■文｜《海洋與漁業(yè)》記者 李易珊

作為新時(shí)代背景下的綠色能源，海上風(fēng)電備受追捧，利用優(yōu)越的海上資源，目前國(guó)內(nèi)的裝機(jī)容量已達(dá) 200MW以上。但是，海上環(huán)境要相對(duì)陸上的復(fù)雜的多，風(fēng)能需要依次經(jīng)過海上風(fēng)電機(jī)組、集電海纜、海上升壓站、高壓海纜、陸上集控中心最后才能輸出至電網(wǎng)，當(dāng)海上風(fēng)電與時(shí)間、資金、技術(shù)等成本問題狹路相逢時(shí)，誰(shuí)能成為勝者？中國(guó)能源建設(shè)集團(tuán)廣東省電力設(shè)計(jì)研究院有限公司（以下簡(jiǎn)稱“廣東院”）給出了肯定的答案——智慧風(fēng)電場(chǎng)。

4月19日，廣東院現(xiàn)身說(shuō)法，以湛江外羅海上風(fēng)電項(xiàng)目為例，講述“大數(shù)據(jù)”思維統(tǒng)籌的智慧風(fēng)電場(chǎng)，如何一舉解決運(yùn)營(yíng)成本、上網(wǎng)電量、設(shè)備壽命、人員安全等問題。通過設(shè)計(jì)海上風(fēng)電場(chǎng)一體化監(jiān)控系統(tǒng)、海上風(fēng)電場(chǎng)智能運(yùn)營(yíng)管理系統(tǒng)和海上風(fēng)電場(chǎng)智能巡檢系統(tǒng)，挖掘海上風(fēng)電場(chǎng)的運(yùn)行規(guī)律和最佳運(yùn)營(yíng)模式，最大程度地利用風(fēng)資源、優(yōu)化檢修周期、對(duì)事故和設(shè)備故障提前預(yù)警及診斷，提升海上風(fēng)電場(chǎng)的總體收益。

│一│體│化│監(jiān)│控│系│統(tǒng)│

精準(zhǔn)遙控日常運(yùn)作

一體化監(jiān)控系統(tǒng)是整個(gè)智慧風(fēng)電場(chǎng)的基礎(chǔ)建筑，保證整個(gè)風(fēng)電場(chǎng)的日常工作順利開展，場(chǎng)內(nèi)的大部分設(shè)備受到它的監(jiān)視和控制。一體化監(jiān)控系統(tǒng)主要為風(fēng)電機(jī)組、海上升壓站和陸上集控中心服務(wù)，運(yùn)用遠(yuǎn)程遙控技術(shù)，控制高壓開關(guān)、監(jiān)測(cè)運(yùn)行狀態(tài)。

監(jiān)測(cè)工作主要分為三項(xiàng)：運(yùn)行工況、遠(yuǎn)程瀏覽以及設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)，其中，作為海上風(fēng)電場(chǎng)的主要構(gòu)成單元，設(shè)備的監(jiān)測(cè)工作顯得十分重要。針對(duì)海纜、變壓器、開關(guān)、避雷器等設(shè)備的狀態(tài)開展日常監(jiān)測(cè)工作，觀察其是否正常運(yùn)作，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題。

操控工作則由7個(gè)關(guān)鍵任務(wù)組成：調(diào)度控制、風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)操作、無(wú)功優(yōu)化、風(fēng)機(jī)負(fù)荷控制、順序控制、防誤閉鎖和智能操作票。這些任務(wù)都有各自不同的操作規(guī)程，需要在不同的時(shí)間點(diǎn)進(jìn)行不同的控制操作，采用一體化監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行電子化遙控，可大大節(jié)省人力，提高可操作性。

值得一提的是，在一體化監(jiān)控系統(tǒng)里面特意設(shè)置了海上風(fēng)電機(jī)組輔助監(jiān)控子系統(tǒng)。風(fēng)機(jī)輔控系統(tǒng)由風(fēng)機(jī)及塔筒在線狀態(tài)監(jiān)測(cè)與分析系統(tǒng)、風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、風(fēng)機(jī)螺栓載荷在線監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組槳葉狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、風(fēng)機(jī)發(fā)電機(jī)絕緣電阻自動(dòng)監(jiān)測(cè)裝置系統(tǒng)、風(fēng)機(jī)齒輪箱潤(rùn)滑油油質(zhì)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、風(fēng)機(jī)雷電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)以及變壓器運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等組成，全面整合風(fēng)電機(jī)組的狀態(tài)監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)風(fēng)電機(jī)組的健康診斷和故障預(yù)警。

