以數字化智能化推動海上風電高質量發展的戰略思考

（國家電投集團江蘇電力有限公司，江蘇南京 210008）

1.海上風電高質量發展面臨的主要問題及其原因

1.1 技術標準體系不夠完善

目前，國內海上風電尚沒有完善的技術標準體系，勘察設計、建設施工、運行維護很大程度是借鑒和套用船舶海工、陸上風電以及其他傳統電力工程的經驗和標準規范，缺乏針對海上風電技術特點的有效規范標準。就海上風電數字化智能化建設而言，目前國內更是缺乏統一的技術標準和模式，觀點和概念也各有差別，需要在工作實踐中逐漸統一明確。

1.2 數字化智能化建設框架尚未系統搭建

海上風電場分布范圍大，信息通訊涉及風機、海上升壓站、陸上集控中心，需要多種技術手段整合解決，海上特有的空間特性造成網絡通訊復雜，目前行業內缺少統一的綜合解決方案。海上風電數字信息分散于氣象、船舶、風機、電氣及各智能傳感終端等諸多平臺，相互之間缺少統一的協議規范及數據標準，對從單一風場到區域集控乃至行業數據共享的發展十分不利。

1.3 全壽命周期成本效益有待提升

一方面，從國家政策層面看，海上風電國家補貼將于2022年全面退出，海上風電平價上網，與其他常規能源同臺競爭將是必然趨勢。補貼退坡必然倒逼產業鏈各環節降本增效，這對優化風機調整策略，實現風機對風和尾流影響最優，提升發電小時提出更高要求。另一方面，海上風電投資巨大，運維成本高，海上可達性差，提升海上風電全壽期運維效率成為當前緊迫的現實需求。這就需要全面感知風電場設備結構全壽命期安全健康狀態和劣化趨勢，全面掌握分析風場風力特性和每臺風機的工作狀況，綜合各類數據分析預測，以全壽命效益最優的原則策劃電場生產和檢修維護。

1.4 重大安全風險管控缺少手段

海上風電首先是海洋工程，與陸上風電相比，海上風電建設運行環境更加復雜。海上風電項目建設受海況影響大，安全管控和質量管理難度大。對于船上作業安全和工程質量管控，目前主要還沿用陸上施工的方法，有效性不足。

總體而言，海上風電場運行工況較陸上風電惡劣，目前對風機樁基、塔筒等結構的安全健康狀態，海底沖刷情況、以及機組和海上電氣設備、海纜運行狀態的掌握，還缺乏有效監控手段，嚴重影響海上風電的安全運行。

海上風電場風機和升壓站位于海上，長期處于無人狀態，海纜路由長，易受過往船舶危險作業威脅。電廠安全巡檢需動用船舶，受海況制約大、費用高，對海上場地和設備的安全監管難度大[1]。

1.5 有利于技術整合的行業“大合作”模式未打通

當前，國內海上風電行業投資運營、設備制造、勘測設計、建設施工分屬不同專業版塊，相互獨立，互不隸屬。風機性能參數由設備制造商掌握，勘察設計單位僅負責基礎及結構的設計分析，投資運行單位則掌握風場運行的詳細資料，行業條塊分割造成技術資源相互孤立，與當前海上風電行業技術發展整合技術，共享資源的客觀要求相背離，亟待形成各專業板塊“大合作”模式，促進行業技術整合[2]。

針對上述問題，國家電投集團江蘇電力有限公司（以下簡稱江蘇公司）發揚“不等不靠、創新創造”的精神，在集團公司相關部門的大力支持下，總結濱海北H1、H2海上風電項目的經驗，匯聚各方力量和智慧，勇于創新、科學決策，在濱海南H3#300MW海上風電項目的數字化智能化方面進行了大膽實踐。

2.以數字化智能化推動海上風電高質量發展的戰略思考與對策措施

2.1 海上風電數字化智能化目標

要達到的技術目標為：設置先進傳感器系統，全面感知電場健康運行狀態，實現在線監測；搭建先進的海陸信息通訊網絡，實現順暢可靠的海陸數據傳遞；以實現數字化孿生為方向，構建海上風電場三維數字化模型；建設業務數據底層打通，具備大數據分析能力的統一數字化平臺。上述技術目標中統一的數字化平臺，以及與物理實體對應的海上風電場數字化模型，是推行建設海上風電數字化智能化，實現建設運維管理智能化和高水平自動化的基礎和關鍵。

