前言

作為社會發(fā)展最重要的物質(zhì)基礎(chǔ)和經(jīng)濟驅(qū)動力，能源問題一直受到社會各界廣泛的關(guān)注。在現(xiàn)有的電力能源組成結(jié)構(gòu)中，風力發(fā)電是繼火力發(fā)電和水力發(fā)電后，我國的第三大發(fā)電能源。隨著工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)4.0等新一輪工業(yè)革命的興起，同時為了適應科學技術(shù)的不斷發(fā)展及地理環(huán)境演變的新趨勢和新要求，智慧能源、智慧電力、智慧電網(wǎng)、智慧風電等新興詞匯和理念也逐步走入人們的生活當中。

建設(shè)背景

市場背景

中國風電存量市場近幾年的累計增幅較大，每年新增裝機規(guī)模不斷提升。據(jù)統(tǒng)計，中國風電市場累計裝機容量從2016年的168.7GW增長到2022年的395.6GW，年復合增長率為15.3%;其中，陸上風電市場累計裝機規(guī)模從2016年的167.1GW增長到2022年365.1GW，年復合增長率為13.9%;海上風電市場累計裝機規(guī)模從2016年的1.6GW增長到2022年的30.5GW，年復合增長率為63.4%。

政策背景

2022.09.《能源碳達峰碳中和標準化提升行動計劃》，加快完善風電、光伏等可再生能源標準。加快制定海上風電開發(fā)及多種能源綜合利用技術(shù)標準。

2022.12.《擴大內(nèi)需戰(zhàn)略規(guī)劃綱要(2022 - 2035年)》，大幅提高清潔能源利用水平，建設(shè)多能互補的清潔能源基地，以沙漠、戈壁、荒漠地區(qū)為重點加快建設(shè)大型風電、光伏基地。

2023.03.《關(guān)于統(tǒng)籌節(jié)能降碳和回收利用加快重點領(lǐng)域產(chǎn)品設(shè)備更新改造的指導意見》，加快填補風電、光伏等領(lǐng)域發(fā)電效率標準和老舊設(shè)備淘汰標準空白，為新型產(chǎn)品設(shè)備更新改造提供技術(shù)依據(jù)。

建設(shè)目標

本設(shè)計遵循結(jié)構(gòu)化、標準化、模塊化、集成化，達到風電場運維平臺各子系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)共享、互通互動。建成一套統(tǒng)一管理、分級控制的智慧風電場綜合管理平臺，形成功能完善、反應快速的數(shù)字化運維體系, 實現(xiàn)風電場安全及管理工作的現(xiàn)代化、智能化。

系統(tǒng)概述

“智慧風場”以數(shù)字化、信息化、標準化為基礎(chǔ)，以管控一體化、大數(shù)據(jù)、云平臺、物聯(lián)網(wǎng)為平臺，以數(shù)字孿生技術(shù)為輔助，以計算資源的彈性配置為保障，以異構(gòu)計算(包括計算能力、計算方法和計算層次)為核心任務，高效融合計算、存儲和網(wǎng)絡(luò)，通過“人機網(wǎng)物”跨界融合，形成邊緣+云端結(jié)合的全層次開放架構(gòu)，實現(xiàn)不同層級的智慧，追求不斷提升風電智能化水平(包括智能感知、智能運維、智能控制、智能決策)目標，完成更加友好和安全、高效、可靠的能源供應。

需求分析

三維模型場景

針對風場所覆蓋范圍，對其進行三維模型建設(shè)，還原風場三維空間環(huán)境?；陲L機物理場景，對風機進行精細化三維建模，構(gòu)建風機管理的數(shù)字孿生系統(tǒng)，包含設(shè)備狀態(tài)、設(shè)備結(jié)構(gòu)、設(shè)備生產(chǎn)、設(shè)備故障等的實時監(jiān)測。通過對風機全生命周期可視化管理，對接物理傳感器的實時數(shù)據(jù)，還原風機各個部件的關(guān)鍵數(shù)據(jù)，構(gòu)建風電場機組全面的生產(chǎn)感知力，實現(xiàn)環(huán)境、電量、性能可視化。

全局信息概覽

展示運維中心及風電場總體生產(chǎn)運營信息，包括環(huán)境情況、實時指標、機組狀態(tài)、環(huán)境參數(shù)、發(fā)電統(tǒng)計、風機數(shù)量等信息進行監(jiān)控展示。

智能設(shè)備管理

通過2D圖形化組態(tài)的方式，實現(xiàn)風場風機的圖形化管理，通過設(shè)備組態(tài)圖實時監(jiān)測風機、升壓站的運行狀態(tài)，包括功率、狀態(tài)等參數(shù)。通過監(jiān)控設(shè)備的運行狀態(tài)，系統(tǒng)可以及時發(fā)現(xiàn)并處理設(shè)備故障，確保風場的正常運行。

