新能源發(fā)電場站智能運(yùn)維技術(shù)研究

［關(guān)鍵詞］新能源發(fā)電場站；智能運(yùn)維；技術(shù)分析；設(shè)計(jì)思路

1 新能源發(fā)電場站智能運(yùn)維技術(shù)的必要性

新能源發(fā)電場站項(xiàng)目一般建在偏遠(yuǎn)且交通欠發(fā)達(dá)地區(qū)，且相距位置分散，其運(yùn)行維護(hù)難度較大。還有很多發(fā)電場站面臨技術(shù)和設(shè)備落后、老化等問題，進(jìn)一步加大了企業(yè)壓力。同時，居民及企業(yè)用電需求上漲，傳統(tǒng)的被動反應(yīng)式運(yùn)維已經(jīng)無法適應(yīng)平價(jià)電費(fèi)時代的需求。

新能源發(fā)電場站的智能運(yùn)維是迎接能源轉(zhuǎn)型和提升效率的關(guān)鍵。通過建立健全的故障診斷及預(yù)警系統(tǒng)、智能終端聯(lián)動管控系統(tǒng)等，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的智能電力生產(chǎn)運(yùn)維管理平臺，為電力生產(chǎn)管理提供有力支撐。智能運(yùn)維技術(shù)主要基于云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、5G 通信等前沿技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)對設(shè)備狀態(tài)的實(shí)時監(jiān)測、故障預(yù)測和優(yōu)化調(diào)度，從而提高運(yùn)維效率和降低成本。這對于新能源發(fā)電場站來說尤為重要，因?yàn)檫\(yùn)維成本約占風(fēng)電場生命周期度電成本的近3 成。

2 新能源發(fā)電場站智能運(yùn)維系統(tǒng)的應(yīng)用

2.1 智能巡檢

智能巡檢是智能運(yùn)維的關(guān)鍵，可通過建立量化指標(biāo)確保工作可追溯和考核。智能巡檢的價(jià)值之一是為輸電線路提供了一個“數(shù)字大腦”，通過完整閉環(huán)的數(shù)據(jù)到模型應(yīng)用流程，可以大幅提升性能指標(biāo)，并優(yōu)化人工分析成本。智能巡檢平臺在新能源發(fā)電中的應(yīng)用主要包括線路、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組和光伏組件的巡檢，相比傳統(tǒng)的人工巡檢具有明顯的優(yōu)勢，可以減少人工記錄的誤報(bào)漏報(bào)情況。

2.2 智能檢修

智能檢修可實(shí)現(xiàn)智能自檢、及時報(bào)修、快速排除故障等目的。智能檢修流程應(yīng)充分利用現(xiàn)場設(shè)備的監(jiān)測數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)驅(qū)動的檢修決策。具體方法有：通過在線監(jiān)測、設(shè)備預(yù)警、故障診斷等手段，及時獲取設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)和性能指標(biāo)，以提高檢修的準(zhǔn)確性和效率；建立智能化的檢修管理平臺，實(shí)現(xiàn)人機(jī)互動，將專家經(jīng)驗(yàn)與智能算法相結(jié)合，提升檢修方案的智能化水平；構(gòu)建縱向貫通、橫向集成的流域級檢修管理平臺，將各項(xiàng)檢修任務(wù)集中統(tǒng)一管理，實(shí)現(xiàn)資源的高效利用和協(xié)同作業(yè)。

2.3 智能監(jiān)測

智能監(jiān)測系統(tǒng)利用先進(jìn)的數(shù)字化技術(shù)，對新能源發(fā)電場站的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測和評估。智能監(jiān)測系統(tǒng)的業(yè)務(wù)范圍主要包括經(jīng)營管理、安全管理、運(yùn)行管理、設(shè)備管理、檢修管理和物資管理等方面，這些都是保障場站運(yùn)行穩(wěn)定的重要環(huán)節(jié)。通過實(shí)現(xiàn)作業(yè)無紙化、移動化及現(xiàn)場設(shè)備集中監(jiān)測、遠(yuǎn)程控制等功能，智能監(jiān)測系統(tǒng)能有效提高場站的運(yùn)行效率和安全性。

