海上風電智慧運維新模式

海上風電智慧運維新模式CONTENTS

目錄海上風電的規(guī)劃和發(fā)展海上風電運維的挑戰(zhàn)海上風電智慧運維新模式海上風電智能運維規(guī)劃系統(tǒng)基于大數(shù)據(jù)平臺的故障預警模型離線故障預警模型健康度管理平臺故障智能診斷模型智能性能評估海上風機智能衛(wèi)士運維窗口期智能推薦系統(tǒng)臺風智能預警系統(tǒng)海上風電交通創(chuàng)新解決斱案海上風電智慧運維的發(fā)展展望1.

海上風電的規(guī)劃和發(fā)展廣東江蘇浙江上海河北 遼寧天津山東福建

臺灣廣西海南“十四五”新增1000

萬kW“十四五”新增1174

萬kW“十四五”

新增450萬kW“十四五”新增500萬kW“十四五”新增1700萬kW各省“十四五”

海上風電規(guī)劃1.

海上風電的規(guī)劃和發(fā)展150300156315265363292340807110712631578184322062498283805001000150020002500300020142015201620172018201920202021235911817324938514486736

103162280453703108725350500100015002000250030002014年2015年2016年2017年2018年2019年2020年2021年2021年，歐洲海上風電裝機2021年，歐洲海上累計裝機340萬千瓦2838萬千瓦2021年，我國海上風電裝機2021年，我國海上累計裝機1448萬千瓦2535萬千瓦2.

海上風電運維的挑戓海上風電場處于無遮蔽海域，水文氣象條件惡劣工程地質(zhì)條件沿海岸線差異較大，海上風電場離岸距離遠，斲工現(xiàn)場通訊保障、測量控制、物資補給、交通運輸、安全管控等的難度成倍增加東南沿海臺風登陸頻繁，明陽智能風機以其獨有的抗臺模式，充分利用臺風資源，以高可靠的優(yōu)異表現(xiàn)最大化風電場電量收益臺風天氣預測通訊設備南斱海域在冬季風速5m/s的情況下，浪涊高度達2m運維船路徑規(guī)劃3.智慧運維新模式

—海上風電智能運維規(guī)劃系統(tǒng)運維任務列表故障類定檢類巡檢類技改類目標規(guī)劃尋優(yōu)發(fā)電量損失最小交通成本最小滿足可利用率要求其他限制條件：天氣窗口、運維船、人員、備品備件等大數(shù)據(jù)平臺任務排布計劃單日最優(yōu)路徑歷叱數(shù)據(jù)管理智能運維策略3.智慧運維新模式

—海上風電智能運維規(guī)劃系統(tǒng)

根據(jù)廣東某海上風電場現(xiàn)場記錄的3天運維數(shù)據(jù)測試

根據(jù)現(xiàn)場運維路徑和當天風速計算發(fā)電量損失和交通成本，不實際發(fā)生成本會有差異3天運維規(guī)劃對比（考慮發(fā)電量損失）交通成本（元）發(fā)電量損失（元）綜合成本（元）綜合成本優(yōu)化比例根據(jù)現(xiàn)場路徑計算112803745748737根據(jù)現(xiàn)場任務只規(guī)劃路徑1141536767481831.14%遺傳算法第1次計算10066255163558226.99%遺傳算法第2次計算10086236773376330.72%3天路徑規(guī)劃對比（丌考慮發(fā)電量損失）交通成本（元）優(yōu)化（元）交通成本優(yōu)化比例根據(jù)現(xiàn)場路徑計算11280根據(jù)現(xiàn)場任務只規(guī)劃路徑104168647.66%遺傳算法第1次計算8976230420.43%遺傳算法第2次計算8667261323.16%0200004000060000成本對比根據(jù)現(xiàn)場路徑計算根據(jù)現(xiàn)場任務規(guī)劃路徑遺傳算法第1次計算遺傳算法第2次計算120001000080006000400020000根據(jù)現(xiàn)場路徑計算根據(jù)現(xiàn)場任務規(guī)劃路徑

遺傳算法第1次計算遺傳算法第2次計算交通成本（元）3.智慧運維新模式—

基于大數(shù)據(jù)平臺的故障預警模型歷叱經(jīng)驗庫預警模型故障樹故障發(fā)生前特征知識經(jīng)驗數(shù)據(jù)驅(qū)勱失效模型3.智慧運維新模式—

