1、 2020-1-风 电 场 无 人 值 守 运 行 模 式 探 析 朱润泽,李雄威,李庚达,伍权,王大明,刘瑞刚,姜全越(1.国电新能源技术研究院有限公司,北京市 102209;2.北 京 国 电 电 力 新 能 源 技 术 有 限 公 司,北京市 102208)Analysis on Unattended Operation Mode of Wind Farm ZHU Runze1,LI Xiongwei1,LI Gengda1,WU Quan1,W ANG Daming2,LIU Ruigang2,JIANG Quanyue2 1.Guodian New Energy Technology
2、 Research Institute Co.,Ltd.,Beijing 102209,China;2.Beijing Guodian Power New Energy Technology Co.,Ltd.,Beijing 102208,China 摘要:随着风 电产 业 政策 以及技 术 加快 落地 升级,偏远 山区、高 海拔 地区 和沿 海 地区 正在成 为 风电 场建 设的 主 要 方向。这些 地区 往往 地 址偏 远、交 通 闭塞、工 作条 件 艰苦,依靠 传 统人 工运 维方 式,不 仅效率 低 下,而且 运维 成 本 高昂。因此,无 人值 守 模式 成为现 今 风电 场发 展趋
3、势,以 机器代 替 人工,无 论从 经 济效 益还是 管 理效 益上 都将 促 使 风电 场 发展 迈上 一个 新 的台 阶。本 文 主要 阐述 了风 电 场无 人值守 运 行模 式的 概念 及 发展 意义,介 绍了 无人 值守 风 电 场的 发 展现 状,并介 绍 了现 阶段无 人 值守 风电 场建 设 过程 中现阶 段 在设 备、技术、管理、网络 结 构方 面存 在存 在 的 问题和未来需要研究的方向。关键词:风电场;无人值守;发展意义;发展现状;现有挑战 ABSTRACT:With the wind power industry policy and technology speedin
4、g up and upgrading,remote mountainous areas,high altitude areas and coastal areas are becoming the main direction of wind farm construction.These areas are often remote,traffic is blocked,and working conditions are difficult.Relying on traditional manual operation and maintenance methods is not only
5、 inefficient,but also the cost of operation and maintenance is high.Therefore,the unattended mode has become the current development trend of wind farms.The replacement of labor by machines will promote the development of wind farms to a new level in terms of economic and management benefits.This ar
6、ticle mainly elaborates the concept and development significance of unattended operation mode of wind farm,introduces the development status of unattended wind farm,and introduces the existing problems in equipment,technology,management and network structure in the construction process of unattended