2.4 智能決策

智能決策系統(tǒng)是以信息融合為基礎(chǔ)思想的綜合管理平臺，可實(shí)現(xiàn)全站的有機(jī)協(xié)作，避免信息孤島，提升生產(chǎn)協(xié)作效率。智能決策系統(tǒng)不僅可以進(jìn)行信息挖掘和趨勢分析，還能對新能源發(fā)電場站功率進(jìn)行預(yù)測，降低產(chǎn)能波動帶來的風(fēng)險(xiǎn)，為場站的基礎(chǔ)決策提供依據(jù)，從而提升管理水平。

3 新能源發(fā)電場站智能運(yùn)維系統(tǒng)的設(shè)計(jì)框架

3.1 數(shù)據(jù)采集與監(jiān)測

構(gòu)建智能運(yùn)維的核心在于數(shù)據(jù)，數(shù)字交付是智能運(yùn)維的基本前提。數(shù)字交付過程中的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性和可用性，直接影響著智能運(yùn)維的效果。數(shù)據(jù)采集途徑主要有以下方面。

3.1.1 傳感器采集

通過合理的布局傳感器位置，采集重要的環(huán)境數(shù)據(jù)及關(guān)鍵設(shè)備參數(shù)。

3.1.2 實(shí)時數(shù)據(jù)

使用先進(jìn)的數(shù)據(jù)采集技術(shù)，實(shí)時獲取各個設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)，包括實(shí)時電流、電壓、設(shè)備溫度、負(fù)載情況等，確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和及時性。

3.1.3 遠(yuǎn)程監(jiān)測

遠(yuǎn)程監(jiān)測通過傳感器網(wǎng)絡(luò)和通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)對電力系統(tǒng)各個環(huán)節(jié)的實(shí)時數(shù)據(jù)采集和傳輸，運(yùn)維人員可以隨時獲取場站的運(yùn)行狀態(tài)、設(shè)備工況、負(fù)荷情況等信息，實(shí)現(xiàn)對場站的全面監(jiān)測。同時，遠(yuǎn)程控制技術(shù)使運(yùn)維人員能夠通過云平臺或移動終端進(jìn)行設(shè)備開關(guān)和操作，從而提高運(yùn)維效率。

3.2 數(shù)據(jù)處理與分析

深入分析和挖掘采集到的數(shù)據(jù)，可以揭示設(shè)備的運(yùn)行規(guī)律和故障模式，為智能運(yùn)維提供決策支持。與傳統(tǒng)預(yù)測算法相比較，智能分析引擎更專注于運(yùn)維業(yè)務(wù)場景，以算法賦能實(shí)際需求，這有助于提升運(yùn)維的智能化水平。智能算法在數(shù)據(jù)分析過程中能夠加速數(shù)據(jù)清洗、特征選擇和模型訓(xùn)練，提高效率和準(zhǔn)確性；此外，智能算法還能深入理解數(shù)據(jù)背后的模式和規(guī)律，提供更全面可靠的分析結(jié)果。

3.3 運(yùn)維決策與優(yōu)化

隨著人工智能、大數(shù)據(jù)和物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的不斷進(jìn)步，智能運(yùn)維管理逐漸發(fā)展成為一種集預(yù)測、診斷、優(yōu)化于一體的綜合性解決方案。通過對設(shè)備狀態(tài)和生產(chǎn)能效等關(guān)鍵數(shù)據(jù)的模型分析，可以更準(zhǔn)確地預(yù)測設(shè)備的故障模式和趨勢，提升運(yùn)維管理效率。另外，企業(yè)可以利用智能系統(tǒng)的描述性分析、預(yù)測性分析及優(yōu)化算法等工具，從數(shù)據(jù)中獲取有價(jià)值的洞見，為運(yùn)營決策提供支持。

3.4 安全管理與風(fēng)險(xiǎn)控制

傳統(tǒng)的人工運(yùn)維方式人工成本高、處理周期長，且易出現(xiàn)錯誤和安全隱患。智能運(yùn)維通過引入自動化技術(shù)和數(shù)據(jù)分析，可以幫助新能源發(fā)電場站企業(yè)更好地管理運(yùn)維數(shù)據(jù)、提升數(shù)據(jù)安全性，并及時發(fā)現(xiàn)和應(yīng)對潛在的安全風(fēng)險(xiǎn)。通過實(shí)時監(jiān)控和分析運(yùn)維數(shù)據(jù)，智能運(yùn)維系統(tǒng)能夠快速識別異常行為，并采取相應(yīng)的安全措施，從而降低安全風(fēng)險(xiǎn)和數(shù)據(jù)泄露的可能性。