│智│能│運(yùn)│營(yíng)││管│理│系│統(tǒng)│

為維修提供最優(yōu)解決方案

故障，在機(jī)器長(zhǎng)期的運(yùn)行過程中是不可避免的，但它是可預(yù)測(cè)的。為了分析現(xiàn)狀、預(yù)測(cè)故障，智能運(yùn)營(yíng)管理系統(tǒng)與一體化監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了有效的信息傳遞，后者將所收集到的設(shè)備狀態(tài)、海上狀態(tài)、人員狀態(tài)、運(yùn)行調(diào)度執(zhí)行、檢修計(jì)劃執(zhí)行、運(yùn)營(yíng)信息存檔等信息與前者進(jìn)行交互，前者在此基礎(chǔ)上進(jìn)行大量的數(shù)據(jù)分析，從而對(duì)海上風(fēng)電機(jī)組、海上升壓站的主要電氣設(shè)備、海底電纜及基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)開展在線診斷及故障預(yù)警研究。

充分的事前準(zhǔn)備將為應(yīng)對(duì)突發(fā)性事故提供更多可參考的方案?！耙坏┌l(fā)現(xiàn)故障，系統(tǒng)將自動(dòng)進(jìn)行資源估算，以決定什么時(shí)候去修，派哪里的資源去修，為這次的維修制定最優(yōu)的解決方案”。廣東院湛江外羅項(xiàng)目的電氣二次主設(shè)計(jì)師楊源解釋道，通過分析區(qū)域內(nèi)運(yùn)維船舶資源、碼頭資源、海洋氣象條件、船舶數(shù)據(jù)、單位成本等條件，運(yùn)營(yíng)管理系統(tǒng)可最優(yōu)化配置運(yùn)維船舶資源，制定船舶出海計(jì)劃。這就好比 120急救中心，當(dāng)人們發(fā)現(xiàn)病情并撥打 120電話后，120急救中心會(huì)在通話中初步診斷病情，而后根據(jù)病人所在地、交通、救護(hù)車派出、醫(yī)院的特性等情況，最后綜合所有線上資源進(jìn)行分析，安排最合適、最合理的救護(hù)方案。

除了故障維修方案，智能運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)還有很多“看家本能”，在風(fēng)電場(chǎng)上的其他管理方案中同樣少不了它。根據(jù)海上風(fēng)電場(chǎng)無(wú)人值守安全監(jiān)控的需求，研究確定侵入船舶防范的整體解決方案；建設(shè)海洋生物環(huán)境監(jiān)測(cè)，在線采集海水環(huán)境、水下噪聲、海洋生態(tài)、漁業(yè)資源等數(shù)據(jù)；分析海上風(fēng)電場(chǎng)生態(tài)環(huán)境時(shí)空動(dòng)態(tài)變動(dòng)內(nèi)在生態(tài)特性及其與風(fēng)電運(yùn)營(yíng)變化的響應(yīng)關(guān)系；利用風(fēng)機(jī)海底防沖刷護(hù)板的珊瑚培育方案及其技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析……

│智│能│巡│檢│系│統(tǒng)│

電子“巡檢員”上崗

面對(duì)機(jī)器設(shè)備故障，廣東院一方面積極尋求最優(yōu)維修方案，另一方面盡量降低故障率，“防范于未然”就是巡檢工作的意義所在。但由于海上作業(yè)的高危性，不能采用人員巡檢的工作方式。結(jié)合海上風(fēng)電巡檢、安全監(jiān)控的成果，廣東院提出在風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)安排現(xiàn)場(chǎng)無(wú)人機(jī)、海底機(jī)器人和其他設(shè)備開展巡檢工作的方案，電子“巡檢員”的上崗將帶領(lǐng)巡檢系統(tǒng)朝著精準(zhǔn)、高效、安全的道路進(jìn)發(fā)。

身負(fù)重任的智能巡檢機(jī)器人身上帶有精密的傳感系統(tǒng)，這個(gè)設(shè)計(jì)大大提高了它對(duì)故障的偵查性能，通過拾音器、局放傳感、視頻傳感和紅外熱成像的四大功能，海上升壓站內(nèi)部的溫度、濕度、水位、臭氧、六氟化硫、煙霧等參數(shù)將盡收囊中。機(jī)器人的日常工作以測(cè)量和記錄為主，穿梭在開關(guān)柜、變壓器、控制柜、電纜橋架等設(shè)備中間，對(duì)柜體的局部放電以及其他情況進(jìn)行測(cè)量記錄，并識(shí)別站所設(shè)備和環(huán)境噪聲。

講話中，楊源向記者展示了一個(gè)應(yīng)用設(shè)計(jì)案例，在粵電沙扒項(xiàng)目海上升壓站的配電房里面，有一條“W形”的軌道環(huán)繞在房間上方，這就是電子“巡檢員”的辦公地方。機(jī)器人沿著軌道來(lái)回移動(dòng)，按照設(shè)定程序收集每臺(tái)設(shè)備的相關(guān)參數(shù)信息，開展巡檢工作。