金风科技孟庆顺：智能风机是什么？

2018年10月17日-19日，2018北京国际风能大会暨展览会（CWP 2018）在北京新国展隆重召开。本次大会由中国可再生能源学会风能专业委员会、中国循环经济协会可再生能源专业委员会、全球风能理事会、中国农业机械工业协会风力机械分会、国家可再生能源中心和中国电子信息产业发展研究院（赛迪集团）六大权威机构联合主办。

“全球风电CTO论坛—智慧型风电场建设和未来构想”于10月18日上午召开。金风科技股份有限公司产品规划总监孟庆顺出席本论坛并作主旨发言。

以下为演讲实录：

各位专家、领导，大家上午好，今天由我来代表针对于昨天在创新剧场发布的智能风机的白皮书进行价值分享，昨天介绍了白皮书的架构，今天希望在风机机组层面，特别是刚才大唐专家所提到的智能风电场做一些分析。从三次工业革命到发电机组的历史，从早期的风电机组1.0到定桨失速型风机2.0，到目前主要在国内装机变速变桨型风机3.0，现在业内谈到的智能风机，我们将其定位成智能风机的4.0时代，现在已经逐渐推向市场。但是我提到一点，无论风机是否是智能的，还是传统的模式，最重要的一点，风力发电机组必须站在风电场开发商角度，从风电场投资收益出发，最终目标是降低LCOE（度电成本），我国幅员辽阔，也带来另一个问题，即风电机组工作的环境非常复杂，包括陆上规模开发，分散式风电，海上风电，以及特殊环境的应用（低温、高温、风沙等），对目前的传统风机提出新的挑战。

为了应对这些挑战，各厂家加大对智能风机设计开发的投入，希望能够通过风机的智能化解决这些问题。但是业内对智能风机理解统一，在行业内造成了一些困扰，为了解决这个问题。金风科技联合风能专委会（CWEA）、鉴衡认证中心以及业内一些资深人士进行相关研讨，对智能风机进行了定义：即利用综合计算、网络、包括物理环境的多维复杂系统，通过先进的测量和传感技术，进行建模分析，包括控制方法，以协同技术的应用，实现风力发电机组的经济高效、可靠、安全、以及环境和电网友好的目标，主要技术特征提出三条，包括深度感知、自我认知和控制、系统决策，此外基于技术支撑，我们提出四条行为特征，包括单机层面、场站层面、场群层面以及平台四个层级的支撑。

深度感知分三个层次，第一个层次是风力发电机组对外界环境的感知，包括外界的气温、温度、湿度、风速等等，第二层级是针对于风机自身状态的感知，即风力发电机组自身的运行状态参数，第三层次感知是针对于风力发电机组行为特征的感知，它正在做什么，包括机组的位移、旋转速度等。对于传统风机而言，主要针对于第一层次，最多到第二层次进行设计，而智能风机需要将这三个层次的传感行成三位一体的关系进行深度耦合，这是我们提出的深度感知的要求。对于自我认知而言，传统风机整机设计参数是根据实际的设计过程中的时候设定的参数，而无法做到具体机位点的参数设计最优化，智能风机将会针对于具体机位点参数进行自学习最优化设计，通过外界环境需求反向对内部进行迭代，最后实现风力发电机自我的参数校准。第三层协调决策，传统风机只是针对于单机自身的机组运行模式的控制，而没有考虑到机组与机组之间，场与场之间的相关协同，例如上风向风机对于下风向风机的影响等，从整个风电场层面，包括场和场之间的场群关系，到更高层级的多能互补的平台层面进行协同决策。

针对于刚才提到的三条技术特征，包括深度感知、自我认知、协同决策，结合机组层级、场站层级、场群层级，一直到多能互补的平台层级，形成矩阵式逻辑的整体架构。

针对智能风机的要求，那么如何实现智能风机的这些技术突破呢？对此我们提出以下七项重要技术支撑，包括风资源技术、数据平台技术、数据分析建模技术、数字双胞胎技术、实验技术、并网技术以及信息安全技术，其中风资源技术、数据分析建模技术、实验技术、并网技术这是基于传统风机技术的深入研究，这是风电机组技术的根本，而基于数据平台技术、数字双胞胎技术以及信息安全技术是属于借助于跨界技术的风机应用，包括近年来发展迅猛的人工智能、大数据、云计算以及物联网相关技术，对智能风机的发展起到了极大的促进作用。因此智能风机是传统风机技术以及现在新兴技术的融合。