7、 wind farm at the present stage,and the research direction in the future.KEY WORD:wind farm;unattended mode;development significance;development status;existing challenges 0 引言 能源革 命和 产业 升级 促使 风电迅 猛发 展,截止 2019 年 11 月,中国 风 电装机 容量 达 到 2 亿千瓦,位居 世界 前列1。随 着我国 风电 场开 发规 模的不断 扩大,风 电场 建设 向偏远 山区、高 海拔 地区和沿 海地
8、区发 展,环 境 问题给 现场 运维 技术 人员的工 作生 活带 来了 较大 困难,同 时增 加了 风电场的检 修维 护成 本。而近年 来智 能风 电场 成为 发展趋 势,尤其 是在 国务院 发布的 关于推进“互联 网+”智 慧 能源发展 的指 导意 见 中 明 确对风 电场 智能 化建 设方面提 出了 相关 指导 意见,这 为解 决当 前风 电场的困境 提供 了解 决方 案,利用互 联网 信息 技术 和能源产业进行融合构造远程智能化控制平台实现少人 甚至 无人 驻守 电厂,无 论是 从智 慧能 源发展方面还是从现实出发减少发电成本都符合风电场未 来发 展的 趋势2,3。本 文 首 先 介 绍
9、 风 电 场 无 人 值 守 模 式 的 概 念以及发展意义,通过对风电场发展现状进行分析,系统 阐述 风力 发电 实 现无人 值守 所面 临的 挑战,并 交代 无人 值守 风电 场的研 究方 向。1 风 电 场 无 人 值 守 运 行 模 式 的 概 念 2020-2-无人值 守有 多种 解释,一 般是指 风电 场内 部不 再设置常驻专门人员对设备进行维护和运行管理,而 是通 过计 算机 技 术、通信 技术、远程 监控技术 和自 动化 控制 技术 等建立 远程 控制 平台,实现集 控中 心远 程控 制4-6。风电场 包括 升压 站、测风 塔、机 组等 部分,每个部 分包 含众 多设 备,现有
10、技 术无 法实 现所 有设备的 远程 控制,一 旦出 现故障,需要及 时出 现相关人 员进 行处 理,因 此,“无人 值守”模式下依然需 要现 场驻 留专 业人 员,而将 设备监 控、故障诊断等大部分功能交由集控中心远程平台执行,以 此减 少现 场运 维人 员7,8。无人值 守风 电场 采用“统 一 调度,分级 管理”制度,分 为机 组、风 电场、集 控中 心 和 公司 四个等级。集 控中心 统一 调度 所辖风 电场,而 公司 对接集控 中心 而不 跨级 对风 电场进 行直 接控 制。其中涉及 控制 系统 主要 为三 部分,分 别为机 组、风电场和 集控 中心9,公 司 主要通 过数 据确 定
11、发 电计划,四者 关系 如 图 1 所 示。集控中 心公 司风电场风 电 机组风机1 号 风机2 号 风机3 号传感器网 络SCADA 系 统、AGC/AVC通信设备、高速以太网 络偏航、变桨、变流 系统等数据 库 服务器 通信设 备数据库 服务器 通信设 备 管理员 监控屏幕远程传 输 本地 监控故障诊 断 本地数 据存储数据 集中统计 故障诊 断 远 程监控平 台 智能调度 数 据集中 存储基 于 统计数据制定集控中心所 在区 域的 发电 策略 图 1 无 人 值 守 风 电 场 管 理 模 式 Fig.1 Management mode of unattended wind farm 在
12、机组、风电 场和 集控 中 心分别 设立 监控 系统。集控 中心 监控 系统 负 责接收 所辖 各个 风场 数据,远程 监控场 站实 时运 行状态,系统控 制部 分可向风 场发 送控 制指 令,实现远 程控 制;风电 场监控系 统中 同样 包含 控制 系统,具 体分 为风 电场中控室 控制 系统 和风 机现 地控制 系统,其中 风电场中控 室控 制系 统通 过服 务器监 控本 地机 组,实现风场 级控 制;而 风机 现 地控制 系统 通过 现地 控制屏对 机组 等设 备进 行现 场控制,实现 机组 级控制。控制 系统中,以优 先 级排序 分别 为第 一级 为风机现 地控 制系 统,第 二 级为
