新能源场站智慧运维应用探索

2022-05-18金声超吴文宝封永铭张书启

江西电力 2022年4期

关键词：物联场站运维

金声超，吴文宝，封永铭，张书启，罗玮

（中国电建集团江西省电力建设有限公司，江西南昌 330000）

0 引言

风电和光伏新能源电站往往位于深山老林、大漠深处或海岛孤地等人迹罕至处，传统方式的生产运维主要依赖于大量专业技术人员。近年来，随着“平价上网”时代的到来，广大新能源公司急需通过优化生产运维模式来降低运维成本，提高发电效益[1]。

随着大数据、云计算、物联网、5G 和人工智能等现代信息技术的迅猛发展，国内外各相关机构都尝试在新能源产业推进智慧工程，中国电建集团江西省电力建设有限公司（下文简称江西电建公司）也不例外。

风力和光伏发电是江西电建公司能源电力业务板块最重要的业务内容，业务体量庞大，凭借规划设计先行、商业模式创新，具备较强的市场竞争力。在新能源运维方面，公司已形成三百余人队伍，孕育出大数据分析、后方专家技术支持、检测、检修等团队，能提供智慧运维、检测、检修和技改等新能源电站全寿命周期资产管理解决方案[2-4]。

1 平台项目意义

为积极响应中国电建集团公司“12358”的高质量发展战略方针，统筹国际国内两个市场，切实把握能源转型、深化改革、科技革命和能源数字化带来的新机遇，江西电建公司通过思路创新，利用前沿科技创新成果，在管理模式和技术手段上寻求突破，向技术要效益。

该新能源场站智慧运维平台项目基于云计算、大数据、物联网、移动互联网及人工智能相关技术，以传统业务的移动化、智慧化应用为切入点，聚焦新能源场站设备状态参数的数据挖掘，实时分析设备健康状态，预警预判设备运行风险，智能决策安排场站侧的设备检修计划；，有效调度运维资源与力量，实现新能源场站由计划检修向精准检修、预防性检修的创新转变，逐步实现风电场“集中监控、无人值班、少人值守”的高效智能运维模式，最终实现集中化监控、集约化管理、高效化利用的跨越式发展，从而提高企业核心竞争力。

该新能源场站智慧运维平台主体包括：基本运维功能、生产管理和生产实时数据分析等15 个子系统，可以支持现场运维和检修模式由被动变为主动，同时生产过程实现标准化、信息化，极大的提高生产管理效率，降低成本。

2 平台建设思路

立足于当前国内外产业环境、行业趋势和公司现状以及未来产业战略布局的基础上，近两年江西电建公司在新能源场站智慧运维方面进行了大量积极有益的探索，目前正在建设中的平台项目涵盖公司风电和光伏等不同新能源场站，提供其全生命周期的过程管控和数据支撑，加快公司信息化、智能化、数字化转型步伐，推动公司新一轮跨越式发展。

平台项目面向风电和光伏电站，以实现新能源电站智能监控、智能诊断、智能运维和标准化管理，达到可知、可视、可控，保障电站安全及经济效益为总体目标，按照“业务牵引—资源互联—物联支撑—服务云享—数据赋能—运维协同”的理念，采用“物联网+互联网”的场站内外联动交互、“线上线下融合、对内对外与公共服务一站式”模式和“智云网边端”一体化协同方式，创新新能源场站高效运维的模式和技术，有效调度运维资源与力量，实现新能源场站由计划检修向精准检修、预防性检修的创新转变，为企业和行业高质量发展赋能。

3 运维市场痛点及挑战

在新的发展趋势下，新能源企业结合自身行业特点在生产运维过程中暴露出的主要问题概括为如下六类：

1）缺少企业自身可靠稳定的技术人员

随着新资产的建设，资产运维也越来越分散，人员成本不断增长，由于新能源建厂普遍处于偏远地区，专业人员在偏远环境的长期驻厂不利于其个人发展，人员的流动性较大，现场维护水平有待提高。

目前人力资源处于“传帮带”的传统能力形成模式，没有形成合理的运维体系，请求远方技术人员支持比较困难。

2）设备服役质量状态的分析手段有待提升

一是目前大部分企业仍是采取哪坏修哪的事后检修方式，搭配设备厂家建议或企业自身制订的周期性巡检的运维模式。缺乏具有科学指导性的预警手段，没有通过对风机设备的服役质量状态综合量化评估来建立企业自身的设备健康评判标准与个性化的检修策略。

