雙碳目標下，可再生能源裝機快速增長、以及能源電力行業(yè)降本增效的需求，使得數(shù)字化和智能化成為行業(yè)發(fā)展的必然趨勢。當前，以“云、大、物、AI”為主要技術手段的數(shù)字化方案已經(jīng)滲透至風電發(fā)展的各個領域。
行業(yè)凸顯出以智能監(jiān)測、集中管控、預防性維護為目標的運維需求，但在北京天澤智云科技有限公司首席運營官謝炯看來，搭建真正意義上的智能化風電運維體系，實現(xiàn)以上需求還遠遠不夠。
北京天澤智云科技有限公司首席運營官謝炯
“不可否認，預測性維護確實是人工智能的主賽道，但天澤智能更關心的是如何將風電運維這項工作形成閉環(huán)。”謝炯指出，如果說預防維護的表現(xiàn)形式是給出預警，那么如何將這些預警在智能運維管理系統(tǒng)的編排下，使團隊、時間、物資以最優(yōu)的組合去完成工作，這才算形成了閉環(huán)。
“這是一個典型的在N多約束條件下進行全局尋優(yōu)的問題，這樣才能真正實現(xiàn)大數(shù)據(jù)及人工智能在風電運維中的價值體現(xiàn)?！敝x炯對北極星風力發(fā)電網(wǎng)說，而這也是天澤智能在風電領域發(fā)力的重點。
無憂風電解決方案助風場提前28天發(fā)現(xiàn)齒輪箱故障
平價時代，降低運維成本是風電企業(yè)始終如一的發(fā)展驅動。數(shù)字顯示，在風電行業(yè)中，76%的企業(yè)需要降低非計劃性年運維成本，60%的企業(yè)表示需要降低大部件維修及備件運維成本。這一點在海上風電更加突出，海上風機0&M成本占全生命周期的28%，尤其是面臨2022年的平價發(fā)展，海上風電運維降本已經(jīng)迫在眉睫。
謝炯認為，數(shù)字化技術是提升風電運維效率的重要抓手，但其應用的關鍵在于，如何構建大數(shù)據(jù)在整個運維體系中的基礎底座與使用方式。
“大數(shù)據(jù)技術本質上是一個黑盒，僅僅對可能出現(xiàn)的問題提出預警是不夠的，用戶需要的是技術的可解釋性，以及解決問題的方法。”謝炯指出，也就是說，如何分析數(shù)據(jù)、構建模型，并以此來指引業(yè)務，才是大數(shù)據(jù)在風電運維應用的關鍵。
作為美國智能維護系統(tǒng)（IMS）中心技術孵化企業(yè)，天澤智云擁有強大的工業(yè)人工智能技術與平臺能力，其工業(yè)人工智能平臺涵蓋“邊緣計算與數(shù)據(jù)處理”、“工業(yè)大數(shù)據(jù)服務”、“算法開發(fā)與模型資產(chǎn)管理”三大模塊。依托自身在工業(yè)領域的數(shù)據(jù)服務與分析的能力，天澤智云將以上優(yōu)勢延伸至風電行業(yè)，形成了基于工業(yè)人工智能平臺架構的智能風電解決方案體系——無憂風電解決方案WindInsight?。
無憂風電解決方案WindInsight?可以說是天澤智云風電運維解決方案的總體框架，該方案以工業(yè)人工智能平臺為依托，衍生出 “核心部件故障預測與健康管理WindProphet” 、“風電數(shù)字孿生平臺”兩大風電運維模塊。在一個基礎平臺和兩大模塊的支撐下，天澤智云再進一步，開發(fā)出具備智能運維排程、智能備品備件管理能力的“智能運維管理系統(tǒng)OMS”，形成了從關鍵部件的數(shù)據(jù)采集到故障預警，再到故障消缺的全流程管控，形成風電運維閉環(huán)。
