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        新能源發(fā)電場(chǎng)站智能運(yùn)維技術(shù)研究

        2022-12-18 22:23:47廣東水電二局股份有限公司北方運(yùn)維分公司
        電力設(shè)備管理 2022年21期
        關(guān)鍵詞:發(fā)電場(chǎng)場(chǎng)站運(yùn)維

        廣東水電二局股份有限公司北方運(yùn)維分公司 江 峰

        隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步,新能源發(fā)電場(chǎng)站智能化運(yùn)維技術(shù)也隨之產(chǎn)生。它是物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)和AI技術(shù)在新能源發(fā)電場(chǎng)站具體應(yīng)用,通過線上依托集中控制中心的信息化軟件系統(tǒng),對(duì)所轄新能源場(chǎng)站進(jìn)行集中監(jiān)控和診斷分析等,并指導(dǎo)線下區(qū)域檢修中心人員進(jìn)行運(yùn)維工作?,F(xiàn)場(chǎng)運(yùn)維和巡檢的信息通過網(wǎng)絡(luò)反饋至集中監(jiān)控中心,電網(wǎng)調(diào)度指令可采用同時(shí)震鈴方式、亦可統(tǒng)一由集中監(jiān)控中心進(jìn)行調(diào)度,實(shí)現(xiàn)新能源發(fā)電場(chǎng)站信息化系統(tǒng)、人、財(cái)、物的集約化、智能化、共享化體系建設(shè)及對(duì)場(chǎng)站的精細(xì)化管理。

        在智能化新能源發(fā)電場(chǎng)站建設(shè)中,智能運(yùn)維技術(shù)以業(yè)務(wù)需求為導(dǎo)向,以自動(dòng)化設(shè)備體系數(shù)據(jù)源為基礎(chǔ)、可靠的高速光纖傳輸網(wǎng)絡(luò)為物理主干、標(biāo)準(zhǔn)通信總線和信息模型為主要支撐、高級(jí)應(yīng)用體系為主體,實(shí)現(xiàn)電力生產(chǎn)業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)分析、故障診斷、智能運(yùn)維、統(tǒng)一管控、潛能挖掘以及決策支撐[1]。

        1 新能源發(fā)電場(chǎng)站運(yùn)維工作現(xiàn)狀

        1.1 運(yùn)維體系不完善

        我國(guó)大部分的新能源發(fā)電場(chǎng)站都采用單一場(chǎng)站運(yùn)維模式,調(diào)度中心會(huì)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際狀況進(jìn)行判斷,然后對(duì)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)做出調(diào)整,但由于缺乏有效的信息支持會(huì)出現(xiàn)一些問題,使整個(gè)過程的效率大大降低。另外還有遠(yuǎn)程監(jiān)視方式,雖可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的監(jiān)督和控制,但也存在著一定的弊端,無法對(duì)場(chǎng)站的操作行為作出及時(shí)的反饋和處理,使得工作質(zhì)量大打折扣。

        1.2 設(shè)備維護(hù)工作不到位

        設(shè)備的維護(hù)是一項(xiàng)非常細(xì)致的工作內(nèi)容,涉及設(shè)備的安裝、調(diào)試和運(yùn)行管理、維護(hù)管理等多個(gè)方面,需大量人力和物力投入其中,因此在實(shí)際操作過程中設(shè)備維護(hù)工作不到位現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生,甚至?xí)霈F(xiàn)設(shè)備故障后系統(tǒng)無法正常運(yùn)轉(zhuǎn)的情況,導(dǎo)致設(shè)備不能發(fā)揮其應(yīng)有的作用或造成經(jīng)濟(jì)損失。有時(shí)因缺乏必要的技術(shù)支持,許多電氣設(shè)備的維修人員不了解相關(guān)的技術(shù)知識(shí),不能及時(shí)處理各種問題,最終使得很多的隱患不斷地積累,給場(chǎng)站帶來巨大的損失[2]。

        1.3 新能源發(fā)電場(chǎng)站智能化運(yùn)維的必要性

        新能源發(fā)電場(chǎng)站的傳統(tǒng)運(yùn)維模式主要是源于火電廠的管理模式,目前新能源發(fā)電場(chǎng)站主要有運(yùn)行維護(hù)一體化和維護(hù)分離兩種模式。運(yùn)維一體化模式即場(chǎng)站人員對(duì)發(fā)電設(shè)備的運(yùn)行和檢修工作無明確分工,共同負(fù)責(zé)場(chǎng)站的生產(chǎn)運(yùn)行與檢修維護(hù)工作;運(yùn)檢分離模式則是場(chǎng)站運(yùn)行人員負(fù)責(zé)發(fā)電設(shè)備的運(yùn)行監(jiān)視值班工作,檢修人員負(fù)責(zé)發(fā)電設(shè)備的檢修維護(hù)工作,此兩種模式通常基于單個(gè)新能源發(fā)電場(chǎng)站對(duì)生產(chǎn)人員進(jìn)行配置,單個(gè)場(chǎng)站至少需要配置十幾名生產(chǎn)人員。