二是设备发生故障后，故障排查、处理方案的周期长，从而直接导致损失发电量。

3）日常工作任务缺乏合理的计划

日常工作内容的开展主要依靠人员主观意愿和经验来进行安排，通常采取“先来先做”的方式来进行工作安排，缺乏考虑多重因素下更加科学、合理的运维任务规划。

4）缺乏高效的维护资源保障

场站侧维护资源保障无法及时响应，大部件长停的情况常常出现。部件寿命与物资储备的联动关系未建立，规律性部件故障未联动备件储备。

5）缺乏新能源运维质量的评价体系及标准

现阶段新能源行业对于自身运维质量好坏的评价缺乏相对统一的评定标准。以风电为例，目前各家企业之间多以运维人员技能水平，设备可利用率或长停时间进行评价。2013 年国家能源局发布《风电场运行指标与评价导则》，2014 年中电联发布《风电场生产运行指标体系》，这些指标和方法在实际的风电场运维水平评价中，存在维度单一及受非运维因素的影响。缺乏综合将机组设备状态、环境资源（例如：风资源）、功率预测、理论发电量、实际发电量、故障重复率、检修工时等多因素进行融合、归一化的综合指标评价方法。

6）缺乏有效的知识共享智慧互联平台

企业在专家、员工运维团队建设、机器设备全生命周期和供应链管理、运维业务快速响应和多部门协同工作等方面逐年积累了丰富的行业运营标准和相关管理经验，但由于没有一个有效的对外知识共享和服务平台，使得这部分宝贵的知识资源不能最大化发挥作用，不利于企业价值链的延伸与业务拓展。

4 平台设计思路

该新能源场站智慧运维平台按照“业务牵引—资源互联—物联支撑—服务云享—数据赋能”的理念，采用“物联网+互联网”的场站内外联动交互和“线上线下融合、对内对外与公共服务一站式”模式和“智云网边端”一体化协同方式，进行系统架构设计，支撑和推动公司增值运维、集约运维、智慧运维、安全运维战略的实施。

1）互联网牵引

以互联网为智慧运维平台业务总入口、人机物法等生产要素的总结点和数据、业务、智能分析总载体，承接场站侧、用户侧、集团公司侧和供应链侧的信息与知识的智慧云享服务。

2）物联支撑

以新能源场站“一键接入”或快速接入为目标，以屏蔽协议差的物联接口协议库构建与管理为核心，以“设备—场站—公司”的递阶式连接和汇聚为手段，从上到下形成“智、云、网、边、端”的一体化架构。

在此过程中，企业中台根据庞杂、多维、海量的业务数据、设备数据，以及管理数据等进一步数据汇聚，分别针对不同的体系需求进行近端和云端的数据处理，依托业务中台、数据中台、算法中台和模型中台实现顶层的智慧物联和智慧互联业务应用。

3）数据赋能

以物联数据为基础，以大数据分析和智能化挖掘为手段，对装备状态、运维策略、运维质量、人员画像等中观场景进行统筹分析，对场站可靠性、风光功率、出力调控等微观参数优化赋能。

4）业务穿线

以基础运维业务为主线，以智能化的状态分析、运维决策、路径优化、工单派发为激励，构建完整、便捷、松耦合的智慧运维业务系统。

线上依托集控中心的信息化软件系统（集控+智能运维系统），对场站进行集中监控、设备智能感知、智能预警和全面生产过程管理；线下是现场运维团队，实现设备巡检、检修、技改等，线下工作信息通过线上系统反馈至集控中心，使集控中心可替代现场运行管理职能，实现减人增效、降本增效、生产过程标准化、透明化、可视化，整个过程可感知状态。

5）服务云享

通过智慧互联平台实现知识共享与使用，再到知识深入研究后的共享反馈，形成一个良性的、高效的、有价值的闭环知识系统。将知识由点开始，互联成线，再由线及面，最后构建一个三维云享知识体，实现知识资产化、原子化、信息化和场景化四个方面的智慧互联云享实践。

比如人员画像云享，能最大化发挥每个员工的个人和团队价值，达到降本增效的目的。

设备全生命挖掘信息云享，能为云端客户提供设备运维相关经验、数据支持、以及供应链快速响应服务，协助第三方对设备故障进行远程分析与诊断、维修方案制定与评价，以及供应链上的物资与人力资源的响应与调度。

方案经验法规云享，能对云端客户提供相关的设备检维修方案、设备运行操作经验以及企业管理法规制度等知识专题，对知识资源快速准确导航，按照一定规律进行梳理、分类、类聚处理，协助第三方快速、准确、全面的找到相关运维知识。

6）智慧运维

通过场站内设备的物联、信息和状态的感知、网络的构建、数据的传输、服务的管理以及运维业务的一站式汇聚，打造以运维业务为主线，以智慧分析为支撑，涵盖场站设备智能诊断、智能监控、智能工单管理、任务管理、任务评价和资源调度等增值服务的智慧运维平台。