目前，無憂風電解決方案已經(jīng)在多個風場落地應用，在某風場進行部署和測試的數(shù)據(jù)顯示，該風場實現(xiàn)了降低風機非計劃停機時間10%、提前28天發(fā)現(xiàn)齒輪箱故障，以及降低風機運維成本5%的良好效果。
值得一提的是，天澤智云“核心部件故障預測與健康管理WindProphet”方案提供包括葉片、傳動鏈、電氣控制系統(tǒng)、塔基等核心部件的監(jiān)測管理，上述風電場也是在此方案的應用上實現(xiàn)了對齒輪箱的實時監(jiān)測、預警和診斷。而且在預測過程中，系統(tǒng)可以給出部件故障的可量化的預警等級，以此助力企業(yè)實時監(jiān)控風機關鍵部件的健康狀態(tài)。
數(shù)字孿生落地風電運維領域
在天澤智云智能風電運維體系中，數(shù)字孿生平臺是另外一個拳頭產(chǎn)品。
當前，數(shù)字孿生在風電行業(yè)是一個熱詞，但業(yè)內關注較多的是數(shù)字孿生技術在設計研發(fā)端的應用，如何在運維端落地數(shù)字孿生技術，是行業(yè)更加關注的課題。目前，天澤智云已將數(shù)字孿生技術從設計端延伸至運營端，所依托的還是工業(yè)人工智能平臺這個強大的基座。
“可以說，傳統(tǒng)風機運行數(shù)據(jù)的可視化展示，只是數(shù)字孿生功能實現(xiàn)的一部分。借助感知、計算、人工智能等多種技術以及海量數(shù)據(jù)模型，我們可通過工業(yè)人工智能平臺快速、批量化地構建風機數(shù)字孿生體，實現(xiàn)模型管理、應用配置等功能，并對孿生體進行集中管控、追蹤和評估?！敝x炯指出，這樣才能真正實現(xiàn)隱形問題顯性化、故障檢測實時化、故障預測精準化，對大型風電場的智能化管理起到關鍵作用。
在數(shù)字孿生世界中建立物理世界的風機映射，且可以設定不同的環(huán)境數(shù)據(jù)對風機運行狀況進行擴展和模擬，這相當于賦予了數(shù)字孿生體時間軸的能力，不僅能做到對風機狀態(tài)的同步感知，還可以實現(xiàn)對歷史狀態(tài)的回溯，以及對未來的預測研判，完成單機智慧向群體最優(yōu)進化。
“這才是數(shù)字孿生技術在風電行業(yè)的落地應用，以及其為風電運維業(yè)務帶來的真正價值體現(xiàn)?！倍?，從管理維度來看，數(shù)字孿生技術還可以幫助集團企業(yè)部署從集團端到場端的多級管控平臺，從而提升集團層面的綜合運營管理能力。
一個典型的案例是，某大型風電集團在已有大數(shù)據(jù)平臺的基礎上搭建了風電數(shù)字孿生平臺系統(tǒng)，系統(tǒng)包含模型與機型管理、孿生體模板構建、數(shù)字孿生體運行服務及數(shù)字孿生體智能應用配置等功能，通過不斷沉淀模型和能力，圍繞設備的狀態(tài)同步、回溯、預警和預測建設風機孿生體智能應用。不但降低了數(shù)字孿生技術應用的成本，軟件部署費用降低50%以上，也顯著減少了風機意外停機和故障損失，提高運維效率，降低了運維成本。
在雙碳目標下，風電行業(yè)機遇與挑戰(zhàn)并存。平價時代風電對度電成本的苛刻要求，以及行業(yè)對新技術的采納、驗證及大規(guī)模推廣都需要一定的節(jié)奏和周期，這是天澤智云當前面臨的切實挑戰(zhàn)。未來天澤智云也將進一步對接行業(yè)需求，基于工業(yè)人工智能平臺的開放性和擴展性優(yōu)勢，建立更多風電運維垂直體系，打破數(shù)據(jù)孤島，助力風電智能運維步入一個全新的時代。
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