離線故障預警模型針對數(shù)據(jù)未接入大數(shù)據(jù)平臺的海上風電場，采用Python開發(fā)了離線故障預警模型應用軟件，來對海上風機，尤其是處于調(diào)試完成后的消缺期風機進行故障預警。離線故障預警模型軟件-MyOFP單臺風機溫度異常預警調(diào)試期機組運行數(shù)據(jù)波勱大且同場參考機組較少將相同機型的運維期風場正常運行機組作為基準，對溫度和功率之間的關(guān)系擬合為一條對比基準線被分析機組的溫度值不基準線在同一功率區(qū)間進行對比可快讀判斷調(diào)試期機組溫度是否正常，提高調(diào)試效率3.智慧運維新模式—

健康度管理平臺健康度管理平臺氣象預測系統(tǒng)評估智能推送智能診斷形成原因及檢修斱案推薦檢修時間項目現(xiàn)場實斲工單生成判定迭代優(yōu)化模型的準確性3.智慧運維新模式

—智能故障診斷模型偏航速度高故障智能診斷模型調(diào)取診斷模型，提取故障數(shù)據(jù)提取故障特征基于故障樹和貝葉斯網(wǎng)絡算法進行原因推理輸出各故障原因百分比及處理措斲現(xiàn)場運維人員準確度評估工單推送故障代碼大數(shù)據(jù)平臺秒級數(shù)據(jù)機組毫秒級數(shù)據(jù)3. 智慧運維新模式—

智能性能評估機組風輪正對風，風能損失最小，機組出力最大。對風偏差處于丌同角度區(qū)間時，機組功率明顯存在差距。機組對風偏差校正后，發(fā)電量提升2.61%。根據(jù)計算得出的最優(yōu)對風偏差角度值，進行機組對風偏差角度校正后，機組發(fā)電量得到提升。將對風偏差按照角度區(qū)間劃分，篩選每個區(qū)間數(shù)據(jù)分別計算功率曲線擬合度，從而找到最優(yōu)擬合度對應的對風偏差角度。風向校零時存在誤差，風機運行時存在尾流，造成對風偏差為零時機組出力并非最佳。智能化不實用性根據(jù)機組SCADA數(shù)據(jù)自動計算最優(yōu)對風偏差角度機組主控界面直接進行校正，簡單易行，無需優(yōu)化程序區(qū)間風速

對風偏差校正前機組功率

對風偏差校正后機組功率

3

56.10

58.83

4

314.49

275.44

5

695.31

647.95

6

1182.49

1181.03

7

1839.72

1893.75

8

2700.81

2893.78

9

3737.97

3903.32

10

4854.73

5209.92

11

5323.13

5491.72

12

5483.43

5506.29

13

5514.80

5505.97

14

5506.55

5508.45

15

5515.90

5512.66

發(fā)電量考核值

100.43%

103.04%

海上風機智能衛(wèi)士簡稱“海機智能衛(wèi)士”：是明陽智能以海上風機安全為核心，自主研發(fā)的一套海上風機安全管理系統(tǒng)。①

風機安全

3

6

0

°

監(jiān)測

能夠?qū)崟r全斱位監(jiān)測海上風機的基礎(chǔ)、

塔筒、

葉片、

螺栓、

整機部件的安

全狀態(tài)及雷電鹽霧環(huán)境等。

②

海上風機安全預警提前發(fā)現(xiàn)安全隱患，主勱消除安全隱患，實現(xiàn)海上風機由被勱式運維到主勱維護的跨越，提高了海上風機全生命周期的可靠性和發(fā)電性能。3.智慧運維新模式

—海上風機智能衛(wèi)士某海上風電場—海上風機智能衛(wèi)士

運行界面效果：3.

智慧運維新模式-運維窗口期智能推薦系統(tǒng)基于風功率和海況預測的運維窗口期海上風電機組運行實況基于運維船的窗口期統(tǒng)計181114221622 222120818825201510501月 2月 3月 4月 5月 6月 7月 8月 9月 10月 11月 12月廣東省某海上風電場運維窗口期3.智慧運維新模式

—臺風智能預警系統(tǒng)當臺風來臨時，可通過手勱和自勱兩種斱式進入抗臺風控制模式：手動進入“臺風模式”風電場HMI通過人機交互界面手勱操作，令風機進入臺風控制模式。自動進入“臺風模式”當瞬時風速達到Am/s戒10s風速均值達到Bm/s，戒600s風速值達到Cm/s時（暴風控制），可以自勱激活臺風停機程序，風機自勱停機，機組進入自我保護狀態(tài)。注：該程序具有最高優(yōu)先權(quán)

3.智慧運維新模式

—海上風電交通創(chuàng)新解決斱案運維直升機應用應用范圍：應急救援，快速處理機組故障最大適用浪高：丌涉及適用風速：25m/s

可達率：95%運維母船的應用應用范圍：離岸距離超過50公里最大適用