究竟什么是數(shù)字化？風電行業(yè)數(shù)字化現(xiàn)狀如何？本期“工程師說”將從風機運維階段的數(shù)字化解決方案詳述數(shù)字化工具如何助力風機運維。

“數(shù)字化”作為近幾年經(jīng)常被提及的詞，對于風電行業(yè)而言，其重點在于如何將互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等新興技術(shù)應用于風電項目的規(guī)劃、建設(shè)、運維等全生命周期。

本文，我們將風機運行數(shù)據(jù)從時間維度和空間維度進行劃分，分兩個部分，探討風機運維階段的數(shù)字化解決方案。

01過去時現(xiàn)在時將來時

按照數(shù)據(jù)的時間維度，可以將風機的運行簡單劃分為：過去時、現(xiàn)在時、將來時。

對已經(jīng)發(fā)生的故障進行事后分析，為過去時；

對風機的實時控制與監(jiān)視，為現(xiàn)在時；

對尚未發(fā)生的故障進行提前預警，為將來時。

過去時——分析根因，亡羊補牢

要分析已經(jīng)發(fā)生的故障原因，就需要對風機的歷史運行狀態(tài)進行數(shù)字快照，即通過對風機運行狀態(tài)高頻數(shù)據(jù)的記錄與保存，實現(xiàn)故障時刻數(shù)據(jù)的反演，從而分析定位故障原因。主要的數(shù)字化工具有故障錄波、數(shù)據(jù)上云、大數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)可視化工具等。

舉一個簡單的例子：當風機發(fā)電機驅(qū)動軸承過溫造成停機時，遠程運維人員基于D2X大數(shù)據(jù)分析平臺分析上傳云端的SCADA數(shù)據(jù)和CMS（傳動鏈振動監(jiān)測系統(tǒng)）數(shù)據(jù)。SCADA數(shù)據(jù)可以分析軸承的冷卻、潤滑情況，而CMS數(shù)據(jù)可以分析軸承自身的故障，例如點蝕、剝落等?；谏鲜鰯?shù)據(jù)診斷，可以找到軸承過溫問題的根因，從而避免故障進一步擴大，造成風機不可挽回的損失。

現(xiàn)在時——忠誠哨兵，令行禁止

隨著風機大型化的不斷發(fā)展，目前風機的各種傳感器的數(shù)據(jù)越來越多、控制策略愈發(fā)復雜，系統(tǒng)監(jiān)視的對象不斷增加。風機控制系統(tǒng)采用基于模型設(shè)計（MBD）的工程開發(fā)方法，以應對復雜的控制邏輯設(shè)計。風場監(jiān)控系統(tǒng)SCADA，則采用模塊化設(shè)計、容器化部署的思路，來滿足個性化的業(yè)務需求。

以擁有100+傳感器的電氣風電海神平臺EW8.5-230機組為例：結(jié)合風機雙大腦的智能判斷，對風機各個部件的運行狀態(tài)進行監(jiān)視。異常狀態(tài)通過聲光報警，及時提醒設(shè)備監(jiān)盤人員處理。通過能量管理系統(tǒng)的控制，可以使全場上百臺風機快速精準響應電網(wǎng)的一道道指令。

將來時——能掐會算，未雨綢繆

主要是指通過大數(shù)據(jù)及人工智能技術(shù)的應用，對風機運行狀態(tài)進行趨勢分析、劣化分析，從而實現(xiàn)預測性的運維與生產(chǎn)管理。

臺風對風機而言，不僅是一種考驗和挑戰(zhàn)，更是一種性能的比武場。充分利用風功率預測系統(tǒng)的氣象預報功能，可以讓風機安全運行并獲得更高的發(fā)電量。大數(shù)據(jù)氣象預報基于實時云圖分析獲知臺風路徑和距離，讓風場做好迎接準備；智能場控獲知臺風方位以后，實時告知智能主控做好臺風策略切換，以便在保證自身安全的情況下最大化利用臺風帶來的資源。

風電齒輪箱斷齒是一個嚴重的故障，輕則齒輪箱損壞，重則導致機組整個傳動鏈故障。通過對振動數(shù)據(jù)的分析，結(jié)合SCADA中的運行數(shù)據(jù)，可以對齒輪箱中的細微缺陷進行甄別。當發(fā)現(xiàn)異常征兆后，一方面通知現(xiàn)場運維人員加強巡檢，另一方面準備更換的備件，這樣可以在齒輪箱的剩余壽命內(nèi)對齒輪箱進行更換?；诙嘣磾?shù)據(jù)的齒輪箱齒輪健康度預警分析手段，既充分利用了齒輪箱的殘余壽命，又節(jié)省了備件等待的時間，從而實現(xiàn)發(fā)電量收益最大化。

