風(fēng)電涉及空氣動力、結(jié)構(gòu)動力、仿真、電力電子、電氣傳動、控制技術(shù)、人工智能、新材料等前沿和交叉學(xué)科，代表中國科技引領(lǐng)全球進步的方向。
隨著“碳中和”目標(biāo)的提出，中國能源結(jié)構(gòu)將被重塑，新能源即將進入倍增時代。
作為產(chǎn)業(yè)和技術(shù)革命的制高點，風(fēng)電不僅肩負著氣候變化的艱巨任務(wù)，也因其作為世界上最大的旋轉(zhuǎn)機械的結(jié)構(gòu)和動力系統(tǒng)，涉及空氣動力、結(jié)構(gòu)動力、仿真、電力電子、電氣傳動、控制技術(shù)、人工智能、新材料等前沿和交叉學(xué)科，代表中國科技引領(lǐng)全球進步的方向。
01基礎(chǔ)技術(shù)研究和底層邏輯，
是風(fēng)機智能升級的基石
2021年，風(fēng)電向平價時代平穩(wěn)過渡。如何提高自身的競爭力、增加電量，通過技術(shù)進步降低度電成本，是領(lǐng)軍龍頭企業(yè)思考的問題。
遠景能源副總裁兼CTO 王曉宇博士
伽利略超感知風(fēng)機的名稱源于伽利略“實證主義”方法論的理性和科學(xué)精神，是遠景集團CEO張雷對風(fēng)電新機器的有效踐行，是遠景創(chuàng)新DNA的傳承和升華。
——遠景能源副總裁兼CTO王曉宇博士
伽利略超感知風(fēng)機通過實證的方法，掌握風(fēng)機所承受的真實壓力條件和應(yīng)力邊界，利用數(shù)字孿生與網(wǎng)絡(luò)智能形成風(fēng)機產(chǎn)品的生命周期持續(xù)進化技術(shù)，用人工智能技術(shù)賦能新一代超感知風(fēng)電新機器。
但是，如果僅僅把它理解成風(fēng)機加上軟件，或者是風(fēng)機加上硬件傳感器，那就大錯特錯了。
“我們正面臨第四次工業(yè)革命，特點是能源系統(tǒng)的技術(shù)進步與全社會技術(shù)創(chuàng)新變革相輔相成，風(fēng)電作為高端裝備制造業(yè)與新材料、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等先進技術(shù)緊密相聯(lián)。”王曉宇博士說。
“但還要看到，基礎(chǔ)技術(shù)研究是歷次工業(yè)革命的科學(xué)源泉，又在歷次工業(yè)革命中得以發(fā)展。脫離了對技術(shù)本質(zhì)的洞察，一切智能手段和技術(shù)都是空中樓閣?！?/p>
遠景能源是全球最早提出智能風(fēng)機和智慧風(fēng)場的企業(yè)，也是用技術(shù)穿透產(chǎn)業(yè)鏈、把風(fēng)機系統(tǒng)技術(shù)的深刻理解穿透到零部件核心技術(shù)上做得最極致和認真的企業(yè)。
這就是為什么遠景的智能風(fēng)機使用自研的齒輪箱、葉片等關(guān)鍵部件，其產(chǎn)品可靠性和發(fā)電量能領(lǐng)先行業(yè)的原因。（點擊鏈接查看《遠景能源王曉宇博士：技術(shù)穿透供應(yīng)鏈，風(fēng)電走進價值重構(gòu)時代》）
寶馬汽車并沒有自產(chǎn)變速器，但掌握自動變速器的控制策略、匹配標(biāo)定等核心技術(shù)，具有超強的自動變速器性能和質(zhì)量管控能力。
汽車發(fā)動機的變速比無法覆蓋所有車速范圍，因此何時變、怎么變、發(fā)動機動力如何配合，變速箱控制器最為關(guān)鍵。
可以把汽車的變速箱理解為風(fēng)機的齒輪箱，汽車的發(fā)動機就是風(fēng)輪。風(fēng)電機組由葉片、輪轂、主軸、主軸承、齒輪箱、發(fā)電機、偏航、塔筒等硬件組成，每個硬件都連接到工業(yè)控制電腦來控制風(fēng)機。
——遠景能源副總裁兼CTO王曉宇博士
技術(shù)是硬件和軟件的結(jié)合。
