最近很多開發(fā)商業(yè)主問我，智能是未來風(fēng)電的方向，智能化到底會給風(fēng)電行業(yè)和風(fēng)電投資商帶來什么價值？遠(yuǎn)景能源是全球風(fēng)電行業(yè)最早提出智能化的企業(yè)，最近7、8年來在智能風(fēng)機(jī)和智能風(fēng)電場的技術(shù)上持續(xù)研發(fā)思考。今天我給大家分享遠(yuǎn)景近一年來在智能化領(lǐng)域探索推進(jìn)的最新成果：我們認(rèn)為，感、知、行動，是智能風(fēng)電的價值與內(nèi)涵。


“感、知”就是智能風(fēng)機(jī)或智能機(jī)群要洞察自身運(yùn)行健康狀態(tài)。風(fēng)電智能化首先遇到的是感、知覆蓋度的挑戰(zhàn)。在風(fēng)電場運(yùn)行過程中會遇到各種問題，越高覆蓋度的提升資產(chǎn)感知力，越能捕捉到運(yùn)行中的問題，從而規(guī)避運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)。集中精力對一臺風(fēng)機(jī)或一個風(fēng)電場進(jìn)行感知力的智能化改造不難，但當(dāng)面對成百上千個風(fēng)況地形各異的風(fēng)電場、數(shù)萬臺型號不一的風(fēng)機(jī)時，全覆蓋的提升感知力挑戰(zhàn)難度非常大。其次是智能風(fēng)機(jī)的行動決策挑戰(zhàn)。到底智能風(fēng)機(jī)應(yīng)該是在離線運(yùn)維時作出干預(yù)好？還是在線運(yùn)行時做出干預(yù)更好？如果不得不和其他風(fēng)機(jī)打交道，是不是越早干預(yù)越好？

智能風(fēng)電有四個非常重要的價值體現(xiàn)：第一，可以運(yùn)行時優(yōu)化的就不要用人工維護(hù)；第二，能早期維護(hù)不要晚期維修；第三，發(fā)電量提升毫不猶豫；第四，電量、性能、收益透明化。當(dāng)我們與業(yè)主談?wù)擄L(fēng)電智能的時候，實(shí)際上業(yè)主關(guān)心的是這四個可以觸摸的實(shí)際價值點(diǎn)。

去年我在這里跟大家講過，風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)時是基于同一標(biāo)準(zhǔn)，做出來的產(chǎn)品分布在成千上萬個不同的機(jī)位點(diǎn)上，經(jīng)歷不同的地形、氣侯、風(fēng)況，正如擁有同樣基因的孿生個體，卻有不同的人生經(jīng)歷。下面我們來看看智能化在其中起到的作用。

風(fēng)機(jī)的健康狀態(tài)經(jīng)歷損耗、老化直至故障，形成健康隨運(yùn)行時間變化的曲線。雖然設(shè)計(jì)DNA相同，但風(fēng)機(jī)運(yùn)行環(huán)境不同，經(jīng)歷的健康曲線有的很陡、有的很緩。如果按照傳統(tǒng)解決方案直到故障時再來處理，健康曲線已經(jīng)走到壽命尾端。如果能夠在運(yùn)行過程中就洞察到部件的健康變化趨勢，就能及時做出在線干預(yù)。只有利用智能感知把每一臺風(fēng)機(jī)運(yùn)行過程中的健康曲線透明化，智能干預(yù)才能產(chǎn)生作用。