02電氣風電數(shù)字智聯(lián)一體化解決方案

可以看到，數(shù)據(jù)串聯(lián)起了風機運行生命周期的過去時、現(xiàn)在時、將來時，是數(shù)字化時代風電行業(yè)運維的焦點。智慧風場、主動運維、無人值守等解決方案都是基于對風機數(shù)據(jù)的采集、傳輸、存儲、應用等展開。

針對數(shù)據(jù)的焦點，電氣風電提供了從風機邊緣端到風場端、集控側(cè)，再到云平臺的風電數(shù)字智聯(lián)一體化解決方案。

按照數(shù)據(jù)的空間維度，可以將風機的運行簡單劃分為：邊緣端、風場端、集控端或云端。

邊緣端包括：主控系統(tǒng)、智能終端、箱變測控裝置，以及各種輔助監(jiān)測類的傳感器和采集器等。

風場端包括：SCADA系統(tǒng)、場控系統(tǒng)、風功率預測系統(tǒng)、CMS/TCM系統(tǒng)、油液監(jiān)測系統(tǒng)等。

集控端或云端包括：是對風場端各類監(jiān)控系統(tǒng)功能的擴充，一方面體現(xiàn)在多風場、多系統(tǒng)的集成即集中監(jiān)控功能，另一方面會增加故障預警與診斷、運維工單派發(fā)、備品備件管理、人員車船調(diào)度等方面功能。

在邊緣端，我們推出了Edge-Agent智能終端這款數(shù)字化產(chǎn)品。它是風機的可靠數(shù)據(jù)黑匣，高質(zhì)量的數(shù)據(jù)礦山在風機側(cè)進行“挖掘、清洗、分揀、冶煉、提純、加工”，與主控系統(tǒng)進行聯(lián)動，并將數(shù)據(jù)處理結(jié)果上傳給SCADA做進一步處理。

在風場端，數(shù)字化的發(fā)力方向是多系統(tǒng)高效集成。關(guān)鍵詞是：一體化監(jiān)控，目的是將風電場多個分散的監(jiān)控系統(tǒng)進行有效整合。生產(chǎn)控制大區(qū)的各類系統(tǒng)將主要集成至風機SCADA系統(tǒng)中，智能監(jiān)測系統(tǒng)將集成至一體化智能診斷平臺。

在集控與云端，數(shù)字化要解決的是高價值數(shù)據(jù)的有效流轉(zhuǎn)與多系統(tǒng)的有效聯(lián)動。例如：設(shè)備集中監(jiān)控、運維工單下發(fā)與備品備件聯(lián)動、人員與車船科學調(diào)度等。

隨著風電行業(yè)新產(chǎn)品推出的速度不斷加快，電氣風電上線推廣應用了Fleet-Agent與Flowable平臺，通過標準化、流程化的工具，加快風場問題處理與閉環(huán)，快速提高新產(chǎn)品的可靠性。

Fleet-Agent，即風電運維與故障管理系統(tǒng)：

是為解決樣機與批量項目問題閉環(huán)處理流程及統(tǒng)計問題而研發(fā)的平臺化管理系統(tǒng)；

包含工單管理、故障管理、車間測試、風機檔案等多個核心模塊；

形成了Web+App多端訪問，與SCADA、Flowable等多個系統(tǒng)集成應用的綜合平臺。

Flowable，即流程管理平臺：

會根據(jù)故障碼自動匹配相關(guān)責任工程師，工程師針對故障問題分析后可直接下發(fā)處理方案至現(xiàn)場；

提供任務創(chuàng)建、任務到期、任務超時等郵件提醒功能；

按照各風場、機型提供故障報表統(tǒng)計、超時未完成任務統(tǒng)計。

以應用Fleet-Agent與Flowable平臺的山能渤中B海上風場項目為例，風場工作人員可通過在平臺上導入風機故障數(shù)據(jù)，拉動公司內(nèi)部的專業(yè)工程師資源，提升問題處理效率，支撐機組可靠性提升。

結(jié)語：

不同的數(shù)字化技術(shù)和工具可以解決不同的問題。降低度電成本、提高風機可靠性、智慧運維、提高人均效能、無紙化移動化辦公等方向很多，還可以細分為更多領(lǐng)域。數(shù)字化是一種方法論，是一個工具箱，重要的是我們想要用數(shù)字化解決什么問題，數(shù)字化本身也是在解決一個個實際問題中不斷發(fā)展的。