劣化設(shè)備開展干預(yù)性檢修維護，提升設(shè)備運行健康水平和有效運行壽命，降低設(shè)備缺陷、故障發(fā)生率，為無故障風電場建設(shè)提供智慧保障。（5）涉網(wǎng)調(diào)度模塊一是協(xié)調(diào)優(yōu)化控制，應(yīng)基于不同時間尺度功率預(yù)測，具備滿足風電場增發(fā)、降載、快速準確響應(yīng)AGC等多目標的場站級能量管理與優(yōu)化運行控制功能。二是在XX電網(wǎng)新能源AGC、AVC主站投入并與場站子站聯(lián)調(diào)后，通過智慧平臺有功調(diào)頻優(yōu)化控制AGC應(yīng)能夠?qū)︼L電場有功出力變化率進行限制，在并網(wǎng)及風速增長的過程中，1min有功功率變化和10min有功功率變化最大限值不應(yīng)超過《南方電網(wǎng)兩個細則》對有功功率變化率的要求。無功調(diào)壓在電網(wǎng)穩(wěn)態(tài)情況下，風電系統(tǒng)應(yīng)統(tǒng)籌機組無功調(diào)節(jié)能力和動態(tài)無功補償裝置的容量，宜充分利用機組的無功調(diào)節(jié)能力來調(diào)節(jié)電壓。三是通過優(yōu)化控制一次調(diào)頻設(shè)備，避免一次調(diào)頻在非調(diào)節(jié)定值區(qū)域頻繁調(diào)節(jié)帶來的發(fā)電量損失。（6）智能倉儲模塊一是建立結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)、射頻識別、移動終端等技術(shù)組成的風電場智能倉儲系統(tǒng)實現(xiàn)XXX新能源公司、乃至XX公司區(qū)域備件、物資智能調(diào)配，實現(xiàn)風電場備品備件采購、入庫、出庫、維修等信息化管理，提升備品備件全生命周期管理水平和利用效率。二是實現(xiàn)備品備件和倉位的統(tǒng)一管理，并記錄備品備件拍照圖片、名稱規(guī)格、到貨日期、保質(zhì)期、數(shù)量、批次號、保養(yǎng)信息、生產(chǎn)商/供應(yīng)商、存儲位置等信息。三結(jié)合設(shè)備狀態(tài)及故障信息，合理地開展設(shè)備狀態(tài)評估分析、損傷監(jiān)測和可靠度評估，智能分析確定最優(yōu)備件庫存的存儲量，避免備件報廢，減少資金浪費，預(yù)測最優(yōu)庫存量。四是基于設(shè)備維護信息、歷史庫存消耗數(shù)據(jù)，在綜合考慮保養(yǎng)、簡單維修和更換等多種預(yù)防性維護方式相互關(guān)系的基礎(chǔ)上，提出以等周期保養(yǎng)與變周期簡單維修相結(jié)合的方法確定更換周期，預(yù)測設(shè)備庫存，提前制定采購計劃。（7）安全防護安全防護模塊由智能安防系統(tǒng)（治安保衛(wèi)）、智能穿戴設(shè)備（反違章、防誤）、視頻監(jiān)控分析（AI圖像識別）、智能消防系統(tǒng)（消防聯(lián)動）四部分組成，應(yīng)具備人員定位、安防系統(tǒng)、視頻系統(tǒng)、消防系統(tǒng)、設(shè)備狀態(tài)的綜合分析功能，實現(xiàn)人員、設(shè)備、消防、安防的聯(lián)動。一是智能安防系統(tǒng)（治安保衛(wèi)）要建立通過人臉識別、智能門禁、電子圍欄、車輛自動識別、自動安全警示等技術(shù)，實現(xiàn)對進入場站區(qū)的人員車輛設(shè)備等進行自動備案，具有通道進出權(quán)限的管理、時段控制、實時監(jiān)控、遠程授權(quán)、出入記錄查詢、反潛回、周界防護、網(wǎng)絡(luò)設(shè)置、邏輯開門、緊急逃生功能。在機組附近部署電子圍欄、警示標志、警告設(shè)備，若非通過智能安防系統(tǒng)信息認證的非法闖入人員、車輛、動物等，應(yīng)通過警告設(shè)備進行安全警示或者驅(qū)離，并在在帶電設(shè)備（如SVG電抗器等）現(xiàn)場布置帶電的光電提示，人員靠近帶電不安全范圍自動提醒保持安全距離。二是智能穿戴設(shè)備（反違章、防誤）要根據(jù)現(xiàn)場需求為運維人員配置智能安全帽及智能手環(huán)，手環(huán)/手表類穿戴設(shè)備應(yīng)具備人體健康特征信息采集功能，包括但不限于血壓、體溫、心跳等，可根據(jù)人體健康特征信息判斷疲勞指數(shù)；智能穿戴設(shè)備應(yīng)具備位置定位功能，實現(xiàn)對作業(yè)現(xiàn)場位置的實時精準定位，備呼叫功能，監(jiān)測人員在線及應(yīng)答情況，確保人身安全出現(xiàn)意外時能夠獲取相應(yīng)信息及救援。三是視頻監(jiān)控系統(tǒng)（AI圖像識別）括工業(yè)電視監(jiān)控和安防監(jiān)控兩部分組成，主要負責對場站重要區(qū)域進行全天候的視頻監(jiān)控，同時能與設(shè)備智能監(jiān)控、智能巡檢等其它子系統(tǒng)進行報警聯(lián)動，對重點生產(chǎn)區(qū)域，高風險作業(yè)現(xiàn)場、典型作業(yè)現(xiàn)場進行智慧選擇，優(yōu)先在監(jiān)控畫面顯示。四是智能消防系統(tǒng)（消防聯(lián)動），應(yīng)支持設(shè)備智能監(jiān)控，通過智能的自動觸發(fā)器件，包括火災(zāi)探測器、壓力開關(guān)等，實時監(jiān)測現(xiàn)場環(huán)境、溫度、電氣線路指標等，智能報警器將接收到的檢測信息與現(xiàn)場正常狀態(tài)進行對比并自動發(fā)出報警信號，并指示火災(zāi)位置，方便做好預(yù)防工作和滅火措施。通過機艙氣象架設(shè)置智慧監(jiān)控云臺攝像頭，建立智能化森林草原火災(zāi)動態(tài)預(yù)警監(jiān)測體系，實現(xiàn)對場站周邊的森林草原火情早發(fā)現(xiàn)、早報告、早處置。（8）智能分析一是結(jié)合XX公司智能AI算法中心等支持，在場站側(cè)架設(shè)場站層智能分析服務(wù)器，實現(xiàn)數(shù)據(jù)量大、計算資源占用較高的數(shù)據(jù)智能分析，例如音頻、視頻信號，并將智能分析的異常結(jié)果上報集控中心，節(jié)約集控中心計算、存儲資源，減小集中式計算的壓力。通過圖像智能識別算法過濾圖像中無用的或干擾信息，自動分析、抽取視頻源中關(guān)鍵有用信息，實現(xiàn)人員行為、設(shè)備狀態(tài)及劣化趨勢分析，將分析結(jié)