施耐德电气赵天意：施智为先，风电电气系统可靠性提升之道
9月19日，由中国可再生能源学会风能专业委员会主办，中车株洲电力机车研究所有限公司承办，金风科技、远景能源、明阳智慧能源、海装风电、施耐德电气协办的“2019第三届中国风电设备质量与可靠性论坛”在株洲召开。
施耐德电气行业市场与应用团队负责人赵天意出席大会并发表了题为《施智为先，风电电气系统可靠性提升之道》的主旨演讲。以下为发言全文：
赵天意：谢谢介绍，也感谢今天有机会和大家一起分享，其实我这里第一张图片是跟大家分享一个小的故事，今年八月份的时候，伦敦大停电，起因是一个燃气电场，由于自己的切换问题，瞬间丢了了300兆瓦发电容量，然后300兆瓦的发电容量之后呢，导致整个电网系统的频率降低到正常频率的10%左右，正常是5%左右，10%左右的电网频率降低，直接引起伦敦当时海上正电风场700多兆瓦的损失，所以说整个在瞬间，英国大电网损失了一个G瓦发电容量，导致伦敦和威尔士地区将近一个半小时的停电。我中午的时候跟专家们聊天，这要是放在过去，一定是一个很大的消息，说新能源不稳定，说一堆我们需要看到的问题，这里可能体现的是可靠性问题，也体现出设备适配的问题，因为出现大停电的上午，整个英国电网刚刚非常开心地宣布了它的可再生能源可发电的份额在当天上午达到了破纪录的47.5%，然后下午就出了事情，其实这里可以看出什么呢？随着我们整个电网的发展，随着整个新能源的发展，我们新能源一步一步的，从补充能源进行替换能源，从替换能源走道了主力能源，当新能源成立主力能源的时候，对我们的可靠性的要求一定不再是过往的那种有没有都可以的情况，而是电网影响会越来越大，因此带来的就是，对我们整个新能源可靠性的挑战。
一个完整的风电系统是由三部分组成，包含我们的风机，我们的并网系统还有我们的集电线路系统，这三个系统任何一个环节出现问题，都会引起整个风电系统可靠性降低。所以说从另一个角度来说，尤其针对风电系统来说，主要挑战来自三个方面，包括复杂的环境，包括比较远程的运维，还有我们比较越来越多的长生命周期，这一切其实跟我们上午所提及的军工、高铁、航空这一系列都有相似之处，它的挑战主要来自两个层次，第一个是不对称性。其实在整个风电系统中，由于部件众多，所以说任何一个部件出故障，那么是很小的一个传感器出故障，都会引起整个系统大的波动，所以它是一个不对称的观念，并不是说只有越贵越大部件，才会引起整个系统的崩溃。第二，是指我们在整个风电系统中就是复杂性，因为整个风电系统构成的因素非常多，风电不像水电和火电一样，是可控性非常强的，既有天气的因素又有设备的因素，还有电网的因素，所有由于不对称性和复杂性二者结合会带来非常大的可靠性上的不确定性，那么这个不确定性，是对我们可靠性最大的挑战。
刚才我们海装的刘专家跟我们聊过，其实在治疗，或者在看到风电可靠性的时候，薄弱环节的治理，对整个行业的提升是比一般的行业更加的重要，那我们可以看一下，在整个的风电环节中，它的薄弱环节有哪些方面，其实我们在国内国外的经验统计会发现，在整个风电系统中，电器设备，无论是在我们的主控，还是我们的变流、并网、集点这一系列中，电器设备的数量最多，电器设备的连接和敏感度在整个系统中其实相对来说是比较薄弱的，所以说如果从过往的一些事例可以看到，比如说在一个风场，运行到两三年之后，由于其实一个段落的螺栓脱落，就引起了整个变流器的烧毁。或者我们可以换个角度来说2018、2019年的时候，出现了批次性的一些风机的故障，导致某些省市的电网直接发文，这里面的核心关键部件出现故障，要求全部进行整改维修，它对我们的危害将非常大。所以说为什么并不是来自电气行业，而是我们在电气行业中，无论是来自电磁干扰，还是来自于高振动，烟尘，这一系列的环境引起，对电气设备的危害尤为严重。可能大家会说主轴，这样非常的巨大，但是由于非对称性的影响，会使任何一个小的部件，造成停电的时间，是跟大部件造成停电的时间，有时候是相似的，而且由于高频率的特性，使它发电的损失的影响会更加高，我们知道未来我们会越来越多进入到平价上网，所谓平价上网一定是针对的风场，而收益所关注的，一定不是我们远景的陈总所聊到的，而是全生命周期的（英语），所以这也是为什么我们会把电气单独拉起来，作为一个薄弱环节来跟大家分享一些，我们在这里对可靠性的建议和我们一些的经验。
