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广东院针对风电场的风机、海缆等核心设备,打造了国内首个具有自主知识产权的风机辅控系统,拥有了海底电缆设计与智能运维核心技术,建立起风机、海缆等主要设备健康状态的预警模型,实现了设备初期劣化和故障预警、诊断,有效防止了设备欠维护和过维护。
特别值得一提的是,广东院主动对接海洋工程、海事规范,研发了自主品牌、自有知识产权的国内首个海上风电场智慧基建管理系统,并打造出数字化的工程产品,解决了海洋工程安全管控、船舶调度的难题,形成了有深度的“人无我有、人有我精”优势。
《南方能源建设》先后刊出了“智慧型海上风电场一体化监控系统方案设计“(阳熹,2019年第1期)和“海上风电场智能船舶调度及人员管理系统”(杨源,2020年第1期),本次海上风电专栏邀请广东院陈亮等介绍了智慧海上风电场,论文是对广东院智慧海上风电场建设阶段性工作的总结和提炼,首次提出了智慧海上风电场的定义,提出了智慧海上风电场的架构体系,从智能设备、智能控制、场级管控、集团监管四个层级,系统阐述了怎样建设智慧海上风电场,为覆盖项目设计、基建、运营的全生命周期过程、实现全场设备、资产的数字化、智慧化监控与管理的智慧海上风电场指明了发展路径。
特摘选论文部分内容如下:
1、智慧海上风电场的定义
智慧海上风电场是指广泛采用云计算、大数据、物联网通信、人工智能等新技术,集成智能设备、控制和管理等技术,把传统风电场中无感知、无思想的设备、系统,孕育成状态感知、自主适应、智能融合、精准可控的更安全、更高效、更经济的全新海上风电场。
智慧海上风电场实施的关键在于理清结构体系。纵向上看,智慧海上风电场主要包括四个层级结构,由低到高分别是智能设备层、业务控制层、场级管控层和集团监管层。四层架构各有分工、高度融合,在保证网络信息传输安全的前提下高效组织指令流和信息流,如图1所示。
图1 智慧海上风电场结构
2 智能设备
智能设备层是智慧海上风电场的底层。智能装置是智能设备层的基本元素,应使用标准通信接口和协议,实现数字化监测和网络化控制;应具备就地综合评估、实时状态报告、故障诊断等功能,为智能控制、场级管控、集团监管奠定数据基础。
2.1 智能风机
智能风机,是能够自主感知、分析和决策的风电机组,是在风机上采用先进的状态监测、数据分析、决策支持、智能控制技术,使机组准确地感知自身状态和外部条件,优化调整自身以始终运行在最佳工况。
2.2 海缆诊断
海底电缆是海上风电场电能传输的关键部件,然而由于传输功率的变化、海底环境复杂、海洋昼夜温度变化、季节性的温差,以及捕鱼、航运和海底活动,海底电缆易于发生超温、锚害等事故,导致极大的损失。有必要实时监测海缆的温度和应力变化。
具体的监测方法,是借助海缆中的光纤线芯,采用光纤分布式传感新技术,判断电缆是否受损及周围环境是否发生变化,并对海缆异常进行报警和定位,保障海缆安全运行。
远距离海缆输电情况下,考虑到传输距离、空间分辨率、测量重复性的互相制约关系(这几个指标无法同时做到最佳),可在长距离海缆的两端采用双仪器配置,利用2根光纤组成环路,引入布里渊光时域分析(BOTDA)方法进行双端测量,并在后台整合并优化两侧仪器的测量重复性。
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