施耐德电气赵天意：健身强体增慧，推进风电智能化系统发展

王芳

2019年9月19日，第三届中国风电设备质量与可靠性论坛在湖南株洲举行。作为风电重要的设备商，施耐德电气将重点放在了智能化的系统开发上，以此提高设备的可靠性。会后，记者采访了该公司负责新能源行业战略分析和市场开发的赵天意。

平价有机遇也有挑战

《风能》：您如何看待即将到来的平价时代？风电行业将面临哪些挑战与机遇呢？

赵天意：一个产业如长期依赖补贴生存，犹如温室里的花朵，难以长大。平价是风电发展的必然途径，对整个行业来说，是机遇，也是挑战。

风火同价后，将不存在补贴拖欠，限电也会有所改善。这将刺激用户或行业越来越多地把关注点从规模转向精细化管理和有效运维，从补贴的获得变成如何最大化地提升風电的可用性及发电量，这是风电整个产业升级的契机。

我理解，风电本质上不只是一个设备产业，也是一个价值产业，它体现在通过绿色可再生能源实现整个行业，或整个生态圈的价值诉求。这里既包括设备制造商对可靠性的追求，也包含业主对风电场运维及发电量的需求，同时还包括整个社会对可再生能源，对友好环境的追求，这是一个价值传递的过程。

平价对风电场可靠性的挑战主要来自两方面。一是成本。平价上网之后，一定会带来风电全生命周期成本的最小化，这不仅仅是采购成本、运维成本、可靠性成本，也包含停电故障造成的损失。按照我们统计，在整个系统中，风电机组安装后成本占整个生命周期成本接近60%～70%，因此，如何降低运维成本，其实是非常大的挑战。二是环境和场景的挑战。很多风电机组要应对荒漠的风沙，高原的低温冰冻，海上的盐雾、台风，高纬度的酷寒，机组运行环境恶劣，可达性比较差，业内有个打趣的说法叫“有风的地方最好没人，因为没人的地方风大”。风电源于气候、环境影响的运维控制难度要远大于传统能源。而平价之后，对风电设备运维的改善、适应性的挑战更大，再加上20～25年的服务周期，任何设备的故障或瑕疵，都可能在未来被放大。

风电本质上不只是一个设备产业，也是一个价值产业，它体现在通过绿色可再生能源实现整个行业，或整个生态圈的价值诉求。

智能化可以提高整个系统的可靠性

《风能》：那么。您认为提升风电系统的可靠性。有什么良方？

赵天意：其实，系统的可靠性是国内外行业都面临的问题。

最近有报道称，2018年，整个欧洲海上风电现役4500多台风电机组，仅Orsted一家开发商就有500台机组需要大修，每台大修的成本在100万英磅以上。这是可靠性问题带来整个生命周期成本上升的典型事例。

我认为，通过加大投资提升可靠性是非常困难的。我们期待通过智能化系统提升整个系统的可靠性，同时降低运维成本，降低停电的概率。

一个完备的智能系统至少包括三层。

第一层，即智能化的设备或元件。一要提高设备自身的可靠性，否则可能出现误报警、误操作。二必须要有非常好的环境行业适应性，包含恶劣环境下设备的高可靠性、稳定通信能力、自诊断能力、与其他设备的互联互通能力等。这是智能化的基石。

第二层，系统级别的智能化应用。举个例子，风电机组中变流器的框架断路器和接触器，分别起到保护和控制功能。这两个元件即使选用的是非常智能化的产品，如果这两个核心器件不满足二类的配合，就有可能出现接触器频繁烧毁，造成停电时间延长。最近在山东就出现了风电接触器的批次性故障。这是前期系统的选型配合没有考虑风电特点，最终带来对可靠性的挑战。系统配合主要针对现场应用，我们要给现场工作人员提供故障前的预判，第一时间实现故障的分析和限制，并能够快速恢复运行。

第三层是智能化的运维。智能化运维包含对整个风电资产增值管理，以及大数据管理。

对早期风电机组，如何进行资产生命周期的改造和升值？新建风电场如何基于当地的场景和数据分析，使整个系统的可靠性更好、发电收益更高？大数据管理，则是通过底层的智能化设备元件把信息、数据采集上来，经过第二层系统的本地边缘计算，再到第三层智能运维，基于这些大数据的分析做智能化的判断。

智能化的运维包含三个层次，第一个层次是指在整个系统中如何最优地使用这些设备，比如如何实现设备的全生命周期的稳定性、可靠性最大化：第二是预防性的维修维护，基于设备的自诊断边缘计算，对风电机组的优化。设备不需要进行频繁的维修检修，只需要根据工况和智能化的提示，对关键部件进行检修，这既能够避免停电检修，又能够降低运维成本：第三是通过智能运维带来的系统优化，实现系统价值最大化。

总结来说，每个机组的工况都有所不同，智能化的系统能够发现每台机组当前的负荷率、发电的百分比有多少，未来可以针对机组的主回路进行升级，提升发电量，这是电气系统可以做到的。

因此，从设备选型、工艺设计开始，到智能化的配合设计、智能化运维，实现全生命周期的管理，才是智能化的目标，才能够用最高的性价比实现可靠性。

本土化要聚焦自身发展需求，借鉴国外先进经验

《风能》：在质量与可靠性方面。国外的风电系统与中国的相比有哪些主要不同的特点。在中国的本土化要注意哪些问题？

赵天意：国外和国内的风电系统区别主要集中在三个方面：

一是应用环境不同，比如欧洲和中国的风能资源不同。欧洲当前开发的海上风电大多在北海和波罗的海，风速将近11米/秒，海床较深;国内大部分是7.5米/秒的风速和较浅的海床，这样在选择最适合的风电系统时就需要考虑应用环境的差异性，以达到最大生命周期价值。