        隨著企業(yè)所轄新能源場(chǎng)站逐漸增加,所需要的運(yùn)維人員數(shù)量十分巨大,運(yùn)營(yíng)成本較高。同時(shí)又由于新能源場(chǎng)站選址一般較為偏僻,地理位置分散,更是加大了場(chǎng)站運(yùn)行維護(hù)難度,企業(yè)人才隊(duì)伍的建設(shè)十分困難。而為實(shí)現(xiàn)新能源發(fā)電企業(yè)的降本增效,新能源發(fā)電場(chǎng)站的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行,采用先進(jìn)的智能化運(yùn)維技術(shù)實(shí)現(xiàn)“集中監(jiān)控、區(qū)域檢修”成為問題解決的最佳方案。

        2 新能源發(fā)電場(chǎng)站智能化運(yùn)維技術(shù)的各項(xiàng)內(nèi)容分析

        2.1 新能源發(fā)電場(chǎng)站的集中控制

        2.1.1 硬件配套

        基于新能源發(fā)電場(chǎng)站智能運(yùn)維管理的需求和特點(diǎn),新能源發(fā)電場(chǎng)站智能系統(tǒng)的硬件主要包括物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)(IoT)及新能源大數(shù)據(jù)平臺(tái)等:物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)服務(wù)主要包括數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)、數(shù)據(jù)接入服務(wù),是集中監(jiān)控中心的數(shù)據(jù)基礎(chǔ),實(shí)現(xiàn)了新能源場(chǎng)站多源異構(gòu)數(shù)據(jù)的采集、接入和轉(zhuǎn)發(fā),將接入的全量數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)同步到大數(shù)據(jù)平臺(tái),并對(duì)傳輸安全加密,保證數(shù)據(jù)和交互的安全;新能源大數(shù)據(jù)平臺(tái)服務(wù)包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、查詢服務(wù)(實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)服務(wù)、非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)服務(wù)、業(yè)務(wù)管理數(shù)據(jù)服務(wù)等)、大數(shù)據(jù)分析服務(wù)(指標(biāo)計(jì)算服務(wù)、模型計(jì)算服務(wù)、作業(yè)調(diào)度服務(wù)、數(shù)據(jù)探索服務(wù)等)等[3]。

        2.1.2 智能化的應(yīng)用

        智能化應(yīng)用服務(wù)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)各子系統(tǒng)的集合,由集中監(jiān)控系統(tǒng)、集中功率預(yù)測(cè)系統(tǒng)、設(shè)備健康管理系統(tǒng)、生產(chǎn)管理系統(tǒng)、移動(dòng)應(yīng)用、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、調(diào)度電話系統(tǒng)等核心高級(jí)應(yīng)用組成。

        集中監(jiān)控系統(tǒng):新能源場(chǎng)站的自動(dòng)化系統(tǒng)數(shù)據(jù)分區(qū)采集后上送集中控制中心,在集中控制中心實(shí)現(xiàn)對(duì)新能源業(yè)務(wù)的統(tǒng)一管理,實(shí)現(xiàn)對(duì)新能源場(chǎng)站的集中實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和遠(yuǎn)程控制。

        集中功率預(yù)測(cè)系統(tǒng):通過IEC-104通訊協(xié)議采集新能源場(chǎng)站端預(yù)測(cè)數(shù)據(jù),實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)通過集控開放至集控功率預(yù)測(cè)平臺(tái)。系統(tǒng)根據(jù)新能源場(chǎng)站所處地理位置的氣候特征、地形地貌和歷史數(shù)據(jù)情況(如歷史功率、歷史風(fēng)速)、數(shù)值天氣預(yù)報(bào)、風(fēng)電機(jī)組、逆變器運(yùn)行狀態(tài)等數(shù)據(jù)建立場(chǎng)站輸出功率的預(yù)測(cè)模型,以風(fēng)速、輻照度、功率和數(shù)值天氣預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)作為模型的輸入,結(jié)合發(fā)電單元的設(shè)備狀態(tài)及運(yùn)行工況,得到場(chǎng)站未來的輸出功率,為場(chǎng)站管理工作提供輔助手段。

