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GE:智能控制与大数据结合让风机变得格外“听话”

来源:中国电力报2015.08.17阅读 1088

  风机制造完毕后,内置的嵌入式传感器就可以联网控制工程网版权所有,它们生成的数据将实时地利用GE的Predix软件平台进行分析控制工程网版权所有,这让运营商可以监测风机、风电场甚至整个行业编队的性能数据。这些数据提供可能影响性能的温度信息,风机失调或振动信息。更多数据被收集后,这个系统还可以自我学习,变得预测能力更强,而且可以避免通常因风机老化而带来的维护问题……这就是GE先进的数字化风场。
  让整个风场的风机变得“听话”,同时提高风电场近20%的发电量,对智能化控制水平提出了较高的要求。
  风机智能控制作用不容小觑
  风机的控制系统是风机的重要组成部分,它承担着风机监控、自动调节、实现最大风能捕获以及保证良好的电网兼容性等重要任务。它主要由监控系统、主控系统、变桨控制系统以及变频系统几部分组成。
  “与其他自动化产品相比,由于风电场常常建设在沙漠、海上等十分严酷的环境中,风电机组现场运行环境恶劣,风电行业对自动化产品的要求就更为严苛,要求风电控制系统要具有强大的数据存储功能、完善的安全保护功能以及较强的开放性。变桨系统是风机安全运行的最后一个环节,无论出现什么问题,包括系统掉电、驱动器故障等,都要求变桨系统能完成顺桨功能。”一位从事风机制造的业内人士介绍。 事实上,风机控制系统不仅与风机质量密不可分,更与风机发电效率直接挂钩。国内风电领域制造商远景能源公司,为风机安装了600多个传感器,200万行控制代码。与普通风机相比,发电效益提升20%。又如GE为E.ON公司的283台风机通过配备智能风驱软件为风电场增加了4%的输出电量。
  可见,智能控制系统对于风电机组的作用不容小觑。“但是目前,只有少量已投运的风电机组在应用智能化技术,业内整机制造商开始重视机组控制系统设计提升控制工程网版权所有,控制系统改进对风场的效能提升明显。可以预见,风电机组控制提升和智能化技术的应用前景非常广阔。”天津瑞能电气有限公司经理刘博表示。 以GE为例,“在GE全球装机的25000台风机中,我们在实时监控其中19000台风机的运行情况。这19000台风机中我们每年检测的数据可达到 1TB。如果再加上客户他们实时监控的数据,可能要达到几个TB的数据量。海量数据的处理和整合给我们提供了一个基础,这个分析结果能够帮助我们知道如何让风机运行得更好,我们要做的目标就是让机群明天运行的比今天更好。”GE可再生能源事业部总裁AnneMcEntee表示。
  专家表示,应加快风机智能控制技术的研发和应用。采用CFD计算机辅助设计技术和风机调节数字变频技术将越来越普遍。通过集成应用计算机技术,从而达到风机性能的最优化。
  应与大数据“嫁接”
  “只是控制程序提升远远不够,如何进一步提升风机的控制水平?我们认为数据的透明性现在是关键。目前的现象是,一些风机制造商采购来的风机部件、信息资料不完整,这就导致出厂的部件资料不详细,机组编码与部件编码不匹配,没有建立维护清单控制工程网版权所有,没有以机组为单位的成本数据,没有按部件进行故障分类,没有建立故障率知识库等,导致机组成本越来越高。为克服这些难题,我们认为智能控制应与大数据相结合。大数据应用在风电领域必然可以发挥巨大的作用。”刘博表示。
  事实上,近年来大数据在风功率预测、智能诊断、备件管理和风机性能提升上等方面的成效逐渐显现。据刘博介绍,在大数据的前提下,诊断系统可以更加完善,诊断系统在风场的局域网包含本地程序和本地数据库,SCADA接口。远程诊断中心包含了基本数据库,故障诊断专家等。 远景能源CEO张雷也有同感:“在叶片和风机上装雷达及传感器十分有意义。雷达可监测风的流动性、强弱,再经过传感器来收集各项数据,汇总到云端计算分析。控制系统可以集成智能控制、测量技术、数据分析专家系统、主动性能控制和基于可靠性的决策算法等www.cechina.cn,来帮助提高发电效率。”目前,大数据在风电领域已经迈出了重要一步,但当前存在的问题仍不容忽视,将风机、风场的数据汇集起来并非易事。这些数据分散在风机制造商、风场业主、系统运营商和运维服务商等多个环节手中,他们能从这些数据中得到利益却无法做到合理分配,所以,有些利益相关方宁愿不分享这些数据。
  如果多家风机制造商都公开风机的设计数据,那将是整个行业的幸事,通过交流和分享,风机的设计会有所改善性,性能会提高。共建并分享运营数据,才能激发数据应用全部潜力。
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