明阳智慧能源张继江：海上风电场智慧运维实践

2019年10月21-24日，2019北京国际风能大会暨展览会（CWP2019）在北京隆重召开，大会主题“风电助力‘十四五’能源高质量发展：绿色、低碳、可持续”。自2008年首次在北京举办以来，已连续举办11届，成为北京金秋十月国内外风电行业争相参与的年度盛会。

10月23日下午，举办了“智慧运维论坛——风电智慧运维实践”。

明阳智慧能源集团股份公司海上工程运维部副总监张继江发表了题为《海上风电场智慧运维实践》的主旨演讲。

以下为发言内容：

张继江：各位同仁，大家下午好，非常荣幸在国际的一个盛会上去分海上风电场智慧运维的议题，我是来自明阳智慧的张继江，主要是负责明阳海上工程运维的工作。我的汇报是分了几块内容，其中海上风电是一个系统性的工程，也会面临多种多样的风险和挑战，明阳智慧在海上风电场在工程和运维这两方面是做了两个大的决策系统，这些决策系统是指导着我们在海上有效施工重要的一个平台。另外海上风电还要涉及到我们的一些冗余设备、特殊设备的维护和抗台风的对策，我们还要有一些视频监测的手段。最后其实是5G时代的到来，我们如何去建立高效、快速信息化的通道，信息化是非常有必要，所以今天的议题是围绕着以下几个内容开展的。

首先还是要把我们整个海上风电的规划和大家阐述一下。自2013年开始，中国的海上风电一直保持着高效的发展，截止到2018年，新增的装机容量是170万千瓦，累计装机是449万千瓦的水平，其中分布在广东、福建、浙江、上海、江苏这几个省份做的是必须水平的，未来要开发的就是海南、广西，其实山东在未来的时间里边也会全力的发力，为什么开场说装机的容量？更多的是我们有了这么多订单或者说整体的规划，海上的运维我们到底怎么去做，还会面临各种各样的复杂环境。挑战分了自然的恶劣条件，包括台风、地质的条件，还有设备的高可靠性，设备的高可靠性在风机的设计厂商也要有应对的措施，对于高温、高盐雾下设备的可靠性，还有在防腐设备上如何有效的运维。除了风机的稳定应以外还要考虑在运营期我们的天气，如何做有效的运维，让运维的路径变得更短，效率更高，为客户创造更大的价值，通过天气，另外还有在海上是安全管理的要素，像灯靠的装置并不是很可靠的，另外是海上的通讯，也是现在目前中国海上风电面临的问题，通过大数据，通过基站把现场数据有效传递过来，包括机组，包括人的行为管理。

以上这些风险我们做了一些应对的措施，我们在珠海归山从2016年开始在谋划建设，截止到现在风电场已经完全进入到质保期，还有在福建兴化湾，还有大唐滨海项目，我们是应用了主要的大风机的一个平台，这个平台其实是从2018年的12月份开始吊装，到现在是完成整个吊装36台，也是开启了广东省的大兆瓦风机新的时代，基于这些新的时代，我们背后明阳集团也是做了很多的工作，包括在风资源的选配上，应用的是DMS Pro的，海上风电场的选址，一直到电力设备的选型，再到整个经济性的测算，实际关注LCOE的建设水平，DMS Pro这个平台就是基于气象监测的平台，对客户包括快速生成风电场整体性评估是强有力平台的支撑，除了我们在风资源设计上应用DMS Pro这个平台，模块化的设计更多是提高我们设备的可靠性，另外就是设备的高效率，尤其是在工程严维阶段体现出来的是模块化的调试，更多是如何去保障在风机上面快速有效的去运维。

这个是在滨海项目7个半小时完成了11台的并网，当然这个并网前提是我们模块化的设计，在车间做了很多预调试的工作，到海上减少海上的施工作业。在2020年到2021年，如何去面对抢装的环节，在模块化设置的时候也要凸显出来我们接口的一致性包括通用性，这样也是加快后续整体交付能力的体现。

