“開展海上風電數(shù)字化建設打通數(shù)據(jù)和技術(shù)的壁壘，建立行業(yè)大合作模式，數(shù)字化、智能化和建設本身就是多行業(yè)、多專業(yè)的共享資源，我們希望通過這個項目的建設結(jié)合設計方、科研各方搭建共享平臺，建立技術(shù)的合作機制，打破條塊分割，打破行業(yè)壁壘，廣泛的吸取社會上各個兄弟單位、先進企業(yè)的一些優(yōu)秀經(jīng)驗，大膽的應用科研成果，促進我們海上風電整體的智慧化、數(shù)字化的提升。”
——國家電投集團江蘇海上風力發(fā)電有限公司信息主管 雷超
4月27日，華北電力大學技術(shù)轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化中心與中關(guān)村華電能源電力產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟聯(lián)合主辦的2021年智慧電廠論壇（第一期）在廣東深圳成功舉辦。 國家電投集團江蘇海上風力發(fā)電有限公司信息主管 雷超主旨發(fā)言，他分享的主題是《海上風電數(shù)字化智能化建設與運維》
直播專題:2021年智慧電廠論壇（第一期）
字實錄如下：
雷超：各位嘉賓大家早上好！很榮幸代表我們國家電投江蘇海上分公司做這次分享，我分享的題目是海上風電數(shù)字化智能化建設與運維，
首先是背景介紹，介紹一下背景介紹、建設內(nèi)容及成果、亮點與效益。
一、公司介紹
國家電投海上分公司成立與2015年7月份，是集團專門從事海上風電開發(fā)、建設、運營的全資三級單位，我們公司承擔集團公司海上風電先行先試的任務，目前建設累計80萬規(guī)模的海上風電場，目前建H4、H7，也在80萬規(guī)模的海上風電場，計劃將于今年年底并網(wǎng)。值得一提的是濱海H2風電廠是亞洲單體容量最大的海上風電場，濱海南H3是集團首個數(shù)字化、智能化的海上風電場。
項目的背景，智慧化方面從國家層面而言，我們國家的“十四五”規(guī)劃以及新基建都明確提出在智慧能源方面的建設，同時也是希望開展智慧能源建設幫助我們企業(yè)進行智慧化轉(zhuǎn)型，當然國家層面大家可能理解得比我更加深入，這方面不多贅述。國家電投集團的層面，為了貫徹落實數(shù)字中國、數(shù)字經(jīng)濟和智慧能源等戰(zhàn)略，2035戰(zhàn)略為指引國家電投目標打造數(shù)字化國家電投，建設智慧能源體系，將數(shù)字化、智能化融入到能源生產(chǎn)運營通過數(shù)字化實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)在規(guī)劃、設計、建設、運營等環(huán)節(jié)提質(zhì)降本增效的目的。
江蘇公司為了落實國家、集團的戰(zhàn)略，以智能化為手段，以優(yōu)化生產(chǎn)與經(jīng)營為目標的原則，積極探索開展海上風電數(shù)字化、智能化整體解決方案的研究。項目將達到海上風電更安全、更高效、更經(jīng)濟的目的。
看一下目前海上風電面臨的挑戰(zhàn)，主要從兩個方面：一是海上風電機組可達性差，一個是距離比較遠，江蘇濱海南距離海岸大概在38海里，基本上日常去巡視一次大概三個小時左右，同時船舶耗燃油，單次航程6000，距離遠、費用比較高。受到天氣、海浪的影響，可達性差，也就是說海上風電的窗口期比較短，一般而言一天從陸上到海上的風機島、升壓站，工作大概三四個小時左右，對平時的運維提出很大的挑戰(zhàn)。費用高這塊，目前已觸網(wǎng)的H1來說，單臺風機每年檢修費用30萬元左右。對于人員而言，我們都知道一般出海坐的船不會是大船，都是小船，小船在中國海岸上顛簸，有些人會暈船大家可以想象一下，日常的運維人員坐三個小時的船到了風機、升壓站基本上已經(jīng)非常難受了，為了解決這些痛點我們開展了海上風電的智慧化建設，希望通過數(shù)字化、智能化的手段改善我們面臨的挑戰(zhàn)以及面臨的痛點。
