如今,在中國大陸綿延1.8萬千米的海岸線上,當(dāng)你來到黃海之濱的小城——如東,你會被眼前人與自然和諧發(fā)展的風(fēng)景所吸引。
潮水慢慢退去,露出一片片金黃色的沙灘,勤勞的人們便開始了忙碌的下海作業(yè):搭紫菜架、撿文蛤等,拖拉機成為了他們通往大海的交通工具。不遠處,一臺臺風(fēng)機如海上燈塔屹立在沙灘上,葉片隨風(fēng)舞動,如海鷗般翱翔在大海上空,有人戲稱它們?yōu)闀l(fā)電的“電風(fēng)扇”。而這里,便是國內(nèi)海上風(fēng)電的發(fā)源地……
iGO
隨著技術(shù)日益成熟,中國海上風(fēng)電也逐步從如東潮間帶延伸至更深的海域。在那里,這些風(fēng)電機組接受著更嚴酷的海洋環(huán)境的挑戰(zhàn)。與陸地相比,海洋復(fù)雜多變的地質(zhì)、氣象條件極大地增加了風(fēng)機建設(shè)及運維的難度。
競價上網(wǎng)、平價上網(wǎng)是新能源發(fā)展的終極目標,海上風(fēng)電也不例外。然而,中國沿海不同海域嚴苛的環(huán)境條件使得開發(fā)成本相差較大,單位千瓦造價也是從14000元到22000元不等。因此,需要根據(jù)不同海域的情況,選擇不同的施工工藝和運維策略,從而有效提升施工效率和運維效率,提升發(fā)電收益,降低度電成本。
針對如何提升海上風(fēng)電的施工安裝運維效率,提升發(fā)電量等一系列問題,新疆金風(fēng)科技股份有限公司(下稱“金風(fēng)科技”)認為,發(fā)電量提升不僅需要通過運維階段精益化、智能化等管理手段來實現(xiàn),同時貫穿風(fēng)電場設(shè)計、施工階段精益交付管理、運維階段精細化管理的所有環(huán)節(jié)。CWP2017期間,金風(fēng)科技重磅推出iGO(海上風(fēng)電智能管理系統(tǒng)),基于海上風(fēng)電場的精益交付及精益運維給出了解決上述問題的落地“良方”。
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精益交付——提供一體化的運輸安裝整體解決方案
iGO(intelligent Goldwind Offshore),意為海上風(fēng)電智能管理系統(tǒng),主要包含運輸安裝和智能運維兩大核心模塊。
“風(fēng)電場經(jīng)緯度、離岸距離、碼頭位置、整機及基礎(chǔ)生產(chǎn)基地位置……”在iGO的操作頁面上,當(dāng)你輸入你所關(guān)注的海上風(fēng)電場基礎(chǔ)信息時,通過iGO后臺數(shù)據(jù)庫分析,便能形成一份詳細直接的數(shù)據(jù)報告。
通過該報告,業(yè)主或工程施工方可掌握該風(fēng)電場的有效作業(yè)時間窗口以及不同開工日期對施工總工期的影響,為業(yè)主和施工方提供施工組織計劃決策依據(jù)。這樣,就可較大限度地利用有效時間窗口合理安排運輸及吊裝作業(yè)面,使整個工期及吊裝成本最優(yōu)。
以往在海上風(fēng)電的施工安裝中,作業(yè)時間敏感,安裝費用高,時間緊風(fēng)險大……這些都是每個海上風(fēng)電工作者心頭的“老大難”?;诮鉀Q這些問題的初衷,同時提高施工效率,實現(xiàn)成本最優(yōu),實現(xiàn)快速調(diào)試和并網(wǎng),保障施工安全。來自金風(fēng)科技海上風(fēng)電設(shè)計研究院的工程師們絞盡腦汁,終于在iGO中對上述問題找到了解決辦法。
很多人都清楚,海上風(fēng)場施工與陸地風(fēng)場施工有很大區(qū)別。但事實上,實際情況比想象中更為復(fù)雜。
海上風(fēng)場施工效率由環(huán)境信息、單臺風(fēng)機海上作業(yè)時間、供貨及倉儲能力、施工計劃、安裝船舶這幾方面因素決定。
比如在海上風(fēng)電機組運輸方案上,以往有“駁船運輸+安裝船模式”和“安裝船自航運輸模式”兩種模式。
業(yè)內(nèi)通常用的是“駁船運輸+安裝船模式”。這一方式具有使用方式靈活,考慮安裝船速度及費用、甲板載荷及面積、風(fēng)機部件尺寸的特點,但也存在海上部件轉(zhuǎn)移次數(shù)多,容易發(fā)生碰撞的不足。
而另一種,“安裝船自運輸模式”,具有海上部件轉(zhuǎn)移次數(shù)少的特點,但是費用高。
很多時候,海上風(fēng)電的工程師們光為了選擇哪種運輸方式,就已經(jīng)大為費神。
而現(xiàn)在,通過iGO,工程師們可以根據(jù)項目周邊的環(huán)境信息,選擇最為合適的運輸方案。
在吊裝方案領(lǐng)域,工程師們通過iGO,可以針對不同項目,采取不同吊裝方案(三葉式安裝或單葉式安裝),實現(xiàn)效率最大化。