这两年明阳在做MY Offshore的平台，这个平台包括4个内容，第一块码头的选址，还有风机吊装的方案，还有基础施工能力的评估，最终是形成了我们项目整体经济性的评价，对于海上统计的信息点，最终分析出来我们项目整个全生命周期质量过程管理的平台，整个平台其实在应用的时候，我们仍然是需要输入一些基本的关键要素，目前海上具备大兆瓦吊装能力的船基资源是非常非常有限的，我想在座的同仁也会统计吊装的船包括打桩的船，这些船舶的资源是有限的，如何去应用这些有限的资源创造更大的价值，我们在评估上分为单体吊装和分体吊装的方式，包括输入一些相关的风电场基本的信息，包括经纬度，最终得出来我们在风电场上整个施工的周期是什么样的，另外就是单台吊装的费用是什么样，通过这个平台能有效去测算我们在工程安装期间整体的费用成本组成是什么情况，也是在阳江中网核南鹏岛的项目在做进一步的验证。

除了这个MYOffshore平台，还有安装质量如何保障，当然我们在做安装保障的前期做的是先期质量策划的活动，如何去做到质量的先期策划，更多的对是相关方质量的管控，在这块我们是通过3D动画视频的方式，让相关方更清晰了解整个海上的吊装包括吊装质量关键要素在哪里，前两张图是整个吊装对比的情况。对于我们吊装质量的把控通过视频加快了质量的管控，也是加快了项目的建设周期，在最早我们项目外罗项目最早平均吊一台6天多，现在通过磨合在这个里边也是大家互相的出谋划策，最终实现了3天一台的吊装速度。

在工程建设期使用的是MY Offshore这个平台，工程运营起明阳集团还是致力于机组的高发电性、高可靠性，包括运维最优的路径，研发了海上智能运维规划系统，这个规划系统在以前推出的大数据平台，基于大数据平台做运维任务的管理，包括做目标的规划，最终形成智慧运维整体的策略。智慧运维总体的策略还有整场的风电场的监控，其实就是风电场群的管理，海上风电场群的管理，根据地域性，有不同的维度，去整体的管控，针对于个别的风电场，也有一个差异性监控的手段，其实最终大家可以看到，最右侧的一张图片就是到我们单台机组的各个部件的监控，从齿轮箱、发电机一直到偏航系统等等大部件都会有一些重要的监控手段，比如说像温度、压力，还有一些电压、电流等等，这些是我们做一个重点的监控。

有了这些监控的数据我们怎么去应用呢？我们在运维的系统上也是有运维的功能，运维做的更多是对智能预警能力的体现，我们基于过往历史的经验库，形成故障数，基于故障问题的表征来去分析，是什么原因导致的这些问题，最后一个图标可以看到我们是基于声音的一个项目，在做的智能预警模型，在故障发生前、发生后有一个区别，做差异性的分析，分析出来问题的根本原因，最终会验证预警的模型，这些预警的模型最终要推到项目现场进进一步的排查和验证。

对于智能的预警还有对于机组运行的数据，对变化的趋势进一步做验证，通过数据变化的趋势，也是有一个推送，推送到项目现场进一步排查，第三块排查就是基于可靠性的预测，这是针对于过往的时间，每个部件运行的时间有它的生命周期，我们把这个生命周期时间做一个维度评判，这样评判出来它的可靠性是不是降低了，在降低的情况下要把相关排查的机组也要推送到项目现场去做相关的排查，当然在推送的过程中还要有专家诊断团队来去判断。