13、风 电场 中控 室控 制系统,第 三级为 集控 中心 控制系 统。三套 控制 系统在结构上形成集群-风场-机组分层结构,实现多场景 工况 下调 度策 略自 适应切 换。基 于风 电场终端与 远程 管控 平台 的高 效、安全 通讯,实 现风电场优 化调 度的 自动 控制 功能,保 证机 组安 全可靠的前提下,最大化提高发电效率和并网友好度。由图 1 所示,风 电场 处于 第二层。各风电 场侧需针 对机 组、升 压站、电量计 量装 置、相 量测量装置 等系 统配 置相 应监 控系统,实现 风电 场本地监控 以及 远程 传输 功能。各 风电 场存 在系 统兼容问题,因此为 实现 集中 监控,风 电场
14、应 遵循 统一通信 标准、信 息规 范、安全规 范以 及各 通信 信道设计 依据,如 OPC、Modbus/TCP 等现行 工业通讯规 约。风电 场侧 在统 一通信 规范 框架 下,采集当地 风电 场设 备运 行信 息并上 传至 集控 中心,集控中心依据统一标准将不同格式的数据转化为统一 标准 进行 存储10-12。同时,风 电场 需留 守少许检修维护人员结合监控系统对现场设备进行巡视 维护 以应 对突 发状 况。集控中 心侧 属于 第三 层。基于现 有的 区域 级集控中 心,通 过远 程平 台 采集并 汇总 各风 电场 侧上传信 息,远程 调控 多个 风电场。集控中 心通过高速通信网络 接
15、入 风 电 场 内 部 的 光纤环网或总线网,从 而 实 现风 电现 场 硬件控 制器 和远 程平 台互联。基 于 电 力二 次系 统安全 防护 规定 将平台下数 据采 集系 统、在线 监测系 统、SCADA 数据系统、能 量管 理系 统进 行 分区,实现 有效 隔离。平台运 行后 实现 风电 场状 态数据 实时 监测、数值化展示 及远 程控 制13-15。公司属 于最 高层。集控 中 心将汇 总处 理后 的数据发 送给 公司 生产 部,生产部 基于 统计 数据 制定集控 中心 所在 区域 的发 电策略。2 无 人 值 守 风 电 场 的 发 展 意 义 由于风 电场 地处 偏远,气 候环境
16、恶劣,加 上缺少技 能完 善经 验丰 富的 工作人 员等 问题,风电场运行 维护 难度 相对 较大。而 现行 运维 方案 往往是依靠 有经 验的 人员 前往 现场进 行监 测维 护,导致运维不及时,且时间成本和人员成本都比较高。因 此,建设 无人 值守 风电场 具有 重要 意 义。2020-3-2.1 风电场 实现 无人 值守 模式 后,以集 控中 心为服务器 控制 端,风电 场为 客户端,由自动 化智 能监控代 替 人 工监 控,可缩 短响应 时间,提 高运 维控制工 作效 率;由 远程 智 能监控 及故 障检 测平 台加快故障处理,检修人员可以及时处理紧急情况,以避 免发生 事故,降 低风
17、险 并稳 定风 电场 投资收益16。因 此,无人 值 守无论 是从 发电 效益 还是人力 成本 方面 都为 风电 场提升 了经 济效 益。2.2 实现无 人值 守后,管理 人 员依靠 远程 平台 能够排除目前企业管理生产工作中由于标准化缺失而导 致的 风电 机组 设备 运行不 稳定 等问 题,加强运维 工作 中的 操作 规范 性及标 准化,保证 风电机组设 备运 行维 护质 量,同时加 强安 全隐 患排 查治理,提 高发电 的安 全可 靠性;在 现场无 人值守的基础 上确 保风 电场 数据 资源实 时共 享,使 得企业远程 管理 维护 成为 可能,为 决策 与目 标规 划提供数据 支持17。3
18、 无 人 值 守 风 电 场 的 发 展 现 状 3.1 早 期 关 于 电 站 无 人 值 守 方 面 的 研究主要 以500KV 变电 站为 主,而 关 于风 电 场无 人值 守的 研究较 少。随着风 电规 模不 断扩大,传统被 动运 维方式已 经不 能满 足现 有需 求,各个 风电 厂商 相应推出智 慧风 电平 台,实 现 风电场 效率 和效 益的 提升。国外方 面,GE 公 司在 风 电场远 程监 控方 面具有较 为成 熟的 技术,其 在全球 建立 了多 个远 程监控中心(ROC)对风 电 机 组 进行远 程故 障诊断 及排查的 工作。我国 江苏 如 东特许 权风 场 的 100 台风
19、电机 组曾 采用 该模 式,极大地 减少 了风 电场 运维的人 力成 本。近年 来,西门子、Vestas 等也 相继开发 数字 化风 电场 数据 信息管 理服 务平 台,利用大数 据 分 析开 展 机 组的 远程集 控、健 康管 理及性能评 估等 工作。国内在 这方 面起 步较 晚,但也取 得了 一定 成果。远 景能 源在 国内 较早 提出智 慧风 电场 概念,推出了 包含 格林 威治 平台 和 Wind OS 平台 的智慧风场 全生 命周 期管 理系 统,利用 高速 通信 网络实现风 电场 与监 控中 心互 联,形成 一套 智慧 风场管理方案。金风科技研发了包括“智慧大脑-SOAMTM”和基
