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頭條 | 想實現海上風電智能管理?有iGO就“GO”了!

放大字體  縮小字體 發布日期:2019-06-05   來源:金風科技微平臺  瀏覽次數:382
核心提示:如今,在中國大陸綿延1.8萬千米的海岸線上,當你來到黃海之濱的小城——如東,你會被眼前人與自然和諧發展的風景所吸引。
  如今,在中國大陸綿延1.8萬千米的海岸線上,當你來到黃海之濱的小城——如東,你會被眼前人與自然和諧發展的風景所吸引。
  潮水慢慢退去,露出一片片金黃色的沙灘,勤勞的人們便開始了忙碌的下海作業:搭紫菜架、撿文蛤等,拖拉機成為了他們通往大海的交通工具。不遠處,一臺臺風機如海上燈塔屹立在沙灘上,葉片隨風舞動,如海鷗般翱翔在大海上空,有人戲稱它們為會發電的“電風扇”。而這里,便是國內海上風電的發源地……
  隨著技術日益成熟,中國海上風電也逐步從如東潮間帶延伸至更深的海域。在那里,這些風電機組接受著更嚴酷的海洋環境的挑戰。與陸地相比,海洋復雜多變的地質、氣象條件極大地增加了風機建設及運維的難度。
  競價上網、平價上網是新能源發展的終極目標,海上風電也不例外。然而,中國沿海不同海域嚴苛的環境條件使得開發成本相差較大,單位千瓦造價也是從14000元到22000元不等。因此,需要根據不同海域的情況,選擇不同的施工工藝和運維策略,從而有效提升施工效率和運維效率,提升發電收益,降低度電成本。
  針對如何提升海上風電的施工安裝運維效率,提升發電量等一系列問題,新疆金風科技股份有限公司(下稱“金風科技”)認為,發電量提升不僅需要通過運維階段精益化、智能化等管理手段來實現,同時貫穿風電場設計、施工階段精益交付管理、運維階段精細化管理的所有環節。CWP2017期間,金風科技重磅推出iGO(海上風電智能管理系統),基于海上風電場的精益交付及精益運維給出了解決上述問題的落地“良方”。
  iGO之精益交付——提供一體化的運輸安裝整體解決方案
  iGO(intelligent Goldwind Offshore),意為海上風電智能管理系統,主要包含運輸安裝和智能運維兩大核心模塊。
  “風電場經緯度、離岸距離、碼頭位置、整機及基礎生產基地位置……”在iGO的操作頁面上,當你輸入你所關注的海上風電場基礎信息時,通過iGO后臺數據庫分析,便能形成一份詳細直接的數據報告。
  通過該報告,業主或工程施工方可掌握該風電場的有效作業時間窗口以及不同開工日期對施工總工期的影響,為業主和施工方提供施工組織計劃決策依據。這樣,就可較大限度地利用有效時間窗口合理安排運輸及吊裝作業面,使整個工期及吊裝成本最優。
  以往在海上風電的施工安裝中,作業時間敏感,安裝費用高,時間緊風險大……這些都是每個海上風電工作者心頭的“老大難”。基于解決這些問題的初衷,同時提高施工效率,實現成本最優,實現快速調試和并網,保障施工安全。來自金風科技海上風電設計研究院的工程師們絞盡腦汁,終于在iGO中對上述問題找到了解決辦法。
  很多人都清楚,海上風場施工與陸地風場施工有很大區別。但事實上,實際情況比想象中更為復雜。
  海上風場施工效率由環境信息、單臺風機海上作業時間、供貨及倉儲能力、施工計劃、安裝船舶這幾方面因素決定。
  比如在海上風電機組運輸方案上,以往有“駁船運輸+安裝船模式”和“安裝船自航運輸模式”兩種模式。
  業內通常用的是“駁船運輸+安裝船模式”。這一方式具有使用方式靈活,考慮安裝船速度及費用、甲板載荷及面積、風機部件尺寸的特點,但也存在海上部件轉移次數多,容易發生碰撞的不足。
  而另一種,“安裝船自運輸模式”,具有海上部件轉移次數少的特點,但是費用高。
  很多時候,海上風電的工程師們光為了選擇哪種運輸方式,就已經大為費神。
  而現在,通過iGO,工程師們可以根據項目周邊的環境信息,選擇最為合適的運輸方案。
  在吊裝方案領域,工程師們通過iGO,可以針對不同項目,采取不同吊裝方案(三葉式安裝或單葉式安裝),實現效率最大化。
  不僅如此,iGO海上工程精益交付還可以通過對工程海域水文氣象環境要素分析,對工廠產能、碼頭堆場排布、運輸及吊裝船舶選型等要素進行統一建模,以降本增效為目的,為客戶提供一體化精益交付方案。
  iGO之精益運維——打造海上風電運維數字化運維策略解決方案
  一直以來,海上風電場運維成本占海上風場全生命周期總成本的25%~30%,如何有效提升海上風電機組發電收益,降低運維成本,已成為國內海上風電行業內的熱點議題。
  隨著國內海上風電的快速發展,正逐步形成江蘇、福建、廣東典型的區域化、集中化、規模化的海上風電場,為有效降低海上風電運維成本提供良好土壤。
  如何降低海上風電場的運維成本?金風科技的工程師認為,基于發電量及運維出海成本最優的運維策略,有助于降低海上風電場度電運維成本。
  然而,目前裝備及技術輸出的運維策略方案,可達率或者運維成本或風險控制無法達到預期值時,需要進行針對性的輸出可行的技術方案以及經濟性評估。
  而iGO的出現,則為實現運維策略最優提供了最好的落地方案。
↑基于機組狀態的海上風電運行維護監測系統
  海上風電場運維策略涉及多數據源分析,包括氣象、船舶、通訊、機組運行數據、機組維護數據等。
  當前海上風電運維管理主要依賴人工經驗,如出海運維計劃安排、機組故障診斷等,由于人員經驗差異而產生的運維計劃排布偏差,會使得風場運維收益產生偏差。同時,由于人工對故障和預警的誤判,也往往導致出海未能有效完成機組維護作業。
  金風海上風電場智能運維管理平臺(iGO)數字化解決方案在設計和執行中始終圍繞兩個原則,一個是需求源自于業務一線痛點,另一個開發的解決方案一定能在業務一線有效的落地。談及業務痛點,將運維業務拆分成三個環節:計劃、執行、評估。
  在金風科技看來,海上風電運維數字化運維策略解決方案,無論直接還是間接,最終的用戶還是項目現場一線運維人員。
  通過iGO,金風科技的工程師們是如何從計劃、執行、評估三個方面實現海上風電場的數字化運維的?