目前對于智能感知存在一個嚴(yán)重的理解誤區(qū)：裝越多硬件傳感器風(fēng)機(jī)越智能。事實(shí)上，不理解風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)的原理和DNA，風(fēng)機(jī)便是一個“黑盒”，加再多硬件傳感器都是徒勞的。因?yàn)橛布鞲衅鞯谋O(jiān)測信號僅反映出風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的少部分信息，如果不結(jié)合風(fēng)機(jī)的數(shù)字化設(shè)計(jì)模型、壽命與安全評估模型這種軟件傳感器補(bǔ)充剩余信息，風(fēng)機(jī)就無法感知自身運(yùn)行健康狀態(tài)與趨勢，也無法和整個設(shè)計(jì)過程中的流體動力學(xué)、多體動力學(xué)虛擬樣本以及運(yùn)行環(huán)境中大量運(yùn)行樣本、故障樣本相結(jié)合，無法準(zhǔn)確確定部件安全邊界、壽命邊界，也就沒有現(xiàn)實(shí)意義。

有業(yè)主問我，遠(yuǎn)景風(fēng)機(jī)的故障樣本并不多，如何找準(zhǔn)狀態(tài)邊界實(shí)現(xiàn)早期健康告警？這個問題很好，恰恰意味著有效監(jiān)測不能單純靠第三方硬件傳感器和有限故障樣本來解決。而是根據(jù)大量運(yùn)行特征數(shù)據(jù)，結(jié)合有限的故障樣本，回溯到設(shè)計(jì)模型里，用虛擬樣本還原并補(bǔ)充運(yùn)行信息，認(rèn)知問題規(guī)律，并通過臺架試驗(yàn)找到問題的邊界。遠(yuǎn)景在江陰有一個非常全面的測試中心，裝備了可以復(fù)現(xiàn)和模擬包括變槳軸承、主軸承、齒輪箱等關(guān)鍵部件的真實(shí)工況的臺架。這些臺架實(shí)驗(yàn)的標(biāo)定，將有效幫助我們通過EnOS™2.0平臺實(shí)現(xiàn)問題趨勢及邊界透明化。

遠(yuǎn)景通過智能風(fēng)機(jī)硬件傳感的監(jiān)測數(shù)據(jù)驅(qū)動智能風(fēng)機(jī)上部署的軟件傳感—數(shù)字化模型，感知風(fēng)機(jī)各系統(tǒng)的運(yùn)行歷程并且實(shí)時預(yù)測未來的趨勢。而基于風(fēng)機(jī)各系統(tǒng)運(yùn)行趨勢，就可以通過多變量因素的智能控制，動態(tài)優(yōu)化各系統(tǒng)狀態(tài)、自適應(yīng)運(yùn)行環(huán)境，這才是真正的智能。

舉個例子：葉片智能監(jiān)測應(yīng)用，包括凈空監(jiān)測、葉根螺栓監(jiān)測、過載監(jiān)測、前緣雨蝕監(jiān)測等智能監(jiān)測應(yīng)用。以凈空監(jiān)測為例：當(dāng)風(fēng)速變化時，扭矩在變化，葉片凈空也在變化，當(dāng)葉片凈空已經(jīng)距離塔筒接近5米的時候，進(jìn)入報(bào)警狀態(tài)，這時整個控制策略自適應(yīng)的發(fā)生了變化。三根葉片開始進(jìn)行不對稱的變槳卸載，把凈空又拉回了安全區(qū)間，葉片凈空又回到5米以上。在智能傳感與智能應(yīng)用透明化風(fēng)機(jī)運(yùn)行歷程的情況下，通過自適應(yīng)智能控制可以實(shí)現(xiàn)多部件之間的運(yùn)行協(xié)奏，達(dá)到風(fēng)機(jī)運(yùn)行期安全與性能的最優(yōu)。