20、于 共享 运 维中心的“高效 前台”两个重 要部 分在 内的 风电 服务,从 高效发 电、运维成本、设备安全三方面实现风电场高效运营18。浙江运达风 电 的 PHM 系统 采用 风电 机组 感知的智 能运 维模 式,实现 了 智能诊 断、故障 预警、运行评 估等 功能,实 现机 组智能 管理。具 体系 统及功能 如表 1 所 示。表 1 风 电 公 司 及 其 推 出 系 统 Tab.1 Wind power company and its launch system 3.2 现 今 各 大 发 电 企 业 都 开始着手 无 人 值 守 风电场的 建设,以 建设 集控 中心为 基础,对 风电
21、场进行统 一管 理,优化 资源 调度。大唐新 能源 赤峰 分公 司 于 2009 年开 始打 造风电场 集控 中心,并建 成 行业内 首家 拥有 调度 权的集控 中心。通 过研 发运 行 系统、设计 网络 结构、引进先 进设 备等 工作,已 实现对 所 辖 9 个 风电 场的实时 监控、数 据分 析、远程控 制及 故障 诊断 等功能。同 时赤峰 分公 司制 定 了 集 控调度 中心 运行管理 制度 等 以 保障 集 控中心 和场 站端 双方 人员在 工 作模 式上 顺利 转变,提升 管理 效率。华 能 集 团 与 南 方 电 网 共 同 建 设 了 云 南 大 理华能区 域风 电集 控中 心,
22、在投入 试运 行的 一年 里接入管 理了 大理 区 域 8 座 已投运 的风 电场,初步实 现 了 风 电 场“少 人 值 守、集 中 监 控”的 管 理 模式。公司名称 系统名称 功能 远景能 源 格林威 治平 台 实时采 集分 析 Wind OS 平台 金风科 技 智慧大 脑-SOAMTM 降低电 量 损 耗、提 升发电量、降低运 维成 本、主 动预维 基于共 享运 维中 心的“高效前台”浙江运 达 PHM 系统 智能诊 断、故障 预警、运 行评 估 2020-4-龙源电 力 自 2009 年开 始 打造“三级 远程”监控体 系,目 前本 部集 团 级安全 生产 运营 监控 中心和多 家省
23、 级监 控中 心投 入运营,超过 1 万 台机组实现 远程 监督,是 国内 运营时 间最 久、监督 范围最广、接入机 组类 型最 多的运 营监 控中 心。中心通过 远程 监控 机组、升 压站等 设备,实 现报 表统计、故 障报警 及数 据分 析等功 能,为风 电场 无人值守 奠定 了基 础。国电电 力山 东新 能源 公司 也在 2013 年 启动集控中心建设计划,对所辖风电场进行统一管理。期间 公司对 组织 架构、管 理流 程以及 检修 模式进行 了相 应的 变革,实 现了人 力资 源的 优化 配置;从上 到下 的一 体化 管 理平台 机制 使信 息高 度集成,保障 人员 及时 沟通 需求,提
24、升 运行 效率;大数据、移动 监控 等技 术 的引入 使生 产管 理水 平明显得 到提 升。集 控中 心 投入运 行后 所 辖 6 个风电场运 行人 员 由 36 人减 为 15 人,而风 电场 运行时间、发 电量则 大幅 提升,公 司管 理和经 济效 益成效显 著19。4 无 人 值 守 风 电 场 发 展 存 在 的 问 题 截至目 前,无 人值 守风 电 场所需 的信 息化 技术已日 趋成 熟,但 对于 风 电场的 一些 关键 功能 模块如智 能故 障诊 断预 警等 还停留 于研 发层 面,智能化程 度不 高。另外,无 人值守 风电 场相 关规 章制度还 有待 完善,员 工工 作模式 还
25、有 待转 变。以下介绍 一下 无人 值守 风电 场所面 临的 挑战。4.1(1)设备 兼容 问题 风电场 一般 是分 期建 造,不同期 所采 用的 机组机型 和厂 家很 有可 能不 同,甚至 同一 批次 也会采用多 个厂 家多 种型 号的 机组,不 同风 机监 控系统互不 兼容,集控 室实 现 远程监 控需 集成 所辖 风电场监 控系 统20。(2)设备自 动 化 水平 低 下,无 法 实 现完 全远程控 制 我 国 在 无 人 值 守 电 力 设 备 研 发 方 面 取 得 了长足的 进步,但 与发 达国 家 相比,差距 仍有 不小。风机控 制系 统兼 容性、开 放性有 限,设备 自动 化水