遠景從創(chuàng)立之初，就意識到風(fēng)機設(shè)計、核心控制與制造等底層技術(shù)的重要性，所以從首臺樣機開始，通過系統(tǒng)控制器承載遠景對產(chǎn)品系統(tǒng)技術(shù)的理解，此后一路打開了變頻器、變槳系統(tǒng)、發(fā)電機、葉片、齒輪箱、主軸承等關(guān)鍵部件設(shè)計與制造黑匣子。
硬件與軟件協(xié)同，通過技術(shù)穿透產(chǎn)業(yè)鏈，是“伽利略”超感知系統(tǒng)提升部件和整機系統(tǒng)效率、改善供應(yīng)鏈的基礎(chǔ)。
02人工智能賦能超感知風(fēng)機
多年的基礎(chǔ)技術(shù)研究和底層技術(shù)研發(fā)，使得遠景的智能風(fēng)機技術(shù)團隊，對于風(fēng)機運行機理有了更深刻的認識。風(fēng)機信息量的積累，為機器學(xué)習(xí)、自主決策等人工智能應(yīng)用提供了必要的前提。
遠景自研部件運行數(shù)據(jù)和測試臺架的部件壽命實驗，通過數(shù)字孿生和網(wǎng)絡(luò)智能，可以模擬出風(fēng)機所承受真實壓力和應(yīng)力的關(guān)系，模擬出部件在實驗臺架上呈現(xiàn)的壽命曲線在風(fēng)機實際運行條件下的真實演進狀態(tài)。
——遠景能源副總裁兼CTO王曉宇博士
王曉宇博士強調(diào)，AI在失效機理模型上發(fā)揮價值。模型通過線下臺架實驗和風(fēng)機上實際運行迭代，在伽利略系統(tǒng)上進行部署。
在線上對數(shù)千臺風(fēng)機時時刻刻進行掃描，實時監(jiān)控在運風(fēng)機關(guān)鍵部件的狀態(tài)、及所處生命周期的具體階段。提前預(yù)警，改變策略，做出決策，防患于未然。
之所以能夠規(guī)模化應(yīng)用并產(chǎn)生新的生產(chǎn)力，最重要的原因是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，遠景EnOSTM為這種實踐提供了數(shù)字化平臺，也是為什么伽利略超感知風(fēng)機能夠知道風(fēng)機的風(fēng)險趨勢。
伽利略系統(tǒng)實時監(jiān)控在運風(fēng)機關(guān)鍵部件的狀態(tài)
EnOS?為其提供了數(shù)字化平臺
盡管在風(fēng)機部件上進行的產(chǎn)品線下破壞性實驗、或在運實際失效案例僅是少數(shù)場景，但是它們被放到運行的數(shù)千臺風(fēng)機上采集數(shù)據(jù)時，能得到數(shù)千種不同經(jīng)歷過的場景，驗證的目的是閉環(huán)管理。
王曉宇說，比如部件壽命模型，線下加速失效驗證得到的失效模型，與在運風(fēng)機緩慢受力的場景有著明顯的差異。
所以要將線下失效模型部署到大量在運風(fēng)機上，通過運行樣本標(biāo)定的驗證方法提升模型的準(zhǔn)確性和精度，確保風(fēng)機產(chǎn)品設(shè)計輸入是實際驗證過的數(shù)據(jù)。
到2020年底，遠景能源已在全球各地部署伽利略超感知風(fēng)機數(shù)千臺。
王曉宇博士介紹說，目前遠景正在推進兩方面的應(yīng)用：一是同機型在不改變風(fēng)機物理狀態(tài)的情況下，使風(fēng)機的使用壽命突破目前的20年時限，甚至超越30年，在更長運行生命周期內(nèi)實現(xiàn)發(fā)電效率最優(yōu)，持續(xù)推低度電成本；
二是在確保風(fēng)機使用壽命的基礎(chǔ)上，基于風(fēng)機實時疲勞損傷和壽命估計模型，科學(xué)合理“消費和呵護”疲勞壽命，延長風(fēng)機使用壽命，通過增值進而降低度電成本。
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