  第一,運維基礎信息化。金風科技的工程師通過iGO,可以將場址環境、機組、水文氣象、通訊、船舶、人員、物資等所有運維資源都集成在平臺,建立海上運維一次完成率體系,并建立運維人員能力數據庫,實現0.5h內完成出海任務的分配、運維資源的調度,提高運維效率15%~20%。
  第二,運維計劃智能化。iGO通過對運維資源的參數化建模,引入人工智能和離散事件模擬,實現由系統自動優化排布運維計劃,消除由于人員能力差異而導致運維計劃合理性偏差,最終相比于人工排布計劃,系統自動排布能提升年度發電收益1%。以金風科技某海上項目為例,在2018年1月~2018年6月期間,運維時使用人工排布計劃與運維計劃自動排布驗證結果對比顯示:歷史模擬和歷史實際只差0.27%,這說明iGO方法可信度及軟件準確率高。同時,在此基礎上完成優化模擬,減少50%的發電量損失和20%的出海次數。
  第三,機組故障及預警智能診斷。iGO通過結合SCADA數據,機組狀態監控數據,機組故障庫數據,機組維護歷史數據,運用大數據和人工智能手段,可實現系統自動診斷故障分析根因,并對預警信號作出判定給出維護建議,盡可能將非計劃性工作轉變為計劃性工作,降低運維成本15%~20%。
  iGO之新技術——背后先進技術的支撐
  iGO作為金風海上風電場智能運維管理平臺,之所以能實現海上風電的智能運維,一大“秘訣”就在于其背后強大的相關技術的支撐。
  “千里眼”:水文氣象預報系統
  在數據采集階段,金風科技自主研發的海上風電場水文氣象預報系統能對氣象數據的準確預報和把握,就如同“千里眼”一般,為海上風電運維提供了解決路徑和落地方案,經濟社會效益顯著。
  通過該系統獲得的風資源和水文數據,可以進一步分析項目的經濟性,并為海工結構技術進行水動力分析、運維方案分析、運輸吊裝方案分析。
  而當該系統建立完善后,可根據當天的風速、風向、浪高、浪向、流速、流向以及運維機組的機位點制訂出最佳的運維船只航行路線,提高運維效率。
  當在運維過程中出現人員落水事故時,海洋氣象預報系統可在很短時間內勾畫出搜救海域范圍,進一步提高搜救效率。
  “順風耳”:通訊技術
  當開展海上風電場建設運維時,一般通訊工具都沒法使用,而使用衛星通訊成本又過高,這時,金風科技自主研發的通訊系統,又稱之為“順風耳”,就可大顯身手。
  通過該通訊系統,集控中心人員可與海上風電場運維人員進行一對一、一對多的通訊,保證了信息傳播的私密性和即時性,便于統一調度管理,保障運維工作正常開展。
  以金風科技響水近海項目為例,該項目離岸20km,海上升壓站天線30m高度可覆蓋半徑25km范圍,可實現人員對講通訊、微信傳輸圖片等通訊功能。
  同時,在興化灣項目上,在部件運輸距離大于1000km之時,通過船舶上安裝船載臺及天線,利用衛星無線WIFI通道,實現運輸船舶狀態及視頻實時監控等功能。
  大數據分析模型
  這里iGO使用的大數據分析模型,特指基于多目標變量優化的海上機組運維計劃自動排布技術。
  當使用iGO時,用戶可從數據信息模塊中提取風電場特征、水文氣象、人員、物資、船舶等數據,導入待辦任務,并參照標準定義業務需求,將錄入的任務轉入運維計劃自動優化排布系統。自此,系統將自動生成未來一個運維周期內的多種出海運維方案,同時還可顯示各種方案出海成本(經濟成本、時間成本)及預期發電收益。
  數據顯示,通過iGO自動排布,可使得單個海上風電場發電量提升1%~5%,年有效利用小時數提升10%,出海成本降低10%。而這些長期積累的實際數據,也將作為運維計劃自動優化排布系統核心算法模型的訓練數據,金風科技的工程師們將定期對模型進行參數優化,讓系統更智能,排出的方案更貼合實際業務需求。
  根據國家能源局發布的《風電發展“十三五”規劃》,到2020年,我國海上風電開工建設規模將達到1000萬千瓦,力爭累計并網容量達到500萬千瓦,投資額可超過萬億元。萬億元投資的背后,更是對海上風電運維的重要考驗。
  自2007年我國第一臺海上風電試驗樣機(金風科技GW70-1.5MW)在渤海灣矗立,至今已過去10余年。多年來,對于海上風電,金風科技相關研究和實踐從未止步。在海上風電這場“長跑”中,突破海上風電產品的關鍵技術,打造先進的海上風電整體解決方案,實現中國在風電高端制造行業的全球引領,是全體金風人的使命。金風科技也將堅定不移地跑下去。
 
 
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