這是我們整個項目的整體建設思路，統(tǒng)一規(guī)劃、分布實施。統(tǒng)一規(guī)劃就是在我們整個項目開展之前對目前所要建設的東西進行全盤的規(guī)劃。分布實施，這個項目計劃是分兩期建設，一期是在建設期做一些相關(guān)的功能模塊，第二期是已經(jīng)投產(chǎn)之后運維期做一些功能模塊。另外是三個聚焦，聚焦重大的風險管控，聚焦實用功能和聚焦成本效應，我們目前做的所有功能模塊都是圍繞這三個聚焦來出發(fā)的。最終目的是提升項目全壽命周期運營管控能力和盈利水平，致力于打造國內(nèi)第一個智能化海上風電場。我們目前項目是國家電投首個數(shù)字化、智能化的海上風場項目。
一套編碼標準海上風電KKS編碼標準，陸上升壓站采集數(shù)據(jù)，在這個基礎(chǔ)上進行應用。一套編碼標準也的是KBS，我們用的的RDS標準。十大應用工程，左邊這幾個功能是我們在項目的基建期，一期開展一些功能模塊，右邊是我們項目運維期所做的模塊。邊緣節(jié)點采集數(shù)據(jù)，我們項目沒有做集控，我們是單一的海上風電場做項目，功能模塊是基于生產(chǎn)運行來做的。基建期而言，包括三維數(shù)字化移交，智能巡檢、基于視頻安防、風機狀態(tài)監(jiān)測和基于整體平臺的安全態(tài)勢感知和防御。對于生產(chǎn)運行期，對于風機的控制策略優(yōu)化和風機狀態(tài)評價、人員出海，基于三維模型的培訓，這塊涵蓋海上風電目前可以做的內(nèi)容。同時平臺上搭建知識庫體系包括專家?guī)臁⒐收蠋臁⒌乩韼臁庀髱臁Ｍ瑫r會建立標準體系，包括編碼標準、運維標準等。再往上層是交互層，我們對全場進行三維建模和三維展示，大屏和移動應用是非常好的功能。針對于場站進行分析，包括人員績效的分析等，這是海上風電建設的整體內(nèi)容。
具體的功能我會挑一些比較重要的功能講，由于時間的關(guān)系不會把所有的功能介紹。
二、建設內(nèi)容及框架。
RDS-PP編碼，屬于國家推廣的編碼體系，這個主要應用于新能源方面比較多，我們?yōu)槭裁匆鲞@個東西？目前據(jù)我們了解，RDS-PP編碼沒有針對于海上風電這個細分領(lǐng)域的編碼，所以我們想通過這個項目建一個針對于海上風電的RDS-PP編碼標準，希望通過這個編碼標準形成我們國家電投集團的編碼，乃至于我們繼續(xù)推廣到國家的編碼標準，編碼體系已經(jīng)編完了，目前整個項目正在申報中。
主要針對于風機本體以及陸上升壓站、海上升壓站的設備進行編碼，編碼的層級已經(jīng)到了中央部件級。具體編碼大家很明白，就是助力我們對于現(xiàn)場的設備進行全生命周期的管控。
三維可視化場站，我們拿到設計院給我們的三維模型，我們通過輕量化處理做三維模型，三維模型的基礎(chǔ)上開展一些智慧化的應用。通過三維模型我們開展仿真培訓，仿真培訓包括對現(xiàn)場檢修仿真培訓、運行仿真培訓和安全方面的仿真培訓，仿真培訓的課件，典型的兩票三制相結(jié)合，在操作票、工作票和巡檢進行工作，在工作中實施相關(guān)的關(guān)聯(lián)。
同時基于三維模型我們做三維數(shù)字化移交，基于三維模型我們和智慧安防設備聯(lián)動，昨天我們也看到了安防的聯(lián)動，三維模型上可以看到一些信息、狀態(tài)和電子圍欄等。