26、 平 低 下;现 有 风 电 场 对 集 群 的 操 作 仍 以SCADA 系统 自动 控制 为 主;控 制策 略效 果无 法满足发 展需 求21。以 上 原 因 导 致 集 控 中 心 管 理 人 员 只 能 以 消息等方 式通 知现 场人 员操 作,无法 实现 真正 远程控制。而且 网络 传输 系统 等设备 往往 存在 疏漏,一旦出 现故 障,严重 影响 效率。4.2(1)缺少 成熟 的 设 备状 态 监测手 段 传 统 风 电 机 组 设 备 状 态 监 测 主 要 覆 盖 机 组设备振 动信 号、电气 信号、温 度信 号和油 液信 号等,而 风电 机组 内部 涵盖 电气系 统、机械 传
27、动、控制系 统三 大部 分。目前,国 内外 围绕风 电机 组各种信号设计的故障诊断和预测方法已经在研究当中,振动、油液、温 度、电压 等状 态参 数 成为判断 风机 运行 状态 的重 要 参数,但是 现今 已投入商业使用的状态监测系统大多基于振动信号22。另外,目 前风 电场 设备 监 测范围 仅涵 盖风 机部分设 备及 升压 站。如变 桨轴承、偏航减 速器 及通信滑 环等 设备 状态 一直 未得到 有效 监测,导致风电场 无法 对各 关键 设备 状态进 行实 时监 控。(2)故障 诊断 方法 无法 满 足风电 场需 求 围绕故 障诊 断的 研究 一 直 在持续,大多 集中在诊断 算法 的研
28、究,神 经 网络、机 器学 习、遗 传算法等方法不断被应用到风机等设备的故障诊断当中。但是 现有 研究 未 从整个 系统 方面 深入 了解风电场设备的运行模式和各部件相对于整体的结构 功能,单独 将某 个 部件数据 剖 析出 来进 行分析,导致 所设 计方 法 大 多无法 应用 于现 场23。现 有 故 障 诊 断 方 法 大 多 依 靠 员 工 经 验 或 监控系统 中分 析工 具实 现,而且除 振动 信号 外,其他参数 仅有 趋势 分析、阈 值法等 传统 分析 方法。但是风 机工 作条 件多 变,伴随着 新机 型、新设 备的不断 引入,设 备监 测范 围必然 增加,诊 断所 需分析的 数据
29、 从种 类和 数量 上也会 翻 倍。因 此,无论是依 靠人 工方 式还 是分 析软件,单纯 对单 一来源数据 或离 线数 据 进 行分 析,不仅 无法 满足 未来风电场集群需求,而且导致故障诊断效率低下24。(3)数据 处理 标准 不同 2020-5-风电场 发电 设备 众多,设 备状态 监测 和故 障诊断都 涉及 到数 据的 处理。如 何对 不同 风电 场内部大量 多源 异构 的监 测数 据进行 统一 存储、分析及管理 是风 电场 数据 处理 方面面 临的 难题。数据精度的 差异、格式 的不 同 以及编 码的 差异 都将 导致风电场数据系统的崩溃。现今无人值守模式下,集控 中心 面对 多个
30、不 同数据 标准 的风 电场 应该建立 统一 规范,保证 数 据编码 及格 式等 方面 的标准化,降 低数 据处 理难 度。4.3(1)未建 立完 善无 人值 守 风电场 制度 在 无 人 值 守 风 电 场 设 计 过 程 中 未 能 建 立 一套完善 制度25,26,包 括日 常工作 安全、运 行、检修规程。推进风 电场 无人 值守,单 纯依靠 技术 和设备的 革新,工作 模式 固 化不变 将导 致无 法与 远程集控 中心 合作,进 而提 升风电 场运 行效 率。制度中应 确定 工作 范围,落 实责任 到人,风 电场 实现无人值守后需要风场侧和集控中心侧双方配合,如未 确定双 方工 作及
31、责任分 配,将影 响管 理质量和 效果。(2)工作 范围 扩大,操 作 人员 一 专多 能 无人值 守实 际上 推进 的是 减人增 效,无 论集控中心还是风 电 场 都 需 要 大 量 拥 有 丰 富 经 验 的员工。风 电场侧 不断 降低 人数,实 际上是 扩大 了每个人 的工 作范 围,一 旦 出现维 修任 务仅 凭远 程平台的 指导 无法 快速 解决,需 要专 业人 员保 证风电场安 全运 行;而 集控 中 心侧同 样需 要专 业员 工分析判 断风 电场 运行 状况,并 对故 障预 警做 出准确判断,保证 管理 效率。因此,无 人值 守迫 切需要一专 多能 的 人 才保 证效 率27,2