二是应用标准不同，比如欧洲的风电机组输出并网电压和中国有所不同，在选择相应的电气及控制设备时，要注意其差异性，选择符合应用地标准的设备。

三是应用经验不同，中国是全球最大的风电机组制造及风电应用国，陆上风电应用经验丰富。而欧洲海上风电发展已有十多年，2018年新增容量是中国的1.6倍，累计容量是中国的4.2倍，二者发展经验可以取长补短，互相借鉴。

中国的本土化既需要聚焦自身独特的发展需求，同时应开放包容地借鉴国外先进经验，这里既包含技术方面的因素，也有选型招标方面的因素。

技术方面，例如从提升全生命周期收益率角度来看待智能化系统应用，欧洲的风电，尤其是海上风电系统，普遍实现智能化运维管理，在降低运维成本的同时，也提升了风电系统可用性;国内的很多风电场还是采用人工运维管理方式，对于质保期内的陆上风电也许能满足需求，但在海上风电及全生命周期则具有很大成本风险，同时也削弱了通过智能运维来升级风电系统的能力。

选型招标方面，例如如何通过精细化招标管理来提升系统可靠性，欧洲的招标管理模式往往都是针对每一个子系统分开评标，选择最具经验的最优供应商，这样能够提升系统可靠性：而国内当前对中高压电气系统很多采取打包招标方式，虽然能简化流程，提高了建设速度，但也会因此屏蔽掉很多优秀供应商，降低了系统最优化的机会：同时打包招标也加深了系统运维风险，一旦出现某家供应商业务出售或变动，风电系统运维可靠性都会受到影响。健身强体增慧，推进风电智能化

《风能》：就目前风电智能化系统存在的主要症结点。您认为在未来5～10年要着力解决哪些问题？

赵天意：中国风电智能化当前主要存在三个方面问题：

缺乏基础支持：很多风电核心设备未做到智能化和互联互通，这样导致很多风电应用和分析成为无源之水，使未来管理增效和升级改造缺乏依据：

缺乏现场系统级应用：风电各子系统往往各自为战，缺乏系统级别的配合和优化，尤其对现场管理人员，当出现问题时无法第一时间分析原因，并采取措施：

缺乏应用数据分析;风电大数据采集起步晚、壁垒多，缺乏风电大数据分析以指导系统优化升级。

针对这些症结，未来5～10年，我们应按照循序渐进的原则，从健身、强体到增慧，推进风电智能化设计、选型、制造、建设、运维工作。

首先是健身，在设计选型时就选择智能化的风电核心设备，使核心电气及机械设备能够采集数据、自诊断及互联互通，同时不忽视可靠性提升，保证可靠的智能化。

其次是强体，在风电设计制造环节重视系统级配合，确保智能设备之间以及和现场及总部管理系统的兼容性，提升系统可靠性和现场运维操作便利性。

最后是增慧，针对风电全生命周期管理的难点，打通风电数据壁垒，利用人工智能等大数据分析工具，实现风电智能调度、智能运维、优化升级等功能，提升风电全生命周期收益。

可再生能源会大规模发展

《风能》：您认为未来。可再生能源的发展前景如何？施耐德电气在其中将有怎样的作为？

赵天意：我个人认为可再生能源一定会取代传统化石能源，风电、光伏、光热等可再生能源将会成为主力能源，配合储能、电动汽车等应用，使整个社会实现可持续发展。截至2018年底，风电等新能源在中国的累计装机量占全国总装机容量的比重已经接近20%，未来会进一步持续增长。传统能源中，水电受自然条件限制，火电在逐步压缩，核电发展很谨慎。未来的能源需求和能源安全，必须要靠可再生能源来满足，实现从补充到替代，从替代到主力的过渡。可再生能源会像传统能源一样大规模发展，但不只是风电，可能还有光伏、光热，配合电化学、热储能和氢能等方式，做到分布式大电网的发展。

未来的能源需求和能源安全，必须靠可再生能源来满足，实现从补充到替代，从替代到主力的过渡。未来，可再生能源一定会大规模发展。

伴随“十三五”规划在电力工业及基础设施领域的逐步落地，以配电数字化、智能化为基础的工业设施、智慧建筑等将成为社会建设与发展的新方向之一。施耐德电气基于在新能源、轨道交通、数据中心等行业的解决方案与成功實践，全面升级EcoStruxure配电架构，并在完善各层架构的基础上，上下兼容，实现了设施连接、系统架构、应用场景的全覆盖，从资本性支出到运营支出的全生命周期，为客户创造价值。目前，EcoStruxure已经在全球部署了超过48万个安装现场，得到了超过2万名开发者和系统集成商的支持，在云端管理着超过160万份资产。

在信息化、数字化、互联网的时代背景下，新能源企业对电力智能化、数字化方面的发展提出了更高的要求。数字化已经广泛应用于光伏和光热设施、风电机组制造、新能源电站微观选址和运维等场景。施耐德电气作为中低压配电及工业自动化领域的先行者，早在2010年就参与了第一个海上风电项目。目前，由包括智能断路器、智能开关柜、智能电气监控通信产品、UPS等互联互通智能设备，以及控制技术、云计算和数据分析与服务等共同构成的施耐德电气低压配电解决方案，不仅能提升海上风电系统可靠性及运维效率，实现实时远程监控系统运行状态，确保故障及时处理，有效减少计划外停电和维修需求，并能提高安全及管理能力、节省运维成本，保护运维人员安全。