這塊是基于三維模型做的數(shù)字化移交，我們目前針對于設備管理這塊，我們把前期整個的設備通過數(shù)字化移交平臺把合同、數(shù)據(jù)規(guī)格型號、人員、組織架構(gòu)、合同、文檔、資產(chǎn)，通過數(shù)字化移交平臺轉(zhuǎn)化為數(shù)字化的對象，從而實現(xiàn)生產(chǎn)期到運行期的無縫對接。
安全知識管理，這是基建期上的系統(tǒng)，主要的目標就是零死亡，通過重大風險管控，實用的功能研發(fā)和安全的管理保證零死亡的目標。具體的功能包括人員的管控，視頻門禁止準入的系統(tǒng)，包括人員現(xiàn)場工作、外包商進來培訓的相關(guān)內(nèi)容，以及實時的處理，包括人員、機械、安全檢查、工程監(jiān)督管理等，后期運營會把功能模塊全部平移到生產(chǎn)過程中，當作安全管理的模塊運用。
狀態(tài)監(jiān)測，我們所有的狀態(tài)監(jiān)測都上了，包括風機而言，葉片、塔桶、螺栓，風機島包括風機腐蝕監(jiān)測和沖刷監(jiān)測，我們都做了一些監(jiān)測。腐蝕監(jiān)測而言，我們與院校合作，我們用應急保護技術(shù)，對于我們海水浸沒區(qū)進行監(jiān)測腐蝕的速率。沖刷監(jiān)測也是購買服務通過來船上裝監(jiān)測設備，利用水下聲納技術(shù)掃測海水沖刷區(qū)域形成報告，在我們的平臺上進行展示。沖刷監(jiān)測基本上每年掃測一次，掃測的結(jié)果在平臺中生成，類似于我們看到的界面，我們可以在系統(tǒng)上對比兩年中的沖刷結(jié)果，根據(jù)沖刷的趨勢判斷是否需要做一些加固、維護。
對于塔桶而言，我們做了他桶的晃度監(jiān)測，我們對塔桶的螺栓檢測，通過位移判斷螺栓是否松動。對于葉片監(jiān)測，我們用無人機巡檢，為什么沒上傳感器？主要是搶裝的原因，需要提前裝一些傳感器，我們用了無人機進行巡檢。值得一提的是，無人機是區(qū)別于我們所買的一般無人機我們和院校合作，無人機利用微距巡檢，飛行是比市面上的無人機強很多，微距拍攝的分辨率可以達到毫米級，無人機精確巡檢是有幫助的，無人機巡檢我們會進行圖象識別和機器學習技術(shù)對圖片進行分析、判斷，利用風機葉片的故障庫進行判斷，如果出現(xiàn)缺陷會在模型上進行定位，目前的做法是風機葉片分成三個段，分別為夜間、中部進行判斷，哪個地方出現(xiàn)問題，三維模型會顯示出來，通過顏色進行區(qū)分。
海纜監(jiān)測，江蘇公司遇到過這個問題，漁船拋錨把海纜刮斷，給我們造成巨大的經(jīng)濟損失，這塊我們非常上心。主要是通過上海纜監(jiān)測系統(tǒng)，通過對海纜的應力、振動進行監(jiān)測。我們在系統(tǒng)上默認以500米作為一個節(jié)點進行監(jiān)測。通過監(jiān)測實現(xiàn)海纜的報警和定位，通過AS系統(tǒng)對船舶的闖入、拋錨、撒網(wǎng)進行報警。我們對護層環(huán)流監(jiān)測、電力行波故障測距，這是我們目前開展的一些功能。
風機側(cè)的優(yōu)化，這塊主要配合主機廠家完成，前期對于風機的偏航、變槳進行優(yōu)化，主要是通過自適應風向補償、空氣密度參數(shù)優(yōu)化、低風速掛網(wǎng)、定制化超發(fā)，這塊也非常重要，這塊做得好可以提高發(fā)電量。
另外一塊是在升壓站的智能安防，主要分為兩個方面實現(xiàn)：通過智能攝象頭，這是我們升壓站的圖，智能攝象頭在二、三、四層每個角放攝象頭，攝象頭具備人臉識別和紅外探測，可以滿足不同的環(huán)境下可以實現(xiàn)攝象頭的正常使用。利用升壓站巡檢機器人，前期考慮每一層放一個機器人進行巡檢，經(jīng)過實際勘測和考察這塊還是不太實際，最終我們選取的方案是在升壓站的二層35千伏、變壓器室、繼保室、GIS室進行巡察，每次進門都有欄桿擋住，機器人爬坡開門難度比較大，考慮到成本的問題，我們在幾個重要的室內(nèi)放一些巡檢機器人進行巡檢。