以上是三个预警大的决策系统的组成，有了这三个大的预警决策系统的组成，明阳智慧针对于这个还是要规划整个运维的路径，现在我们是用的大的一个尺度的数据，就是未来三天简单的预测，先是机位的先后顺序，包括运维的成本，包括船舶基本情况，最终看我们发电量损失的是不是最小，通过发电量损失到最小，快速有效处理现场的预警。如何界首这些预警，是通过我们人的行为管理，大家都听过EAM系统，更多我们是用于关于人员行为的管理，如何去建立人行为的标准的动作，从我们预警工单，包括之前在做吊装的工单，后续故障处理的工单，都是通过EAM系统下发到项目现场，项目现场根据工单指导方向来去处理它的问题列表，也可以通过我们智能的手机APP去整体的管控。推送到项目现场，项目现场仍然还是要去看24小时内的天气，刚才提到是三天的时间，在实施过程中仍然还是要去看24小时以内天气的情况，排查出来是哪个时段具备出海的条件，这些出海的条件是决定了它行动的路径和最优处理的方案，就是我们在安全可靠的情况下出海，做到了最省时、最省力，也是运维成本最优的方案。

除了在大数据包括智能预警方面的监控，明阳智慧在海上风电还是做了海基智能卫士，海基智能卫士是针对我们整体的监控，这个整体的监控包括基础、塔筒、叶片，包括整机相关部件安全状态的监控，形成了整个360度全方位的监控，监控出来的结果也是通过预警的平台进行一个下发，下发之后进行相关的排查。智能环境监控的系统海基卫士平台对于不同的部件做了相关的监测，包括一些应力、倾斜度、桨叶监测等等，其实把所有辅助监控的系统集成到一个平台，我们通过另外一个维度来去监控海上机组，这是区别于陆上风电机组不同的点。

除了我们的监控手段以外，其实在工程项目现场，在运维的时候还要有一些特殊的设备，尤其在海上，我们如何去抵御高温、高湿、包括盐雾、腐蚀，要有一些特殊的设备，包括漆膜厚度检测的设备，包括在线振动的检测，还有内窥镜等等设备，除了这些以外，海上还要对基础的检测，现在在做水下机器人的探索，水下机器人更多对海洋生物的清理、排查是有辅助的作用。

海上风电不单单对于机组本身的运维，包括涉及，其实我们还要面对一个很大的挑战就是台风，既然我们避不了台风，如何的有效利用台风，或者和怎么和台风更好的去相处。明阳智慧从如东向一路走来，走过了很多年，对于台风的路径了解的相对还是比较多一点，从南半球和北半球来讲，旋转方向是不一致的，台风都是从海上向陆上进行的路径，其实就是在安装期初设一个安装的预设角度，这个预设角度就是可以有效的抵御台风来临前因为机组没有上电导致一些不确定的因素发生，降低我们整机的载荷，在安装期要有安装的策略。明阳智慧在抗台风方面分为手动抗台的模式还有自动抗台模式，通过不同的算法去展示我们的抗台策略，抗台策略更多是如何让叶片受的风载是最小的，通过主动偏航的方式去实现抗台策略，抗台策略还有后备电源等等。其实除了主动偏航控制策略包括后备电源，其实还有塔筒的夹组、传动连的夹组连十，也是在抗台方面的一个主要的手段。除了抗台以外，我们如何去减少人的行为的干预，现在也在去使用无人机的巡检，包括叶片的检查，通过无人机深度的学习，利用叶片图像的数据去识别我们的叶片是不是有一些问题，做提前的及时有效的预警，减少这些人为的不确定的干扰。

最后一部分说的就是我们的海上高速公路的建设，现在海上的通讯也是一个难点，为什么是一个难点？信息好多是批量的输出，但是在输出的过程中存在数据格式的不统一、数据传输的效率慢等一些缺点，我们在和相关的厂商也在探索，海上的5G时代，如何去建设海上的高速公路，海上的高速公路就是如何去应用5G新技术，海上风电至少是完成了30%的任务，从风机到升压站，升压站再到陆上集控中心，这一条路是有光纤的，有光纤已经完成了30%硬件上的方案，在做相关整体的布局，包括基站的建设，如何覆盖整个风电场，达到从有线到无线的过程，形成海上风电信息高速公路的实施，以上是我对明阳集团在运维过程中应用一些监控的手段、预警的阐述，未来已来，希望大家在未来的海上风电做出更大的贡献，今天我的演讲就到这儿，谢谢大家。

（根据演讲速记整理，未经演讲人审核）