3.5 可視化界面

提升智能運(yùn)維數(shù)據(jù)的可視化界面設(shè)計(jì)，使其更加直觀、易于理解和利用。可視化頁面設(shè)計(jì)應(yīng)注意：界面設(shè)計(jì)簡潔清晰，避免過于復(fù)雜的設(shè)計(jì)和冗余；可以實(shí)時監(jiān)控企業(yè)全部場站的狀態(tài)，這有助于及時發(fā)現(xiàn)并解決問題；將歷史數(shù)據(jù)可視化展現(xiàn)在界面上，可以幫助運(yùn)維人員基于過往經(jīng)驗(yàn)和數(shù)據(jù)做出更準(zhǔn)確的決策；對所有數(shù)據(jù)進(jìn)行摸底，并建立運(yùn)維數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)，可確保數(shù)據(jù)的質(zhì)量和準(zhǔn)確性，從而提高數(shù)據(jù)可視化的效果。

4 新能源發(fā)電場站推廣智能運(yùn)維技術(shù)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)

4.1 硬件設(shè)備升級

很多新能源發(fā)電場站現(xiàn)有硬件設(shè)備的性能和功能不能滿足智能運(yùn)維及安全產(chǎn)能需求，需要升級處理器、存儲設(shè)備、感應(yīng)器、監(jiān)測設(shè)備等，以承擔(dān)大量數(shù)據(jù)存儲、處理、收集等工作。借助無人機(jī)的熱成像、光成像技術(shù)，可以更大范圍的觀測發(fā)電場站周圍環(huán)境，并將影像數(shù)據(jù)及時傳輸?shù)街悄苓\(yùn)維系統(tǒng)快速進(jìn)行模型分析，及時發(fā)現(xiàn)發(fā)電場站設(shè)備運(yùn)行時的異常，并提供精準(zhǔn)位置，提高巡檢效率。

4.2 智能運(yùn)維系統(tǒng)開發(fā)

新能源企業(yè)需要清楚自身的運(yùn)維管理需求和目標(biāo)，以及期望通過智能運(yùn)維系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的效益，以確定智能運(yùn)維系統(tǒng)的技術(shù)和功能。智能運(yùn)維系統(tǒng)的功能開發(fā)包括場站的運(yùn)行記錄、各項(xiàng)數(shù)據(jù)實(shí)時監(jiān)控、場站詳情統(tǒng)計(jì)、場站曲線分析、工單列表等，以提高運(yùn)維效率和降低成本。開發(fā)智能運(yùn)維系統(tǒng)還應(yīng)注意以下3點(diǎn)。

4.2.1 數(shù)據(jù)安全

智能運(yùn)維系統(tǒng)涉及大量的運(yùn)維數(shù)據(jù)和信息，因此確保數(shù)據(jù)的安全性至關(guān)重要，開發(fā)時應(yīng)考慮完備的安全措施和技術(shù)手段來保護(hù)數(shù)據(jù)，防止泄露和濫用。

4.2.2 兼容性和穩(wěn)定性

為智能運(yùn)維系統(tǒng)運(yùn)行的兼容性和穩(wěn)定性，需綜合考慮硬件、軟件、標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)以及未來的升級和維護(hù)成本，制訂系統(tǒng)運(yùn)維標(biāo)準(zhǔn)，。

4.2.3 引入人工智能技術(shù)

結(jié)合人工智能技術(shù)，智能巡檢與智能診斷發(fā)電場站設(shè)備工作狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)“零人工巡檢”運(yùn)維、實(shí)時監(jiān)測能源消耗信息、識別潛在問題并提供優(yōu)化建議、減少能源浪費(fèi)和損耗等。此外，人工智能學(xué)習(xí)算法可用于設(shè)備的智能監(jiān)控和預(yù)測維護(hù)，提高發(fā)電系統(tǒng)的可靠性和效率。

