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数字化风电场建设关键技术及网络安全防护策略研究

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成果主要完成人

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项目概况

课题重点解决风电信息化建设中的各类基础性问题,该项目构建了一系列的数字化系统,并完成了风电场网络安全防护策略研究以及优化设计,是对风电企业管控模式的有益探索和研究。数字化风电场涉及多种监控系统、管理平台,借助多功能智能设备,实现风电场数字化监控、运行管理、优化风机出力,提高可利用率,保证网络安全防护水平,提升运营管理能力。实现了风电机组-风电场-区域监控中心-集团总部各级数字化、信息化管控的纵向全面贯通,并形成了完整的风电场网络安全防护体系。

课题主要创新点:

(1)构建了“5-3-1”集团级风电数字化管控体系,基于硬件资源虚拟化、资源动态调整技术,建设了已接入风电机组达12000台的风电云中心,在集团内部实现了海量风电数据的信息共享,实现了以数据资产为核心的管理模式,提高了精细化管理水平。

(2)建立了风电机组运行数据标准化模型,实现了对96种机型,300多种主控版本的风机数据归一化处理,研发了风电场统一SCADA系统,提高了风电场运行管理效率和安全管理水平。

(3)提出了基于大数据的多维度风电机组功率曲线分析方法,实现了机组损失电量的动态捕捉和问题根源挖掘,量化了机组性能损失原因。提出了机组亚健康分级管理模式,融合状态监测等技术,实现了部分设备亚健康原因的精确定位。

(4)采用主机加固、入侵防范、态势感知等技术,构建了风电场网络安区防护技术体系,实现了风电场网络安全纵深防御以及最优化设计。

项目实施前后对比:

风电生产的很多信息系统和管理方式都来源于火电,并不完全适合风电的特点,需根据风电自身的特点对管理方式和各类系统进行创新和改变。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。同时相比于水电、火电等大容量电厂的工业控制系统,国内新能源工业控制系统起步较晚,经历了引进消化、应用自主、部分国产三个阶段。同时,由于新能源电站普遍容量较小,大部分新能源电站的工业控制系统在设计、建造时并未考虑网络安全防护策略。

课题重点解决风电信息化建设中的各类基础性问题,该项目构建了一系列的数字化系统,并完成了风电场网络安全防护策略研究以及优化设计,是对风电企业管控模式的有益探索和研究。数字化风电场涉及多种监控系统、管理平台,借助多功能智能设备,实现风电场数字化监控、运行管理、优化风机出力,提高可利用率,保证网络安全防护水平,提升运营管理能力。实现了风电机组-风电场-区域监控中心-集团总部各级数字化、信息化管控的纵向全面贯通,并形成了完整的风电场网络安全防护体系。

可推广应用范围

课题建立了数字化风电场标准化体系,形成了风电场数据模型规范,风电场网络安全防护技术体系,通过建设风电场数字化管理系统,借助移动应用、无人机等智能技术,实现了风电场风电场运行、检修、设备、备件、安全管理的“5个数字化”建设。河北公司共8个风电场,通过提升整体运维水平和检修效率,简化流程管理,共为龙源河北公司节约了400万元的成本。

在龙源河北公司实现“集中监控平台”、“风功率集合预报平台”、“风机状态诊断平台”的“3个生产保障平台”建设,研发了机组大部件故障预警模型,实现风电设备的亚健康诊断,掌握设备劣化过程。通过项目建设提升了河北省整体的发电量、人员成本,节约了易耗成本与备品备件的消耗。在2016年11月到2017年11月的运行期间,为河北公司整体发电场节约了约350多万元的成本。