不僅如此,iGO海上工程精益交付還可以通過對工程海域水文氣象環(huán)境要素分析,對工廠產(chǎn)能、碼頭堆場排布、運輸及吊裝船舶選型等要素進行統(tǒng)一建模,以降本增效為目的,為客戶提供一體化精益交付方案。
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精益運維——打造海上風(fēng)電運維數(shù)字化運維策略解決方案
一直以來,海上風(fēng)電場運維成本占海上風(fēng)場全生命周期總成本的25%~30%,如何有效提升海上風(fēng)電機組發(fā)電收益,降低運維成本,已成為國內(nèi)海上風(fēng)電行業(yè)內(nèi)的熱點議題。
隨著國內(nèi)海上風(fēng)電的快速發(fā)展,正逐步形成江蘇、福建、廣東典型的區(qū)域化、集中化、規(guī)?;暮I巷L(fēng)電場,為有效降低海上風(fēng)電運維成本提供良好土壤。
如何降低海上風(fēng)電場的運維成本?金風(fēng)科技的工程師認為,基于發(fā)電量及運維出海成本最優(yōu)的運維策略,有助于降低海上風(fēng)電場度電運維成本。
然而,目前裝備及技術(shù)輸出的運維策略方案,可達率或者運維成本或風(fēng)險控制無法達到預(yù)期值時,需要進行針對性的輸出可行的技術(shù)方案以及經(jīng)濟性評估。
而iGO的出現(xiàn),則為實現(xiàn)運維策略最優(yōu)提供了最好的落地方案。
↑基于機組狀態(tài)的海上風(fēng)電運行維護監(jiān)測系統(tǒng)
海上風(fēng)電場運維策略涉及多數(shù)據(jù)源分析,包括氣象、船舶、通訊、機組運行數(shù)據(jù)、機組維護數(shù)據(jù)等。
當(dāng)前海上風(fēng)電運維管理主要依賴人工經(jīng)驗,如出海運維計劃安排、機組故障診斷等,由于人員經(jīng)驗差異而產(chǎn)生的運維計劃排布偏差,會使得風(fēng)場運維收益產(chǎn)生偏差。同時,由于人工對故障和預(yù)警的誤判,也往往導(dǎo)致出海未能有效完成機組維護作業(yè)。
金風(fēng)海上風(fēng)電場智能運維管理平臺(iGO)數(shù)字化解決方案在設(shè)計和執(zhí)行中始終圍繞兩個原則,一個是需求源自于業(yè)務(wù)一線痛點,另一個開發(fā)的解決方案一定能在業(yè)務(wù)一線有效的落地。談及業(yè)務(wù)痛點,將運維業(yè)務(wù)拆分成三個環(huán)節(jié):計劃、執(zhí)行、評估。
在金風(fēng)科技看來,海上風(fēng)電運維數(shù)字化運維策略解決方案,無論直接還是間接,最終的用戶還是項目現(xiàn)場一線運維人員。
通過iGO,金風(fēng)科技的工程師們是如何從計劃、執(zhí)行、評估三個方面實現(xiàn)海上風(fēng)電場的數(shù)字化運維的?
第一,運維基礎(chǔ)信息化。金風(fēng)科技的工程師通過iGO,可以將場址環(huán)境、機組、水文氣象、通訊、船舶、人員、物資等所有運維資源都集成在平臺,建立海上運維一次完成率體系,并建立運維人員能力數(shù)據(jù)庫,實現(xiàn)0.5h內(nèi)完成出海任務(wù)的分配、運維資源的調(diào)度,提高運維效率15%~20%。
第二,運維計劃智能化。iGO通過對運維資源的參數(shù)化建模,引入人工智能和離散事件模擬,實現(xiàn)由系統(tǒng)自動優(yōu)化排布運維計劃,消除由于人員能力差異而導(dǎo)致運維計劃合理性偏差,最終相比于人工排布計劃,系統(tǒng)自動排布能提升年度發(fā)電收益1%。以金風(fēng)科技某海上項目為例,在2018年1月~2018年6月期間,運維時使用人工排布計劃與運維計劃自動排布驗證結(jié)果對比顯示:歷史模擬和歷史實際只差0.27%,這說明iGO方法可信度及軟件準確率高。同時,在此基礎(chǔ)上完成優(yōu)化模擬,減少50%的發(fā)電量損失和20%的出海次數(shù)。
第三,機組故障及預(yù)警智能診斷。iGO通過結(jié)合SCADA數(shù)據(jù),機組狀態(tài)監(jiān)控數(shù)據(jù),機組故障庫數(shù)據(jù),機組維護歷史數(shù)據(jù),運用大數(shù)據(jù)和人工智能手段,可實現(xiàn)系統(tǒng)自動診斷故障分析根因,并對預(yù)警信號作出判定給出維護建議,盡可能將非計劃性工作轉(zhuǎn)變?yōu)橛媱澬怨ぷ?,降低運維成本15%~20%。