电气可靠性的挑战可能来自于几个方面，从系统到运维，其实这三个环节，任何一个环节，都是我们可以去做到改善的，但是要想对整个风电的可靠性，造成非常好的提升的话，那其实这三个环节，任何一个环节都不可以少，比如说产品，或者我们说的设备级别，设备级别是构成整个产品的基石，那么系统级别是由设备组搭建起来，它的配合完好与否，将会影响到整个设备的全生命周期的稳定性，而真的去建设好、设计好，选型完成一个设计之后，那么他的后期的运维是相当于我们对我们下一代，或者我们孩子如何进行教育，那这个其实对它的长寿命周期，甚至二十到二十五周年的可靠性的影响也是尤为关键的，所以三个环节是缺一不可的。
那么问题来了，这么多的环节，这么多我们需要抓的点，如果我们都去抓的话，成本会非常高，在这种我们越来越平价上网的情况下，我们过分的，或者我们一律的去选择非常多的这种电气的设备，去冗余做，非常好，但是成本压力可能会非常大，那这也不是真正的解决之道。那如何在这么大的挑战之下，面对薄弱的环节，找到我们自己的解决方案呢？
我们所看到的全球的经验，和我们中国的实践，其实可以看到，我们觉得智能化的电气设备，智能化的电电器系统是对整个的流程中，无论是对设备、运维还是对我们系统非常好的一个杠杆的解决方案，因为只要抓到了智能化的解决方案，我们可以从最顶层的设备，一直到最长期的全生命周期的运维，有一个非常好的抓手，我们可以选择智能化原件的设备，无论是传感器，用互联网的技术，将起进行互联互通，来实现元件的长寿命可靠运行，在系统级别我们通过智能化系统，能够把互联互通的数据收集上来以后，用信息呈现出来，给我们现在运维工作人员，提供最准确的判断，以及在设备之间通讯能够形成互相保护、互相配合，这个是整个系统中非常核心的理念。那么在长生命周期，五年、十年之后，这时候其实我们看到，很多设备会进入到一些壮年，甚至老龄化的寿命时间，我们需要用智能化的运维，来降低停电时间，来降低运维成本，来提升整个发电的输力，所以说风电到最后一定不是一个简单的机械设备，它其实是一个价值设备，它是给我们开发商创造价值的设备，是给我们最终用户创造绿色电力的设备，那么基于这两点，智能运维将非常核心非常关键，因为他是影响到最后的核心关键。
那么什么样是一个智能化的电气系统？我们也一直在问这样的问题，所以说从我们的经验来说，我们一般把一个智能化电气系统分为三个架构，可能在我们各个网络之中，我们可能把它叫做底层设备，现场级和厂级的应用级，为什么要三层电气设备呢？我们可以发现，从端到端，从风力发电的电流，相变的极变系统，到深压到中压，既有海上风电的应用，也有陆上风电的应用，这两点应用其实是相似的。基于这三种系统，我们可以实现最顶层设备的选型、设计，中间设备的运维支持，和一个配合的支持，最上层可以对企业的资产管理形成支持，所以三个架构，提供的是一个灵活和可以模块化组合的方案，和我们今天所提到的一样，我们通过标准化的设计，可以让我们的风机场，无论是旧的风机和早期风机的改造，还是新风场的安装，都可以通过每一层按阶段来实现智能化升级改造。比如说通过我们当前资金状况比较好，而且风资源比较好，这时候可以上全面的三层系统，但如果我们会发现，旧的风机我们需要改造，那我们可以从地层的元件做起，一级一级升级来进行升级，而每一级升级都会兼容到上一级和下一级，这样就使我们在改造，或者我们在进行运营管理的时候，做好我们的标准化，做好我们的模块化，使我们智能化的升级更加便利。
那么我们看到智能化风电厂的定义，我们会发现，简单的智能元件不是智能化，简单的智能系统也不是，如果不去做智能运维的话它更不是，所以说这三层一定是有有机的连接之后，是我们未来最终的目标，实现智能化的运维。
我们先看智能化设备，大家知道对风电来说，我们的挑战来自于很多方向，来自于非常复杂的环境情况，也来自于故障发生前，如何预判，故障发生中如何限制，故障发生后如何快速的恢复和定位，这三个情况，就决定了我们在智能设备的选型的时候，如何选择一个非常好的智能化设备，因为智能化设备是所有风电系统的基石，如果没有智能化的设备，我们想做智能的大数据管理，想做智能系统，是没有一个根源的。
这里所看到的是一个直驱，我们用一个直驱的核心软件来表示，那么其实我们看到，我们用一些智能化选型的时候会实现什么样的规模，首先智能化一定只是手段，而不是目标，所以它的可靠性放在第一位，首先考虑的应该是其可靠性，尤其它对整个风电系统运行严苛环境的适应性，因为只有适应的设备，才是最可靠的设备，如果不强调可靠性的话，智能化有的时候会造成困扰，比如误报警，它里面用的智能化系统，首先自己是在振动，EMC情况，进行了全面优化，这款很有意思，这款断流器更有意思，一开始的时候，就跟全球最大主机制造商联合进行研发设计，其实当时主要目标，就瞄准了最严苛的海上风电的25年的周期运营情况，所以在高于整个体系认证这方面，做得非常好，但是这只是个基石，与此同时，它内部可以内置到内部的诊断系统，甚至经历过极限分段之后，告诉我们大家，现在的磨损情况是什么样子，所遇到的一些EMC的振动状况是什么样子，用现场终端，来实现移动化的运维，来实现智能化报警。所以说智能化的是整个的系统的基石，也是我们需要加以关注的。