這是智能巡檢的應用，通過機器人在開關(guān)室進行巡檢，可以在我們的平臺上實時看到巡檢的照片、結(jié)果，同時巡檢的結(jié)果會發(fā)到平臺中，平臺會進行圖像識別和分析判斷是否出現(xiàn)故障，如果出現(xiàn)故障或是哪些地方需要消圈，通過知識庫體系形成故障的工單派給運維處理，基于智能巡檢設備結(jié)合平臺實現(xiàn)智能的工單推送。
這個模塊是風機故障預警和狀態(tài)評估，我們也是結(jié)合主機廠家給我們提供風機的故障預警模型，部署在我們的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺中，他們來給我們提供風機的故障預警的報警信息，系統(tǒng)會結(jié)合工作運行的小時、啟停次數(shù)、維修歷史、診斷分析結(jié)果、設備性能狀況以及發(fā)生的頻率等形成設備健康評估報告。報告中我們可以查看機組健康值、風速以及變槳、主軸承、發(fā)電機、控制系統(tǒng)，可以展示部件健康的報表和相關(guān)的裂化趨勢等。
氣象數(shù)據(jù)及預報，氣象這塊我們這邊就是購買當季的氣象信息為我們提供預報，主要包括海浪預報、短期超短期的預報，報告臺風、雷電、大風、冰雹氣象災害，同時會針對風電場進行預警，包括覆冰預警、運維條件預警、風速預警等，這是氣象這塊。
人員和船舶出海管理，對于船舶而言基本上都是基于AIS定位，我們可以看到船舶從出海整個的信息、航程等，系統(tǒng)中會進行可達性的預測，結(jié)合我們的氣象信息，結(jié)合相關(guān)的信息，相當于給船長操作運行的指導，建議你走哪條航線，一般而言還是船長根據(jù)經(jīng)驗，我們系統(tǒng)會給一個駕駛的指導，這是對于船舶而言。
對于人員而言主要是兩個方面，一個是人員的安全考慮，包括智能穿戴設備、智能頭盔、智能的救生衣，里面存在一些定位、報警、呼救的設備，一旦在海上發(fā)生危害可以實現(xiàn)及時的求救、救援。對系統(tǒng)而言，人員出海、上船的瞬間到現(xiàn)場工作、坐船回到陸上，全流程的管理都是可以在系統(tǒng)中進行全方位的管控。
知識庫體系，這個大家都知道，一般信息化系統(tǒng)都會上這個東西，也是非常實用的，通過知識庫系統(tǒng)提供自動推送的故障工單減輕現(xiàn)場運維人員的壓力。通過知識庫系統(tǒng)可以解決90%或是80%的故障信息，如果遇到疑難的問題通過專家遠程診斷和其他的方式實現(xiàn)故障的排查解決。
專家遠程診斷，說白點就是通過AI眼鏡、AI技術(shù)實現(xiàn)視野的共享，海上風電可達性差，去一次不容易，到現(xiàn)場出現(xiàn)一些疑難雜癥可以通過AI眼鏡實現(xiàn)視野共享，坐在后臺和別的區(qū)域的專家可以對現(xiàn)場工作人員進行遠程指導。
智能運維排程，簡單講，如果風機島檢查風機出現(xiàn)故障，系統(tǒng)會告訴你某某在明天、后天坐哪條船，帶上什么工器具，什么時間出發(fā)到現(xiàn)場先處理哪一臺風機，整個流程都會給你排好，自動告訴你怎么做，先去哪臺風機，具體怎么回來。
想做到這個我們后臺要做很多工作，我們后臺結(jié)合巡檢任務、定期的工作任務，包括氣象、維護資源、故障的類型、風資源、運維船以及備品備件，所有的信息結(jié)合在一起生成最佳方案，指導運維人員做最合理、最經(jīng)濟性的檢修操作。目前是數(shù)字化向智能化轉(zhuǎn)變的最重要模塊，目前也是結(jié)合我們的經(jīng)驗和結(jié)合我們主機廠家、項目供應商聯(lián)合來做這個模塊。
