[摘要]目前风力发电检修工作中存在风电场地域分散、设备状态难以掌握等问题。推进数字化检修模式作为解决这些问题的重要手段已经被国内大型风力发电企业越来越广泛地采用。本文通过分析数字化检修模式下一系列的关键问题.提出了推进数字化检修模式的意见与展望.
[关键词]风力发电:数字化;检修模式
我国发电行业乃至整个能源行业都处在关键的转型阶段。能源形式上,从传统的化石能源正逐渐向风能、太阳能、核能等能源形式转型。运维模式上,从传统的人力驱动、定期检修正逐渐向数据驱动、状态检修的模式转型。风力发电作为重要的清洁能源发电形式,具有经济环保,可持续性强等优势,近年来在世界各地得到迅速的发展。
1数字化平台
为解决风电场地域分散.管理运维不便的问题,各大型风力发电企业投建了远程集控平台.形成了区域化或者全国一体化的集控中心。远程集控平台实时收集、储存风电场遥控、遥信、遥测等数据.包括机组运行数据、生产辅助信息、升压站监控数据等数据类型,实现设备远程监视、控制等功能。位于集控中心的值班人员借助远程集控平台开展生产工作.与检修人员配合完成机组日常的消缺与维护在集控平台的基础上。为了更加细致地了解设备健康、性能状态.在风电机组出现早期故障状态时及时检修并对机组发电能力进行监测与优化.协调运行人员与检修人员间的配合工作.优化备品备件管理.一些企业选择开发具有远程诊断、工单管理、备品备件管理等功能的配套系统平台,用以拓展数据在检修领域的功能。同时,为了增强报表可信度,降低人力填报各类报表的工作量.各个数字化平台在数字表单生成、自动发报、流程审批与统计管理等方面都进行了相应的设计。总体上看.目前风力发电数字化平台的功能设计较为全面.对检修运维的各个环节均有对应的解决措施,已经形成了一定的数字化平台体系。
2数字化检修模式关键技术
2.1主动运营和维护
通过使用这一新型远程服务,风电场操作人员可以从纠正性和预防性维护计划转变为主动运营和维护策略。这将显著节省维护、起重船的使用和人工用时,并提高涡轮机的常规工作时间。更低的成本将显著降低风电场的电力平均化成本,该措施可以对不同发电资源的价值进行比较。更长的涡轮机常规工作时间在未来具有非凡意义。更高的涡轮机额定功率意味着风电场能够用更少的涡轮机产出同等数量的能源,海上风电场涡轮机尤其如此。由于涡轮机的计划外停机将对发电量、发电收入和利润产生巨大影响,这类大型涡轮机的可靠性和可用性至关重要。然而,这种巨大的涡轮机需安装在距离海边较远的海上,极大提高了运维工作的难度和成本。数字化技术可实现基于状态监测的维护和更高的可预测性,从而大大增加能源产量并降低成本。
2.2主动运营和维护
通过使用这一新型远程服务,风电场操作人员可以从纠正性和预防性维护计划转变为主动运营和维护策略。这将显著节省维护、起重船的使用和人工用时,并提高涡轮机的常规工作时间。更低的成本将显著降低风电场的电力平均化成本,该措施可以对不同发电资源的价值进行比较。更长的涡轮机常规工作时间在未来具有非凡意义。更高的涡轮机额定功率意味着风电场能够用更少的涡轮机产出同等数量的能源,海上风电场涡轮机尤其如此。由于涡轮机的计划外停机将对发电量、发电收入和利润产生巨大影响,这类大型涡轮机的可靠性和可用性至关重要。然而,这种巨大的涡轮机需安装在距离海边较远的海上,极大提高了运维工作的难度和成本。数字化技术可实现基于状态监测的维护和更高的可预测性,从而大大增加能源产量并降低成本。
3建议与展望
3.1加快风电数字化检修平台相关标准体系的建立
建设数字化的平台是开展数字化检修模式的关键,在集成数据的过程中,主要有很多单位的共同配合。尽管行业在数据传输方面有整体性的标准,但是,一些CMS等辅助系统,在数据的收集、传输以及整理的过程中存在的差异比较大,在传感器测点的安装位置以及数量上,不同厂家的风电机组缺少一定的约束,并且在统一使用的过程中有一定的障碍。数字化平台标准体系以及规范的建设主要包含以下方面的内容:(1)在建设风场的过程中,完成各个功能模块数字化平台的搭建,比如搭建功率控制系统以及厂家主控系统等;(2)在各个平台中,需要重点考虑数据交互的标准化以及可行性。标准化体系的建立,能够有效拓展数字化平台的功能,并且在后期可以和更多的能源互联网平台实现交互。
3.2革新考核指标,赋予检修运维工作新的内涵
立足于数字化检修模式下的管理工作,应该更加注重检修工作完成之后设备之间的对标形式以及设备的状态变化,在此背景下,之前的指标统计工作的开展能够增加完成项目的可能性,此时,就需要在以往的考核标准上,充分利用数字化带来的便利,对新的考核指标进行研究,比如,研究可靠性的评价方式、研究能量利用率的评价方式等,主要包含对评价指标的前后对比。在实施管理工作的过程中,需要强化新指标以及数字化分析方法的比重,根据检修效果开展考核工作。与此同时,需要将数字化的基础作为主要依据,在日常工作中加入数据消缺以及维护工作。在一线生产任务中使用新的数据,强化生产作业的安全性以及可靠性。
3.3深度理解一线检修人员需求,研究更为合理的机组状态
风力发电中数字化检修模式的主要技术是诊断算法中使用的通用故障诊断技术,如今,可以将这一技术主要分为两种技术路线,其一是在原理故障诊断之上的技术,主要包括振动数据时、频域分析技术;其二是在事件以及故障的基础之上的一种诊断技术,比如,以大数据算法为基础的大部件的寿命预测技术。不同的技术路线应该将解决实际的需求为主要目标,在研究诊断技术的过程中,需要对一线检修工作者的需求进行深入研究,通过使用现代化的技术使检修工作简化。因此,应该借助不同技术路线的优势,研究对针对不同技术路线的特定故障诊断算法。
3.4由生产阶段介入管理向全生命周期管理转型,加强对机组大部件与整体状态的监控
建设与运维是目前风电管理体重中的两项不同的内容,很多情况下,企业的内部也是属于不同的部门进行管理的,在建设期以及运维期管理工作的重点也不同,面对这种现象,要想让企业从整体上对管理方式进行改变显然不现实,但是,在建设期决定了风电设备的很多特性,比如机组所处的基础质量以及风资源环境等,和设备的漫长服役期相比较而言,通常情况下,建设期的特性会对机组的整体健康状态以及发电表现产生直接的影响。由此可见,做好机组的全生命周期管理工作非常关键,具体而言就是对机组各个周期的资料进行整理,并且使其朝着数字化的方向发展,借助数字化的平台,实现设备的管理,并且对设备的状态进行全方位监控,同时做好相应的评估工作,以此来准确找到设备的检修点,实现对设备检修工作效率的提升。
结语:
化石能源的不断消耗和人们环保意识的不断提高,风力发电将会起到更加重要的作用和地位,而风力发电机组是风力场发电的核心设备,掌握发电机组的故障检修的策略是保证风力场正常、稳定发电的基础,因此,技术人员应该在现有的检修策略的基础上,进一步研发出更有效、更合理的风力发电机组检修策略。
参考文献:
[1]王韬.能源互联网背景下风力发电关键技术研究[J].电器与能效管理技术,2017(17):67-70.
[2]王海江.基于大数据的新能源远程集中管控解决方案[J].科技展望,2017,27(5).
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