第二，智能化方案，大家可以看到，它既有我们以智能电气为核心的各种各样的检测和保护，以及之间的连接，昨天刚刚建立的是华为连接大会，里面关键是连接，连接可以带来什么？它是未来人工智能的基础，所以说智能化的系统，一定代表的是，比如说在整个设备出现局部故障的时候，它如何能够通过智能化的系统，讲故障限制在小回流之中，比如说我们的箱变中，出现了一个小老鼠进去，出现了短路，它不能影响到我们的主回路，一定不能影响到安全可靠性，这里就发展系统化的来实现。还有我们在内部进行可靠性维修的时候，尤其我们的工作人员，到现场去检修，或者现场去巡检的时候，如果突然出现一个电弧故障，这时候就能实现系统之间的最后条件保护，使我们在荒郊野外的时候，不会产生安全上的故障，所以说可靠性的提升，系统化的配合，一定是建在原件基础之上，非常重要的一环。
那么说完系统，我们看看最终的目标，智能化的运维，我们各个风机场非常专业，这里我不做过多介绍，我只是说我们在全球范围之内，有一些经验，智能化的运维基石是来自数据，数据是来自于刚刚介绍到的，从我们智能化的设备到我们的系统，这两级数据进行采集，而且进行互联互通，通信之后所采集的数据，数据分析能够提升整个IT和OT的融合，实现从信息到数据的一个生成。第二，核心在于资产的增值，以后平价上网之后，有很多模块化的交易，资产的交易不是风电的设备，而是风电的发电量，发电量怎么来衡量呢？如何衡量可靠性，核心在于你用的设备和你的风况怎么样，这是最简单的，当你保证你环境有效性的话，那么自然而然，你的收益就可以预估出来。来对资产进行管理，来对三年、五年、十年的风电资产进行有效管理。尤其上午提到的，我们看到的早期风电场，它的运维跟现在是不一样的，如何用智能运维对它进行预测判断，从而使它的寿命进行延长，这个是一个核心，那么最终，其实我们有一个整个的一个系统，能够实现对整个电能的监测，对整个设备进行管理，以及如何在风场管理之内，能够对我们智能化的系统，来实现薄弱环节的最可靠的一个监控和一个运维，是我们的一个核心观念。所以说说完这三点，我们可以看一下，最终的智能的发点，未来是什么样的，它一定是一个数据、信息、知识、理解，作为构成行动的一个流程，这个流程最后一定带来的是我们整个风电可用性，或者我们风电可靠性的增强。我们从智能化或者专业化，专业加智能这种风电设备，通过系统化的配合，实现智慧的升级，最后在整个全生命周期之内进行连接，而且这里也强调了，无论是风电还是什么，做风电设备、做风电智能化，从零开始一定是为了解放，这个情况我们最终的一些操作的可能性，提升可靠性。原因也在于我们希望把整个绿色，把整个持续发展的风电产业做的越来越好，来达成一个系统。所以说中间说需要的就是我们智能化对系统的提升。今天介绍的其实并不是特别多的细节，大家感兴趣可以下面单独交流，因为很多产品上的系统方面，应用方面的一些信息，其实在整个的风电系统中有非常好的借鉴价值。
最后允许我跟大家分享一个的案例，这个是德国的总理，他们当时所建的德国最大的风电场，当时是2018年做的并网，前期的时候建设的时间大概是2到3年，被称为德国绿色化重要的一环，然后里面用的所有的系统，从中间黑电到综合保护，到整个自动管理系统和整个电网连接使用的都是相应的从设备到系统，从系统到运维应用的全系列的解决方案，然后里面可以看到，也提供了相应的电器咨询服务，这是咱们专业的风场开发，我们其实在里面对我们最薄弱的或者最敏感的电机设备提供全面的设置优化以及提供全面的智能化的运维保护，因为从大数据角度来做同比和环比的分析，由此为我们整个的运维提供全面的调试，提供一个最终的可靠性的判断，所以这里所体现的就是我们未来，或者我们现在能看到的风电发展的样子，而且基于每个情况的不同，肯定中国的本土化是跟国外是有很大差距的，那么三层架构可以帮助我们选择自己所急需的和必须的进行第一步的改造或者设计，那么未来得时候可以逐级升级，可以把不同的模块融入到整个智能化系统中，智能化一定不是一个阶段，也不是一蹴而就的目标，它是一个过程，它是一个不断改造的过程，是用我们的数据用我们的智慧来不断提升风电可能性的过程，我们通过不断的努力去追求我们的目标，因此我们一直在说，“风臻长青，施智为先”，这也是我们跟大家一起期待的，希望我们一起努力能够让整个行业更好的发展，谢谢大家。
（标题为编者所加，文字未经发言嘉宾本人审阅。）