针对于智能风机白皮书中的定义和要求，金风的智能风机如何进行进化呢？首先在智能风机的设计层面上，金风搭建了整个风机设计架构，包括风、机、场、网（并网），供（供货）、交（交付）、吊（吊装）、调（调试），运（运行）、维（维护）、精（精益管理）、效（能效），到虚拟电场，一直电力交易，从风电场全寿命周期出发搭建整个构架平台。

整机传感方面，金风科技按照白皮书提的三个层级搭建了相关感知系统。在自我认知方面，金风科技基于激光雷达，以及机舱位移测量、塔架推力载荷控制以及叶片净空技术，对整机进行自适应参数矫正。对于目前越来越近居民区的风电场以及分散式项目提出的要求，金风科技智能风机采用相关智能技术应用到这些领域，从而有效解决发电机组对周围环境的影响问题。针对于场级的协同应用，金风科技开发出了具有自主知识产权的能巢技术，解决了场级的智能协同。为了最优设计风电场，金风科技开发了风电场整体解决方案，从风电场规划期到建设期，到风电场运营，实现整个数字化规划最优。

基于场群及平台协同方向，金风从平台出发，进行分析和控制优化，来提高整个风电场的发电量，提高环境友好性和电网适应性，提高机组运行的稳定性，降低生命周期的运维成本，提高发电量。另外，越来越多的风力发电机组出质保侯进行生命周期管理阶段，金风科技将风电场作为数字化资产进行管理，为了将这些资产进行保值、增值，金风搭建了线上线下的管理系统，通过线上的智慧大脑进行集中共享、自学习包括信息管理，线下通过标准化高质量、高效率的运维团队，进行一个实际人资方面的支撑，进行内部学习，有效提高风电场的管理水分。

如下呈现的是一些具体案例的介绍，第一个案例是金风对某电力集团湖南浏阳项目，进行前期数字化规划设计，通过采用无人机等技术进行相关的前期的风资源的选址建模，包括精益化仿真以及工程方案相关的设计，最终实现了人效提高20%~40%，机组运行的可靠性指标提高20%~30%，发电量根据具体的机位点不同提高2%~10%。针对于具体机组的相关的自矫正方面的需求，金风采用能巢系统对偏航进行自优正的控制技术，对山西某项目的64台机组采用偏航矫正之后，整体电量平均提升2.5%。

针对机组诊断及预警，金风科技完成相关的系统开发工作，包括功率曲线的快速诊断，机组异常的模式识别，主轴承失效预警，这些工作积累在后台中，使模型更加优化准确。对于资产管理方面，针对天润山西的8个风电场超过110万千瓦项目进行管理，资产管理系统升级之后，人员劳效提高30%以上，发电量损失降低了19%，实现了系统生产运行包括预警相关的协同，形成了这样一个资源的共享，减员增效，以及生产运营的优化。

智能风机结合上午大唐专家的观点，第一，我们目标很明确，包括发电量提升，包括施工周期缩短，包括提高环境友好性，包括整体的工人成本以及全生命周期成本的降低。第二，风力发电机组同风电场是个体同整体的关系，风电机组的相关性能要符合风电场的整体规划，风电场也需要风机智能化的支撑，所以这是一个相互协同的过程，从而实现价值最大化。

最后我要说的是，智能风机白皮书不是我们已经达到的终点，而是未来理想的目标，在实现这个目标过程中，金风科技智能风机的开发目前还在路上，在前往这个美好目标过程中，金风科技特别希望行业内的专家同仁，特别希望我们的客户能够对金风科技的智能风力发电机组的开发提出更苛刻、更严格的要求，金风科技将同行业内的各位同仁以及我们客户一起，为了实现这个美好的目标而努力，谢谢大家。