        設(shè)備健康管理系統(tǒng):通過大數(shù)據(jù)分析持續(xù)監(jiān)測(cè)新能源設(shè)備的健康狀況,預(yù)防設(shè)備的不良運(yùn)行表現(xiàn),從而保證機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行,降低備件消耗、優(yōu)化現(xiàn)場(chǎng)的運(yùn)維策略,實(shí)現(xiàn)從故障后“被動(dòng)維護(hù)”向“主動(dòng)預(yù)防性維護(hù)”的轉(zhuǎn)變;生產(chǎn)管理系統(tǒng):以資產(chǎn)模型、設(shè)備臺(tái)帳為基礎(chǔ),以工單的創(chuàng)建、審批、執(zhí)行、關(guān)閉為主線,合理、優(yōu)化地安排相關(guān)的人、財(cái)、物資源,將傳統(tǒng)的被動(dòng)檢修轉(zhuǎn)變?yōu)榉e極主動(dòng)的預(yù)防性維修,與集中監(jiān)控系統(tǒng)和健康管理系統(tǒng)集成,實(shí)現(xiàn)預(yù)防性維護(hù)。

        移動(dòng)應(yīng)用:整合生產(chǎn)管理系統(tǒng)中的運(yùn)行管理模塊,實(shí)現(xiàn)兩票、缺陷、巡檢及出入庫(kù)等日常操作。同時(shí)建立一套包含巡檢、定檢、大修技改、故障檢修、消缺、故障、缺陷等工作過程工作票、操作票、故障、缺陷消缺等工作的開票、簽發(fā)、批準(zhǔn)、審批、執(zhí)行、終結(jié)等工作系統(tǒng)組成的、可靈活擴(kuò)展的一體化智能移動(dòng)辦公系統(tǒng);視頻監(jiān)控系統(tǒng):建立集中監(jiān)控中心與各新能源場(chǎng)站間的視頻互聯(lián)網(wǎng)通道,集中監(jiān)控中心可通過互聯(lián)網(wǎng)通道直接訪問新能源場(chǎng)站的圖像監(jiān)控系統(tǒng)的視頻服務(wù)器,實(shí)現(xiàn)對(duì)新能源場(chǎng)站的圖像監(jiān)控。

        調(diào)度電話系統(tǒng):將每個(gè)新能源場(chǎng)站調(diào)度電話接出一條分線,接入調(diào)度電話系統(tǒng)子站模擬網(wǎng)關(guān)并通過專用網(wǎng)絡(luò)將信號(hào)引入集控中心調(diào)度電話系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)與各場(chǎng)站端平級(jí)并聯(lián),在集控中心實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)調(diào)度電話呼叫中心功能。滿足場(chǎng)站端及集控端一機(jī)雙響,即調(diào)度電話在場(chǎng)站及集控中心都可接聽,在集控中心可撥打至各受控場(chǎng)站相應(yīng)調(diào)度的電話[4]。

        2.2 新能源發(fā)電場(chǎng)站的集中管理

        2.2.1 物資的集中管理

        基于電力系統(tǒng)的自動(dòng)化管理可實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備進(jìn)行集中化的管理和控制,能有效提高場(chǎng)站的生產(chǎn)效率,減少人力的使用成本,同時(shí)也能降低場(chǎng)站運(yùn)行的風(fēng)險(xiǎn)性,在一定程度上還能提升工作的安全性和可靠性。新能源發(fā)電場(chǎng)站需對(duì)各種類型的資源進(jìn)行合理的分配和利用,并建立起一套完善的物資管理系統(tǒng),通過先進(jìn)的信息平臺(tái)來完成對(duì)各類物資的統(tǒng)一調(diào)配,從而使整個(gè)發(fā)電場(chǎng)站的運(yùn)營(yíng)更加的高效、安全。

        2.2.2 人才的集中管理

        目前我國(guó)新能源發(fā)電企業(yè)的管理水平普遍不高,人員冗余現(xiàn)象嚴(yán)重,在發(fā)電信息的采集、傳輸、處理過程中存在大量人力物力浪費(fèi)。同時(shí),由于缺乏統(tǒng)一的調(diào)度中心,系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)工作量大、成本高、效率低、安全系數(shù)低,容易發(fā)生故障,影響電力網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性和可靠性。因此須加強(qiáng)對(duì)人才的集中管理,提高發(fā)電信息化建設(shè),建立健全人才培養(yǎng)機(jī)制,實(shí)現(xiàn)人才資源共享。