核心部件監(jiān)測

在三維可視化系統(tǒng)中，管理人員可通過系統(tǒng)對設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)進行實時監(jiān)控，包括風機葉片、塔筒等核心部件的動態(tài)監(jiān)測，并且通過系統(tǒng)對設(shè)備進行遠程控制、定時控制、聯(lián)動控制等多種控制操作，及時發(fā)現(xiàn)風電機損耗情況，及時檢測修復，保障風電場的安全運維。

· 塔筒監(jiān)測

基于傳感器對機艙前后位移、塔底彎距動態(tài)監(jiān)測分析，快速掌握核心部件的健康狀態(tài)。

· 葉片監(jiān)測

以葉片外表噪聲、葉片外表缺陷等維度，建立數(shù)據(jù)監(jiān)測、異常告警機制，智能鎖定故障位置。

安全巡檢管理

支持第三人稱視角巡檢，全方位無死角瀏覽三維場景，對場景內(nèi)巡檢線路上的監(jiān)控設(shè)備進行輪詢查看。同時可以實時查看設(shè)備運行狀態(tài)以及實時數(shù)據(jù)，通過交互事件，彈出相應信息方便運維人員進行巡查。

環(huán)境信息管理

依托環(huán)境監(jiān)測傳感器等模塊，全天候采集風場的溫度、風向、風速等環(huán)境數(shù)據(jù)，方便實時把控風場大環(huán)境信息。

視頻監(jiān)控管理

根據(jù)風電場設(shè)備分布特點布置高清監(jiān)控攝像頭，在三維場景中設(shè)置視頻監(jiān)控點位，以攝像頭圖標展示其位置。實現(xiàn)對異常目標的自動抓拍、抓攝和留存，出現(xiàn)異常警告時，監(jiān)控點位會有聲光報警效果，支持管理者及時點擊查看實時監(jiān)控影像。

智慧運維管理

依托物聯(lián)網(wǎng)傳感器，實時監(jiān)控風電場風機、升壓站等設(shè)備的運行情況，為運營中心人員、現(xiàn)場維檢人員提供精準的預警、告警信息。檢修人員通過智能穿戴設(shè)備與監(jiān)督人員進行實時交互。實現(xiàn)智慧維檢、安全管控，提高運維智能化水平。

智能預警管理

建立預警觸發(fā)機制，對風場設(shè)備、環(huán)境進行實時監(jiān)控，在識別到后臺狀態(tài)數(shù)據(jù)時，將狀態(tài)以差異化的形式呈現(xiàn)在設(shè)備模型上，當設(shè)備狀態(tài)為異常時，系統(tǒng)將持續(xù)發(fā)出聲光報警，并彈出異常警報。并聯(lián)動視頻監(jiān)控將鏡頭聚焦，展示報警設(shè)備詳情及位置，方便運維人員即時做出決策處理。

開發(fā)平臺

數(shù)維圖（SovitJs）應用自主研發(fā)的 Sovit2D、Sovit3D 產(chǎn)品，無縫融合 2D、3D 技術(shù)，搭建了一套3D 可視化智慧陸上風電場大數(shù)據(jù)管理平臺。通過數(shù)維圖可視化開發(fā)平臺實現(xiàn)可交互式的 Web 二三維場景，基于多維感知、場景物聯(lián)、物信融合的技術(shù)理念，不斷豐富與完善陸上風電場全面感知，實現(xiàn)設(shè)備設(shè)施智能巡檢、環(huán)境風險監(jiān)測預警，助力集控中心生產(chǎn)調(diào)度，輔助決策和全局掌控。

建設(shè)價值

伴隨大數(shù)據(jù)、云計算的理念融入到風電產(chǎn)業(yè)的捕風能力、氣動效率、風能轉(zhuǎn)換能力等各個技術(shù)環(huán)節(jié)，通過對風機的運行、監(jiān)控、管理、維護、檢修等工作進行重構(gòu)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的互通互聯(lián)。風電場將真正實現(xiàn)智能化運維和管理。

系統(tǒng)交付

數(shù)字孿生智慧陸上風電場三維可視化大數(shù)據(jù)管理平臺基于B/S架構(gòu)的Sovit3D三維可視化平臺開發(fā)設(shè)計，采用HTML5+JavaScript技術(shù)作為前端基礎(chǔ)，產(chǎn)品開發(fā)的二次代碼及項目源文件全部提供客戶，按需要可部署在云端，也可本地化部署。

審核編輯 黃宇