新能源发电场站智能运维技术研究

广东水电二局股份有限公司北方运维分公司 江 峰

随着科学技术的不断进步，新能源发电场站智能化运维技术也随之产生。它是物联网、大数据、互联网和AI技术在新能源发电场站具体应用，通过线上依托集中控制中心的信息化软件系统，对所辖新能源场站进行集中监控和诊断分析等，并指导线下区域检修中心人员进行运维工作。现场运维和巡检的信息通过网络反馈至集中监控中心，电网调度指令可采用同时震铃方式、亦可统一由集中监控中心进行调度，实现新能源发电场站信息化系统、人、财、物的集约化、智能化、共享化体系建设及对场站的精细化管理。

在智能化新能源发电场站建设中，智能运维技术以业务需求为导向，以自动化设备体系数据源为基础、可靠的高速光纤传输网络为物理主干、标准通信总线和信息模型为主要支撑、高级应用体系为主体，实现电力生产业务的数据分析、故障诊断、智能运维、统一管控、潜能挖掘以及决策支撑[1]。

1 新能源发电场站运维工作现状

1.1 运维体系不完善

我国大部分的新能源发电场站都采用单一场站运维模式，调度中心会根据现场的实际状况进行判断，然后对设备的运行状态做出调整，但由于缺乏有效的信息支持会出现一些问题，使整个过程的效率大大降低。另外还有远程监视方式，虽可实现实时的监督和控制，但也存在着一定的弊端，无法对场站的操作行为作出及时的反馈和处理，使得工作质量大打折扣。

1.2 设备维护工作不到位

设备的维护是一项非常细致的工作内容，涉及设备的安装、调试和运行管理、维护管理等多个方面，需大量人力和物力投入其中，因此在实际操作过程中设备维护工作不到位现象时有发生，甚至会出现设备故障后系统无法正常运转的情况，导致设备不能发挥其应有的作用或造成经济损失。有时因缺乏必要的技术支持，许多电气设备的维修人员不了解相关的技术知识，不能及时处理各种问题，最终使得很多的隐患不断地积累，给场站带来巨大的损失[2]。

1.3 新能源发电场站智能化运维的必要性

新能源发电场站的传统运维模式主要是源于火电厂的管理模式，目前新能源发电场站主要有运行维护一体化和维护分离两种模式。运维一体化模式即场站人员对发电设备的运行和检修工作无明确分工，共同负责场站的生产运行与检修维护工作；运检分离模式则是场站运行人员负责发电设备的运行监视值班工作，检修人员负责发电设备的检修维护工作，此两种模式通常基于单个新能源发电场站对生产人员进行配置，单个场站至少需要配置十几名生产人员。

随着企业所辖新能源场站逐渐增加，所需要的运维人员数量十分巨大，运营成本较高。同时又由于新能源场站选址一般较为偏僻，地理位置分散，更是加大了场站运行维护难度，企业人才队伍的建设十分困难。而为实现新能源发电企业的降本增效，新能源发电场站的安全、稳定、经济运行，采用先进的智能化运维技术实现“集中监控、区域检修”成为问题解决的最佳方案。

2 新能源发电场站智能化运维技术的各项内容分析

2.1 新能源发电场站的集中控制

2.1.1 硬件配套

基于新能源发电场站智能运维管理的需求和特点，新能源发电场站智能系统的硬件主要包括物联网平台（IoT）及新能源大数据平台等：物联网平台服务主要包括数据转发服务、数据接入服务，是集中监控中心的数据基础，实现了新能源场站多源异构数据的采集、接入和转发，将接入的全量数据实时同步到大数据平台，并对传输安全加密，保证数据和交互的安全；新能源大数据平台服务包括数据存储、查询服务（实时数据服务、非结构化数据服务、业务管理数据服务等）、大数据分析服务（指标计算服务、模型计算服务、作业调度服务、数据探索服务等）等[3]。

2.1.2 智能化的应用

智能化应用服务系统实现各子系统的集合，由集中监控系统、集中功率预测系统、设备健康管理系统、生产管理系统、移动应用、视频监控系统、调度电话系统等核心高级应用组成。

集中监控系统：新能源场站的自动化系统数据分区采集后上送集中控制中心，在集中控制中心实现对新能源业务的统一管理，实现对新能源场站的集中实时监测和远程控制。

集中功率预测系统：通过IEC-104通讯协议采集新能源场站端预测数据，实测数据通过集控开放至集控功率预测平台。系统根据新能源场站所处地理位置的气候特征、地形地貌和历史数据情况(如历史功率、历史风速)、数值天气预报、风电机组、逆变器运行状态等数据建立场站输出功率的预测模型，以风速、辐照度、功率和数值天气预报数据作为模型的输入，结合发电单元的设备状态及运行工况，得到场站未来的输出功率，为场站管理工作提供辅助手段。