32、8。4.4 无 人 值 守 系 统 总 体 结 构 基 于 二 次 安 防 相 关规定分 为安 全 区(实时 控制区)、安全 区(非实 时 控制 区)和 安全 区(信 息管 理 区)。安全区之间 采用“横向 隔离、纵向加 密”原 则,安 全区和 安 全 区 信息 交互 频繁,作 为生 产业 务系统,可合 并为生 产控 制区,区 域间 采用防 火墙 隔离。生产 控制 区和 安全 区(信息 管理 区)通 信应根据 我国 的 电力 二次 系统安 全防 护规 定 设置单向 网闸 作为 安全 隔离 装置。另 一方面,风电场安全 区和安全 区 和 集 控 中 心 联 系 时 需 采用纵向 加密 认证 装置
33、29,30。系统 整体 架构 如 图 2所示。集控中心侧场站侧接 口服务 器电力 专网生 产控制 区 信 息管理 区安全 区防火墙 PMU AVC/AVG、稳控测控 保 护工 程师工 作站时 间同步装 置SCADA 监控工作站操 作员工 作站网 络打印 机功率控制工作站安全 区视频监 控工作站能量管 理系统 故 障录波、保 信子站、网络 发令系统、值 班管理系统、视 频系统消防、安保、照明、环境、空调监控 系统等在线监 测风机辅 助工作站 备 用服务 器报表工作站正向隔 离装 置风电机组 监控系 统安全 区 安全 区防 火墙 PMU 稳控测控 保 护纵向 加密时间同 步装置纵 向加密能量 管理
34、系统 故 障录波、保 信子站消防、安保、照 明、环境、空 调监控 系统等在线 监测风机辅 助系统 路 由器路由器SCADA 监控工作站操 作员工 作站网 络打印 机安 全 区Web 服务 器数 据处理服 务器大屏 幕实 时数 据库(镜 像)关 系数 据库(镜 像)实时数据库关 系数 据库 图 2 无 人 值 守 风 电 场 整 体 架 构 Fig.2 Overall structure of unattended wind farm 但依据 电力监 控系 统安 全防 护 规定 和 调网安2018 10 号 并网新 能 源 场 站电 力 监控系 统 涉网 安 全防 护补 充 方案,发电 侧即 风
35、 电场生产控 制区 可通 过正 向隔 离网闸 访问 安全 区,而出于 安全 性考 虑,严 禁 外部数 据进 入生 产控 制区,因此,图 2 中 反向 隔 离装置 将根 据实 际要 求进行配 置,而 无反 向隔 离 装置将 使安 全 区不 可访问生 产控 制区。但是 现 有信息 处理 系统 通常 被设计在 安全 区,即便 发 现紧急 情况 也无 法直 接对风电 场进 行远 程控 制,这也是 集控 中心 通常 以消息、远程 指导 等方 式通 知的原 因之 一。因此,为了实 现无 人值 守,集 控 中心和 风电 场需 要在 网络架构 上进 行重 新设 计,否则将 导致 网 络 安全 问题。5 无 人
36、 值 守 风 电 场 研 究 方 向 为实现 无人 值守 风电 场,在设备、技术、规范等方 面应 实现 风电 场的 智慧化、标准化,针对设备监 测、远 程控 制及 故 障诊断 等方 面投 入研 发力量,联 合高 校、科 研机 构内相 关科 研人 员,结合大数 据处 理、人工 智能 技术、自 动化技 术及 相关智能 算法,充分 基于 风 电场运 行机 理对 相关 功能模块进行开发并设计相应标准,形成一套先进、可行的远程监控管理系统和统一的系统规范;其次按照系统要求在关键位置引进先进设备,保障 运行 效率;最后 培训人 员,掌 握系 统和设备操 作,提升 智能 化控 制水平。2020-6-5.1
37、智 能 感 知 指 机 器 具 有 感 知 能 力,如 图 像 识别、语 音识 别和 温度 感知 等。风 电场 结合 图像、视频、振 动等 智能 传感 设 备,对机 组叶 片、齿 轮箱等关 键部 件的 运行 状况 进行检 测。研 发风 电场无人机 智能 巡检 系统,利 用搭载 红外 摄像 仪和 高清摄像头的无人机对风电机组叶片表面损失状况进行 监测,并 研究 开发 无人机 的最 优集 成、自主充电、巡检、避 障以 及 自身健 康状 况诊 断等 功能。5.2/风力发 电存 在间 歇性 和随 机性等 问题,难以预测和 控制。为 实现 风电 场无人 值守 目标,需 发展集群精细化调度技术,提升对风电