安全態(tài)勢感知，安全對信息化平臺是非常重要的，也是國家非常關(guān)注的模塊，流量可視、應急響應等，主要是提升信息系統(tǒng)的安全狀態(tài)，提升信息的管控能力。硬件方面我們上了一些硬件主動防御系統(tǒng)，包括防火墻，目的是滿足等保2.0的要求。以上是功能模塊的介紹，有些模塊由于時間關(guān)系沒有介紹了，包括常規(guī)的功能模塊，包括移動應用、大屏、簡單的生產(chǎn)管理系統(tǒng)，這方面大家都非常清楚，不去介紹了。
三、項目的技術(shù)成果、亮點和效益。
基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺運用大數(shù)據(jù)、人工智能技術(shù)實現(xiàn)了機組狀態(tài)檢修和智能運維的排程，提高海上風電的管控力度，提高了運維質(zhì)量、優(yōu)化出海任務安排，減少運維的成本。我們項目是2018年開始實施，當時算是國內(nèi)首家將智能機器人用在海上升壓站，同時運用機器人的圖象識別等技術(shù)有效提升了效率，減少工作人員出海次數(shù)，降低運維成本和人員出海安全的風險。國內(nèi)首次在海上風電將AI智能排程模塊通過遠程網(wǎng)絡與技術(shù)專家診斷支持相結(jié)合，實現(xiàn)了故障診斷實時的決策支持。這是我們項目的亮點。
現(xiàn)在國家對國產(chǎn)化要求非常高，如果我們大家知道有些項目很多東西都是需要國產(chǎn)化的，項目從設計開始全國產(chǎn)化實現(xiàn)的，底層的基礎(chǔ)設備、攝象頭、硬件機器人、監(jiān)測設備都是國產(chǎn)化，從數(shù)據(jù)庫、國產(chǎn)的關(guān)系數(shù)據(jù)庫、實時數(shù)據(jù)庫和互聯(lián)網(wǎng)平臺都是國內(nèi)自主研發(fā)進行邊緣計算、數(shù)據(jù)挖掘，安全防護通過我們的態(tài)勢感知平臺以及主動安全防護的硬件設備，上層的頂層應用和所有的功能模塊都是自主研發(fā)和院校、廠家共同合作，整體支撐國產(chǎn)化的項目。
項目的效益從幾個方面來講，通過我們風機的控制策略優(yōu)化，設備的故障預警和評估，有效提高了能源的可利用率，提高了風機的可利用率，降低了成本。通過前期的測算，預算經(jīng)濟效益提高到2%到3%。社會效益而言，海上風電數(shù)字化、智能化的建設，不僅提升我們集團在海上風電運營的管理水平，實現(xiàn)精細化的管理、降本增效，也可以助力于我們企業(yè)實現(xiàn)數(shù)字化的轉(zhuǎn)型，也助力于集團公司在海上風電項目的落地。管理效益而言，利用數(shù)字化、智能化的手段提升我們整個生產(chǎn)運營的規(guī)范化、精細化的管理水平。安全效益而言，通過對人員、船舶的安全管理，從海上升壓站的智能安全，升壓站無人機的巡檢減少人員出海的次數(shù)，降低現(xiàn)場發(fā)生事故的概率，保證了人員的安全。預計每年減少人員出海次數(shù)大概10到20次。
開展海上風電數(shù)字化建設打通數(shù)據(jù)和技術(shù)的壁壘，建立行業(yè)大合作模式，數(shù)字化、智能化和建設本身就是多行業(yè)、多專業(yè)的共享資源，我們希望通過這個項目的建設結(jié)合設計方、科研各方搭建共享平臺，建立技術(shù)的合作機制，打破條塊分割，打破行業(yè)壁壘，廣泛的吸取社會上各個兄弟單位、先進企業(yè)的一些優(yōu)秀經(jīng)驗，大膽的應用科研成果，促進我們海上風電整體的智慧化、數(shù)字化的提升。
我的匯報就到這里，謝謝大家！（來源：北極星電力網(wǎng)，發(fā)言為北極星電力網(wǎng)根據(jù)速記整理，未經(jīng)本人審核，如需轉(zhuǎn)載請完整轉(zhuǎn)載全文不允許刪減）