设备健康管理系统：通过大数据分析持续监测新能源设备的健康状况，预防设备的不良运行表现，从而保证机组稳定运行，降低备件消耗、优化现场的运维策略，实现从故障后“被动维护”向“主动预防性维护”的转变；生产管理系统：以资产模型、设备台帐为基础，以工单的创建、审批、执行、关闭为主线，合理、优化地安排相关的人、财、物资源，将传统的被动检修转变为积极主动的预防性维修，与集中监控系统和健康管理系统集成，实现预防性维护。

移动应用：整合生产管理系统中的运行管理模块，实现两票、缺陷、巡检及出入库等日常操作。同时建立一套包含巡检、定检、大修技改、故障检修、消缺、故障、缺陷等工作过程工作票、操作票、故障、缺陷消缺等工作的开票、签发、批准、审批、执行、终结等工作系统组成的、可灵活扩展的一体化智能移动办公系统；视频监控系统：建立集中监控中心与各新能源场站间的视频互联网通道，集中监控中心可通过互联网通道直接访问新能源场站的图像监控系统的视频服务器，实现对新能源场站的图像监控。

调度电话系统：将每个新能源场站调度电话接出一条分线，接入调度电话系统子站模拟网关并通过专用网络将信号引入集控中心调度电话系统，实现与各场站端平级并联，在集控中心实现生产调度电话呼叫中心功能。满足场站端及集控端一机双响，即调度电话在场站及集控中心都可接听，在集控中心可拨打至各受控场站相应调度的电话[4]。

2.2 新能源发电场站的集中管理

2.2.1 物资的集中管理

基于电力系统的自动化管理可实现对现场的设备进行集中化的管理和控制，能有效提高场站的生产效率，减少人力的使用成本，同时也能降低场站运行的风险性，在一定程度上还能提升工作的安全性和可靠性。新能源发电场站需对各种类型的资源进行合理的分配和利用，并建立起一套完善的物资管理系统，通过先进的信息平台来完成对各类物资的统一调配，从而使整个发电场站的运营更加的高效、安全。

2.2.2 人才的集中管理

目前我国新能源发电企业的管理水平普遍不高，人员冗余现象严重，在发电信息的采集、传输、处理过程中存在大量人力物力浪费。同时，由于缺乏统一的调度中心，系统运行维护工作量大、成本高、效率低、安全系数低，容易发生故障，影响电力网络的稳定性和可靠性。因此须加强对人才的集中管理，提高发电信息化建设，建立健全人才培养机制，实现人才资源共享。

集中化的人事管理是一种新型的管理系统模式，它将原来分散的人工操作转变为集中的自动化控制，大大降低了人为因素的干扰程度，使管理人员的组织结构和职能得到优化，并能充分利用计算机技术以满足不同的需求。由于电力系统规模大、容量庞大，对设备要求较高，为实现现场运行控制需建立起一个统一调度指挥平台，通过该体系可将不同类型新能源场站进行分类和分配。

3 新能源发电场站智能化运维技术的发展趋势

建立健全的运维计划。首先需眼全局对新能源发电场站运维管理智能化系统进行整体把控，明确现阶段场站智能化运维技术存在的问题，建立健全运维计划。并在后续运行中从功率预测、电量预算、设备健康预警、故障紧急处理等方面入手，提升运维计划的合理性，同时制定行之有效的措施确保运维计划的执行。只有根据科学计划严密实施才能保证新能源发电场站的有效运维管理；培养优质的运维团队。新能源发电场站智能化运维技术的应用效果，很大程度上取决于运行维护团队的工作能力。加强运维团队建设，树立运维人员创新意识，提高运维人员的专业技能水平，能够提升企业运行管理、设备维修服务的水平，从而保证设备安全稳定运行，提升企业的经济效益。

紧密联系互联网、大数据处理以及云计算技术。新能源发电场站智能化运维管理需要与互联网、大数据处理以及云计算技术紧密结合。利用互联网技术提升对天气状况监控水平，降低天气对发电设备的影响；借助大数据技术实现新能源发电场站的技术化管理，通过大数据信息库建设，使得场站智能化运维流程更加清晰简单，促进场站标准化管理；通过自动化技术提高场站的自动监测、自动报警能力，从根本上提高新能源发电场站智能化运维技术的效率。

深化新能源发电场站的自动化、智慧化研究。针对新能源发电需要自动化、智慧化改革，借助数字化技术对新能源发电场站低速传输通道进行优化升级，增加并融合语音和视频通信，并将采集的全部信息与云计算技术结合起来自动传输到云端，保证数据传输、数据存储的安全性、有效性。利用大数据分析和挖掘引擎,实现新能源发电场站性能的连续优化。

综上，随着互联网等高新技术的不断发展，新能源发电场站的智能化运维发展也成为了行业发展的新方向。针对场站运行成本高、维护难度大等问题，通过智能化运维技术，实现对新能源发电场站的全面感知、统一管控、科学决策等目标。这些目标的实现，有利于企业降本增效、提高运维管理水平，助力实现“双碳”目标。