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新技術(shù)——背后先進技術(shù)的支撐
iGO作為金風(fēng)海上風(fēng)電場智能運維管理平臺,之所以能實現(xiàn)海上風(fēng)電的智能運維,一大“秘訣”就在于其背后強大的相關(guān)技術(shù)的支撐。
“千里眼”:水文氣象預(yù)報系統(tǒng)
在數(shù)據(jù)采集階段,金風(fēng)科技自主研發(fā)的海上風(fēng)電場水文氣象預(yù)報系統(tǒng)能對氣象數(shù)據(jù)的準確預(yù)報和把握,就如同“千里眼”一般,為海上風(fēng)電運維提供了解決路徑和落地方案,經(jīng)濟社會效益顯著。
通過該系統(tǒng)獲得的風(fēng)資源和水文數(shù)據(jù),可以進一步分析項目的經(jīng)濟性,并為海工結(jié)構(gòu)技術(shù)進行水動力分析、運維方案分析、運輸?shù)跹b方案分析。
而當(dāng)該系統(tǒng)建立完善后,可根據(jù)當(dāng)天的風(fēng)速、風(fēng)向、浪高、浪向、流速、流向以及運維機組的機位點制訂出最佳的運維船只航行路線,提高運維效率。
當(dāng)在運維過程中出現(xiàn)人員落水事故時,海洋氣象預(yù)報系統(tǒng)可在很短時間內(nèi)勾畫出搜救海域范圍,進一步提高搜救效率。
“順風(fēng)耳”:通訊技術(shù)
當(dāng)開展海上風(fēng)電場建設(shè)運維時,一般通訊工具都沒法使用,而使用衛(wèi)星通訊成本又過高,這時,金風(fēng)科技自主研發(fā)的通訊系統(tǒng),又稱之為“順風(fēng)耳”,就可大顯身手。
通過該通訊系統(tǒng),集控中心人員可與海上風(fēng)電場運維人員進行一對一、一對多的通訊,保證了信息傳播的私密性和即時性,便于統(tǒng)一調(diào)度管理,保障運維工作正常開展。
以金風(fēng)科技響水近海項目為例,該項目離岸20km,海上升壓站天線30m高度可覆蓋半徑25km范圍,可實現(xiàn)人員對講通訊、微信傳輸圖片等通訊功能。
同時,在興化灣項目上,在部件運輸距離大于1000km之時,通過船舶上安裝船載臺及天線,利用衛(wèi)星無線WIFI通道,實現(xiàn)運輸船舶狀態(tài)及視頻實時監(jiān)控等功能。
大數(shù)據(jù)分析模型
這里iGO使用的大數(shù)據(jù)分析模型,特指基于多目標變量優(yōu)化的海上機組運維計劃自動排布技術(shù)。
當(dāng)使用iGO時,用戶可從數(shù)據(jù)信息模塊中提取風(fēng)電場特征、水文氣象、人員、物資、船舶等數(shù)據(jù),導(dǎo)入待辦任務(wù),并參照標準定義業(yè)務(wù)需求,將錄入的任務(wù)轉(zhuǎn)入運維計劃自動優(yōu)化排布系統(tǒng)。自此,系統(tǒng)將自動生成未來一個運維周期內(nèi)的多種出海運維方案,同時還可顯示各種方案出海成本(經(jīng)濟成本、時間成本)及預(yù)期發(fā)電收益。
數(shù)據(jù)顯示,通過iGO自動排布,可使得單個海上風(fēng)電場發(fā)電量提升1%~5%,年有效利用小時數(shù)提升10%,出海成本降低10%。而這些長期積累的實際數(shù)據(jù),也將作為運維計劃自動優(yōu)化排布系統(tǒng)核心算法模型的訓(xùn)練數(shù)據(jù),金風(fēng)科技的工程師們將定期對模型進行參數(shù)優(yōu)化,讓系統(tǒng)更智能,排出的方案更貼合實際業(yè)務(wù)需求。
根據(jù)國家能源局發(fā)布的《風(fēng)電發(fā)展“十三五”規(guī)劃》,到2020年,我國海上風(fēng)電開工建設(shè)規(guī)模將達到1000萬千瓦,力爭累計并網(wǎng)容量達到500萬千瓦,投資額可超過萬億元。萬億元投資的背后,更是對海上風(fēng)電運維的重要考驗。
自2007年我國第一臺海上風(fēng)電試驗樣機(金風(fēng)科技GW70-1.5MW)在渤海灣矗立,至今已過去10余年。多年來,對于海上風(fēng)電,金風(fēng)科技相關(guān)研究和實踐從未止步。在海上風(fēng)電這場“長跑”中,突破海上風(fēng)電產(chǎn)品的關(guān)鍵技術(shù),打造先進的海上風(fēng)電整體解決方案,實現(xiàn)中國在風(fēng)電高端制造行業(yè)的全球引領(lǐng),是全體金風(fēng)人的使命。金風(fēng)科技也將堅定不移地跑下去。
責(zé)任編輯: 江曉蓓