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风电运营管控云平台关键技术研究及应用

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成果主要完成人

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项目概况

1. 项目简介:目前,风电机组设备厂家没有统一的数据格式和通讯标准,由此造成风电的基础数据混乱,设备管理能力短缺。同时,风机单机容量小,分布广泛,数据采集点多,积累的数据量巨大,使用和挖掘这些数据面临困难。 截至目前,龙源电力风电控股装机容量达17,000多兆瓦,接入风电机组11,000多台,是目前全球最大风电运营商。在生产运营过程中,产生了海量的数据,如何将机组数据完整的进行采集、传输、存储,并加以分析,进而指导现场生产管理,是本项目重点研究并解决的问题。 项目创建了以数据资产为核心的风电运营管控模式,是风电企业对新兴技术在新能源行业应用的探索和研究。

2.主要创新点: 1)风电机组数据标准模型 龙源电力拥有90多种不同类型的风电机组,由于各机组厂家数据点不同,通信协议不同,给风电运营的数据对标、统计分析等工作带来很大难题,因此项目通过对各类型机组数据进行了梳理,根据龙源电力当前通讯网络和数据平台的处理能力,合理选择数据采集上传标准最小数据集,理清数据集元素的严格定义,分别对双馈机型、直驱机型及恒速定桨进行分别制定了标准点表,在项目建设过程中不断改进和总结,其中:双馈机型标准模型具有53个测点;直驱机型标准模型具有56个测点;恒速定浆机型标准模型具有44个测点。风电机组数据模型标准化建设工作是项目的最基础、最关键的研究及建设内容,也是不同于其他机组厂家及风电运营商在数据采集、存储、展示及分析等方面不同之处,机组厂家只针对自身风电数据进行采集和分析,进而提升风机发电效率;而其他风电运营商在运风机类型不及龙源丰富,因此,项目开展的数据模型标准化建设覆盖机型更为全面,对机组厂家和风电运营商都有借鉴意义,更具备推广价值。  2)世界最大新能源数据云中心 项目基于硬件资源虚拟化、资源动态调整技术,建设了高可用性的集团级风电数据云中心,在全公司范围内实现了海量风电场生产实时信息共享,为风电安全生产和服务保障提供了基于数据的智能决策手段。龙源电力数据中心共接入11000多台风电机组,是全球接入容量最大、机型种类最多、数据最为庞杂的专业风电数据中心。通过数据管理系统平台对不同厂家不同型号的风机进行建模,并对接入的风机数据标准统一的模型处理,设计开发风电实时数据管理系统,为后端的各种指标计算、数据分析、能量损失分析提供标准化、模型化的数据源。 基于云计算的风电运营数据中心对龙源电力90多种机组数据进行统一建模、统一格式存储,是世界覆盖机型最全的风电数据云中心,较其他机组厂家和风电运营商更具备研究及推广价值。 3)数字化运营管控中心 数字化运营管控中心由“生产运营指标考核模块”、“生产运营指标分解分析模块”、“根源挖掘分析”三个模块构成,通过对风电场设备的实时监控、故障实时报警及推送、风电运行指标监视、生产运行管理、运营指标考核、故障诊断分析、设备运维管控等功能,结合移动应用,监控风电生产运营过程,实现了“指标发现问题——定位问题——挖掘根源——解决问题——反馈到指标”的管理闭环,并能够很好的匹配经营管理人员的问题追踪路径,在每个环节给予必要的信息化数据支持手段,促进了风电生产运营水平的提高。 数字化运营管控中心建设从风电运营管理角度出发,以实现数据指导生产的管控模式为目标,通过实现不同机组、不同风电场的发电量、可利用率等指标的多维度分析对比,结合风机故障统计分析、现场运维情况,指导风电投资建设的风电场选址、风机选型、备品备件采购等投资决策,真正给风电运营商提供数据支持,节省开支,创造利润。 4)机组损失电量分析及根源追溯 项目基于风电机组功率曲线分析方法,通过异常数据过滤,采用温度、空气密度等参数,每月拟合风电机组功率曲线,通过发电量、功率、风速等多维度分析与对比,确定机组运行状态,实现机组损失电量的动态捕捉和问题根源追溯,量化了机组性能损失原因,提升了精细化管理水平。 图6 风电机组损失电量分析 项目于2015年12月底完成项目建设并进入试运行,形成了新能源电力云平台建设、运营、管理、服务体系和行业标准及一系列新能源发电科研成果,创建了以数据资产为核心的风电运营管控模式,是风电企业对新兴技术在新能源行业应用的探索和研究。项目成果已在河北龙源风力发电有限公司及辽宁龙源新能源发展有限公司开展相关系统及平台的使用,带来了可观的经济效益。因此,在全国范围内推进风电运营统一数据云平台建设,对风力发电领域的发展具有重要意义。依托项目研究,获得发明专利3项,实用新型专利3项、软件著作权5项,发表学术论文6篇,经中电联评审,项目成果达到国际领先水平。