4.3 建立集中控制平臺

通過建立一個安全、穩(wěn)定、高效的集中控制平臺，可以對分散場站進(jìn)行統(tǒng)一監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)無人值守、精細(xì)化、智能化管理等，從而減少人力投入和日常工作量，提升電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行管理的效率。集中控制系統(tǒng)還能減少人員到場次數(shù)，降低現(xiàn)場操作負(fù)擔(dān)，可節(jié)約大量人工成本和交通成本。

4.4 搭建知識庫

由于智能設(shè)備和技術(shù)的不斷更新，以及傳統(tǒng)運(yùn)維方式過去依賴個人經(jīng)驗(yàn)，無法做到良好的技術(shù)銜接和有效傳遞，不利于場站運(yùn)轉(zhuǎn)及維修。利用智能運(yùn)維系統(tǒng)強(qiáng)大的存儲、整理功能，將設(shè)備技術(shù)信息分門別類輸入系統(tǒng)，并詳細(xì)記錄設(shè)備檢修維修詳情，搭建知識庫，有利于企業(yè)技術(shù)的積累。完善的智能運(yùn)維知識庫需要投入一定人力資金資源，建立過程包括技術(shù)文檔的收集、整理、分類、定期維護(hù)和更新。當(dāng)觸發(fā)故障診斷功能時，智能運(yùn)維系統(tǒng)可以依據(jù)知識庫規(guī)則識別并報(bào)警，然后依據(jù)知識庫、監(jiān)控信息、日志等數(shù)據(jù)定位出故障根本原因，并提供解決方法建議。

4.5 打通業(yè)務(wù)流程

依托智能運(yùn)維系統(tǒng)的一站式線上管理平臺，實(shí)現(xiàn)運(yùn)維業(yè)務(wù)總部統(tǒng)一管理。依據(jù)主線業(yè)務(wù)設(shè)計(jì)運(yùn)維系統(tǒng)，采用一體化的體系結(jié)構(gòu)，包括一體化人機(jī)界面、報(bào)表平臺和數(shù)據(jù)平臺等，使系統(tǒng)具有靈活性和可擴(kuò)展性，并實(shí)現(xiàn)信息共享的目標(biāo)。基本業(yè)務(wù)框架包括總部集中監(jiān)控、優(yōu)化任務(wù)分配方案、檢修信息反饋、智能物資調(diào)配、績效管理等，從而達(dá)到企業(yè)管理智能化升級。

4.6 建立運(yùn)維評價(jià)體系

要充分發(fā)揮智能運(yùn)維系統(tǒng)的優(yōu)勢，就要建立完善的運(yùn)維評價(jià)體系。建立步驟包括明確建設(shè)目標(biāo)、制訂運(yùn)維標(biāo)準(zhǔn)、制訂清晰規(guī)范的運(yùn)維流程及持續(xù)優(yōu)化改進(jìn)運(yùn)維管理體系。其中運(yùn)維評價(jià)體系建設(shè)目標(biāo)是提升運(yùn)維效率、保障系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，涵蓋了基礎(chǔ)設(shè)施管理、服務(wù)級別管理、事件管理、問題管理等多個方面的評價(jià)。通過運(yùn)維評價(jià)體系，企業(yè)可以根據(jù)實(shí)際情況規(guī)范和優(yōu)化運(yùn)維活動，提供高質(zhì)量的服務(wù)，增強(qiáng)企業(yè)競爭力和可持續(xù)發(fā)展能力。

5 結(jié)束語

以大數(shù)據(jù)、智能設(shè)備等技術(shù)為基礎(chǔ)的智能運(yùn)維技術(shù)，是提高新能源發(fā)電場站發(fā)電效益及降低人工成本的有效工具，亦是新能源電力企業(yè)提升管理水平、創(chuàng)新發(fā)展的關(guān)鍵途徑。新能源電力企業(yè)應(yīng)與時俱進(jìn)，重視現(xiàn)代化管理理念和技術(shù)的升級與學(xué)習(xí)，深入研究智能運(yùn)維的應(yīng)用范圍及方法，才能保持企業(yè)技術(shù)領(lǐng)先，增強(qiáng)企業(yè)的核心競爭力。