        集中化的人事管理是一種新型的管理系統(tǒng)模式,它將原來分散的人工操作轉(zhuǎn)變?yōu)榧械淖詣?dòng)化控制,大大降低了人為因素的干擾程度,使管理人員的組織結(jié)構(gòu)和職能得到優(yōu)化,并能充分利用計(jì)算機(jī)技術(shù)以滿足不同的需求。由于電力系統(tǒng)規(guī)模大、容量龐大,對(duì)設(shè)備要求較高,為實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行控制需建立起一個(gè)統(tǒng)一調(diào)度指揮平臺(tái),通過該體系可將不同類型新能源場(chǎng)站進(jìn)行分類和分配。

        3 新能源發(fā)電場(chǎng)站智能化運(yùn)維技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

        建立健全的運(yùn)維計(jì)劃。首先需眼全局對(duì)新能源發(fā)電場(chǎng)站運(yùn)維管理智能化系統(tǒng)進(jìn)行整體把控,明確現(xiàn)階段場(chǎng)站智能化運(yùn)維技術(shù)存在的問題,建立健全運(yùn)維計(jì)劃。并在后續(xù)運(yùn)行中從功率預(yù)測(cè)、電量預(yù)算、設(shè)備健康預(yù)警、故障緊急處理等方面入手,提升運(yùn)維計(jì)劃的合理性,同時(shí)制定行之有效的措施確保運(yùn)維計(jì)劃的執(zhí)行。只有根據(jù)科學(xué)計(jì)劃嚴(yán)密實(shí)施才能保證新能源發(fā)電場(chǎng)站的有效運(yùn)維管理;培養(yǎng)優(yōu)質(zhì)的運(yùn)維團(tuán)隊(duì)。新能源發(fā)電場(chǎng)站智能化運(yùn)維技術(shù)的應(yīng)用效果,很大程度上取決于運(yùn)行維護(hù)團(tuán)隊(duì)的工作能力。加強(qiáng)運(yùn)維團(tuán)隊(duì)建設(shè),樹立運(yùn)維人員創(chuàng)新意識(shí),提高運(yùn)維人員的專業(yè)技能水平,能夠提升企業(yè)運(yùn)行管理、設(shè)備維修服務(wù)的水平,從而保證設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行,提升企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

        緊密聯(lián)系互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)處理以及云計(jì)算技術(shù)。新能源發(fā)電場(chǎng)站智能化運(yùn)維管理需要與互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)處理以及云計(jì)算技術(shù)緊密結(jié)合。利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)提升對(duì)天氣狀況監(jiān)控水平,降低天氣對(duì)發(fā)電設(shè)備的影響;借助大數(shù)據(jù)技術(shù)實(shí)現(xiàn)新能源發(fā)電場(chǎng)站的技術(shù)化管理,通過大數(shù)據(jù)信息庫(kù)建設(shè),使得場(chǎng)站智能化運(yùn)維流程更加清晰簡(jiǎn)單,促進(jìn)場(chǎng)站標(biāo)準(zhǔn)化管理;通過自動(dòng)化技術(shù)提高場(chǎng)站的自動(dòng)監(jiān)測(cè)、自動(dòng)報(bào)警能力,從根本上提高新能源發(fā)電場(chǎng)站智能化運(yùn)維技術(shù)的效率。

        深化新能源發(fā)電場(chǎng)站的自動(dòng)化、智慧化研究。針對(duì)新能源發(fā)電需要自動(dòng)化、智慧化改革,借助數(shù)字化技術(shù)對(duì)新能源發(fā)電場(chǎng)站低速傳輸通道進(jìn)行優(yōu)化升級(jí),增加并融合語音和視頻通信,并將采集的全部信息與云計(jì)算技術(shù)結(jié)合起來自動(dòng)傳輸?shù)皆贫耍WC數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的安全性、有效性。利用大數(shù)據(jù)分析和挖掘引擎,實(shí)現(xiàn)新能源發(fā)電場(chǎng)站性能的連續(xù)優(yōu)化。

        綜上,隨著互聯(lián)網(wǎng)等高新技術(shù)的不斷發(fā)展,新能源發(fā)電場(chǎng)站的智能化運(yùn)維發(fā)展也成為了行業(yè)發(fā)展的新方向。針對(duì)場(chǎng)站運(yùn)行成本高、維護(hù)難度大等問題,通過智能化運(yùn)維技術(shù),實(shí)現(xiàn)對(duì)新能源發(fā)電場(chǎng)站的全面感知、統(tǒng)一管控、科學(xué)決策等目標(biāo)。這些目標(biāo)的實(shí)現(xiàn),有利于企業(yè)降本增效、提高運(yùn)維管理水平,助力實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)。

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