38、出力的管理。现 阶 段 对 风 电 调 度 研 究 方 向 主 要 在 降 低 并网后对电网平衡的影响和发电侧的优化出力及负荷分 配。现今,调度 研 究大多 从电 网经 济角 度出发,而 从发电 侧负 荷出 力考虑 偏少,应 基于 风电场/集 群 开 发 多 层 次 多 目 标 的 先 进 调 度 策 略 集合,实现 场群级 的有 功优 化调度 快速 性、灵活 性与准确性。开发集群-风场-机组的分层结构下的功率调 控模 块,并 实现 多 场景工 况下 调度 策略 自适应切 换。基 于风 电场 终 端与远 程管 控平 台的 高效、安全 通讯,实 现风 电 场优化 调度 的自 动控 制功能,保 证
39、机组 安全 可靠 的前提 下,提高 并网 友好度。5.3 风电高 速发 展,风机 数量 成倍增 长,因此,日常维 护 成 为关 键。但是 风机处 于高 空,风场 环境恶劣 造成 运维 困难,降 低运维 成本 成为 风电 机组维护 发展 方向,越来 越 多机构 致力 于研 发故 障诊断系 统。为提高 诊断 效率,应 充分 利用风 电数 据,基于多维度数据平台对风电机组运行数据的实时监测,开 发机组 性能 评估 系统。通 过对所 选指 标参数运 行时 的波 动程 度,对机组 是否 处于 正常 状态进行 判断,得 到机 组健 康状况 的评 价模 型。基于机组 大量 历史 运行 数据,提 取特 征参数
40、,通过训练得到故障诊断的神经网络模型和专家知识库,结合 多测点 实时 传感 测量信 息,对风 机关 键部件进 行故 障诊 断。建 立 对风电 机组 的趋 势分 析机制和 预警 机 制,提高 风 电场的 故障 诊断 与趋 势分析水 平。5.4 目前,大 型发 电企 业风 电 运营的 基本 管理 架构是集 团、区域 子公 司、项目现 场的 三级 模式。新的模式趋向于将风电项目作为一个整体资产来运营。高 效合 理地 整合 所有资 源,实现 人、财、物的灵活调配,需要一套完整的智慧体系来支撑。集成数 据采 集部 件和 所开 发的功 能模 块,对场站原 有 的 SCADA 数据 库进行 功能 扩展,形成
41、一套风 电场 智能 化远 程管 控平台。基于 先进 测量仪器和无人巡检设备,提升风电场智能感知能力。在远 端集 控中 心对 场 站生产 信息 进行 实时 监控及多 元化 展示。在 实现 数据采 集、策 略 运行、状态监测、故障诊断等风电场运维技术的前提下,打 造 风 电 场 终 端 场/集 群 级 闭 环 调 控 体 系,实现远 端监 控、无人 值守 的运维 管理 模式。5.5 管理方 面应 完善 现有 风电 制度,补 充无 人值守内容,做到有 章可 循。现有风 电场 员工 思维 停留在传 统风 电场 模式,工 作方式 无法 转变,反 而导致效 率低 下。因此,需 明确各 项规 章制 度并 对
42、员工进 行培 训,促使 员工 掌握各 项新 兴技 术,紧跟技术 发展 和变 化,并提 升员工 自身 专业 水平。风电场 需保 留一 定维 护人 员以应 对突 发情 况,而集控中心的监控人员作为电力设备第一时间运行 6 结论 无人值 守模 式已 成 为 现今 风电场 发展 趋势,通过引 入大 数据、云 计算 等新一 代信 息技 术,将风电场 生产 管理 推向 集中 数字化、集中 控制 模式转变,进而逐 步实 现风 电场“无人 化”、“智能化”。但是,现 今风 电场 无人 值 守管控 平台 的一 些关 键 2020-7-功能模块如故障诊断预警等智能化程度仍有待提升。另 外,无人 值守 风 电场相
43、关规 章制 度还 有待完善,员工工 作模 式还 有待转 变,应该 通过 加强运维 人员 技能 水平、完 善风电 场制 度等 方式 保障风电 场在 无人 值守 模式 下高效 运行。参 考 文 献 1 中 国 电 力 企 业 联 合 会.2019 年 1-11 月 份 电 力 工 业 运 行 简 况R/OL.北 京:中 电 联 行 业 发 展 与 环 境 资 源 部,20192019-11-15.http:/2 杨翠萍,陶福贵,陈帮鹏.无 人 值 守 变 电 站 电 气 设 备 计 算 机监控系统的设计J.电源技术,2014,38(06):1143-1144.3 孙秋野,杨凌霄,张化光.智 慧 能
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