2.2 海上風電數字化智能化建設措施

2.2.1 建立數字化智能化相關標準，搭建數字化智能化建設框架

搭建數字化智能化框架，是實現海上風電數字化智能化應用功能的基礎，主要包括：

（1）建立網絡解決方案。采用多種通訊手段，搭建海上風電設施和作業面、陸上集控中心通訊網絡，實現區域網絡通訊全覆蓋。

（2）建立統一數據編碼。采用最新國際編碼準則制定海上風電專有編碼標準，編制電場設備編碼系統，形成電場所有設備、部件在數字化智能化平臺中的唯一識別代碼。

（3）搭建統一數據平臺。采用國產自主可控軟硬件，建設海上風電場云邊協同工業互聯網平臺，電場各業務平臺按照統一數據標準將邊緣計算數據接入平臺數據庫，實現電場業務數據底層打通，為實現智能化設備接入和應用集成創造條件。接入氣象海況、船舶海事等外圍信息，為生產運維管理提供支撐。

（4）三維數字化模型和數字化移交。建立電場三維數字化模型，并將工程信息通過設備編碼與之掛接，實現數字化移交，建立海上風電場“數據中心”，實現數字化孿生。

2.2.2 通過數字化智能化，提升海上風電重大安全風險管控能力

海上風電建設開發和生產運營面臨的重大管控風險可以概括為：建設安全管理風險、海上結構全壽期安全健康風險、海上設備運行安全和場區范圍安全管控風險、網絡信息安全風險。有效應對海上風電重大風險挑戰是數字化智能化工作的首要目標。

2.2.3 通過數字化智能化，提高海上風電全生命周期運營效益

建立三維數字化模型，搭建仿真平臺，實現虛擬現實。將這些數字化、智能化技術應用在海上風電運維場景，改善海上風電場運維條件、優化風機控制、提高電場運維效率、增發電量、降低成本，實現全壽命期運營效益的提升，是海上風電數字化智能化的重要內容。

2.3 對集團海上風電數字化智能化的相關建議

2.3.1 實行統一規劃、重點突破策略，在實踐中逐步改進完善提升

首先，搭建框架，建立具備擴展能力的云邊協同工業互聯網平臺，形成海上風電統一數據平臺，為各功能板塊建設打好基礎。其次，按照需求輕重緩急和技術成熟度安排順序，分步實施功能模塊開發，成熟一個接入一個，持續擴展應用范圍。最后，采用大數據和人工智能技術對不斷積累的業務數據進行分析，完善模型，提升系統分析辨識能力，逐步滾動迭代提升，穩步推進海上風電數字化智能化不斷成熟。

2.3.2 搭建數字化智能化建設框架，建立統一數字化智能化標準

統一數據平臺、三維數字化模型以及數字化移交，構成了海上風電數字化框架。建立統一數據標準的大數據平臺，運用統一標準編制設備識別編碼標識每個設備部件，通過統一數字協議將電場各專業平臺數據匯入數據庫，打破“數字孤島”，才能深度挖掘數字化潛力，充分發揮大數據分析作用。三維數字化模型和數字化移交是數字化虛擬電場和仿真分析的核心，是智能化的必要條件，必須高度重視，向實現數字化孿生方向完善和提高[3]。

2.3.3 做實海上風電數字化智能化，為國家能源產業的創新發展做貢獻

數字化智能化是提升集團公司海上風電領域核心競爭力的必然選擇，是集團公司數字化智能化轉型的重要組成部分。集團公司應加強海上風電數字化智能化工作指導，鼓勵二級單位通過項目實踐鍛煉隊伍，總結經驗，加快核心技術突破和人才隊伍建設，探索數字化智能化條件下發電企業建設和生產運營的模式；集團公司應總結各電源板塊數字化智能化建設成果，形成符合集團公司特點的數字化智能化技術路線、工作流程和管理模式，促進集團公司所有板塊共同進步，助力集團公司“2035一流戰略”落地，進而為國家產業升級和能源戰略目標的實現，做出央企應有的貢獻。