如果對每一臺風(fēng)機(jī)的健康狀態(tài)、運(yùn)行歷程都看得如此清晰，風(fēng)電場機(jī)群將會產(chǎn)生更大的協(xié)同效益。特別是在海上風(fēng)電風(fēng)場將會產(chǎn)生更大的收益。例如，尾流會對葉片產(chǎn)生顫震的載荷，這種顫震可以被后排風(fēng)機(jī)葉片受載監(jiān)測應(yīng)用中的受載能量監(jiān)測模型所感知，這時后排風(fēng)機(jī)就請求機(jī)群大腦協(xié)調(diào)前排風(fēng)機(jī)。機(jī)群大腦會使前排風(fēng)機(jī)通過控制偏航偏斜尾流，使后排風(fēng)機(jī)繞開前排風(fēng)機(jī)的尾流影響。但此時前排風(fēng)機(jī)處于較大偏航角，葉片監(jiān)測應(yīng)用感知到不平衡載荷過大，就可以通過自適應(yīng)控制開啟寬頻獨(dú)立變槳，把前排風(fēng)機(jī)的載荷再次卸掉，起到整體協(xié)同的作用。

正是通過臺架試驗(yàn)、風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)引擎、EnOS™2.0承載的大數(shù)據(jù)把智能風(fēng)機(jī)的“軟”傳感——數(shù)字化模型和硬傳感有機(jī)結(jié)合起來，構(gòu)建風(fēng)機(jī)與機(jī)群全面的健康感知力以后，這么多風(fēng)機(jī)在一起的協(xié)同才有了基礎(chǔ)，同一臺風(fēng)機(jī)里，部件的壽命協(xié)同也才有了基礎(chǔ)。


真正的智能化設(shè)備，其智能化功能應(yīng)該與硬件配置弱耦合，因?yàn)橹挥羞@樣才能在時間維度上不斷升級功能的價值，在空間維度上不斷提高部署覆蓋的數(shù)量。未來智能風(fēng)機(jī)的智能化功能與智能硬件將逐漸解耦，逐漸解決規(guī)?；L(fēng)電資產(chǎn)價值提升的時空約束問題。比如，想要在幾千臺風(fēng)機(jī)上部署新的健康感知功能，并希望隨著運(yùn)行時間的累積，健康感知越來越準(zhǔn)確、可感知的問題越來越豐富。若是通過加裝硬件傳感器來實(shí)現(xiàn)，就要對幾千臺風(fēng)機(jī)進(jìn)行改造，面臨技術(shù)上是否允許加裝、對整機(jī)安全的影響、實(shí)施成本、質(zhì)量和運(yùn)維負(fù)荷是否能承受等可部署挑戰(zhàn)，同時這也是感知功能升級時，又要再次面對和解決的挑戰(zhàn)。因此，單純依靠硬件傳感器實(shí)現(xiàn)智能化既不具備時間的拓展性也不具備空間的拓展性。

智能手機(jī)可以拍黑白照片，又可以拍彩色照片、拍視頻，并且隨著應(yīng)用的升級，照片與視頻的質(zhì)量持續(xù)提升，其功能的增加與升級建立在復(fù)用手機(jī)硬件的基礎(chǔ)上，而非重復(fù)添加與改造鏡頭。先進(jìn)智能風(fēng)機(jī)應(yīng)當(dāng)將智能感知與干預(yù)功能應(yīng)用軟件化，最大程度的兼容已有風(fēng)機(jī)平臺的硬件設(shè)施，以保證智能功能部署的高資產(chǎn)覆蓋度和可升級性。而新一代智能風(fēng)機(jī)，在設(shè)計(jì)時就要最大程度優(yōu)化智能硬件傳感器的配置、邊緣計(jì)算芯片能力等對智能應(yīng)用部署的兼容性與未來升級空間。未來的智能風(fēng)機(jī)應(yīng)當(dāng)像特斯拉汽車那樣，每年都可以通過升級軟件不斷提升性能與安全，不斷使客戶的風(fēng)電資產(chǎn)價值保值、增值。

（上文為遠(yuǎn)景能源副總裁兼首席技術(shù)官王曉宇博士9月7日在江蘇鹽城舉辦的2019中國新能源高峰論壇海上風(fēng)電發(fā)展及產(chǎn)業(yè)鏈分論壇上的發(fā)言節(jié)選。）