智慧海上风电场的定义、架构体系和建设路径

当人员落水后，救生衣AIS MOB设备(个人示位标)自动向AIS基站、卫星发送求救信号，系统收到求救信号后自动标记处落水人员在电子海图中的位置，实时发出报警警示，同时联动远距离光电设备功能，将摄像头自动对准落水位置，锁定落水人员， 确保第一时间及时展开救援程序。如图5所示。

针对没有安装或者没有开启AIS的船舶，可以借助近海雷达实现监测区内全天候、全方位、无盲区监控。雷达也可与光电设备联合，通过摄像头实时、自动跟踪进入警戒区内的船舶，摄像头自动定位转向威胁目标、跟随目标移动而实时调整摄像头位置，并显示实时视频画面并留影。

图5 人员落水监测示意图

4.3 运维智能管理

1）海上升压站环境监测与控制

对无人值守海上升压站，设置温湿度和压力自动化调节系统，实现对海上升压站暖通空调系统压力、温度、湿度的实时采集和处理，并根据相应逻辑对除湿机、空调、电动阀等设备进行自动控制，维持海上升压站压力、温度、湿度在设定范围；

构建电气火灾超前预警技术，实现剩余电流监测、电气绝缘老化实时监测和故障电弧监测，采用智能线型热点探测器，实时探测受热面大小，实现实时温度显示、温度超过设定值预警、温升速率预警，探测早期电气火灾隐患，实现从“报警”到“预警”跨越。

2）能效评估：开展场站风资源评估，结合功率预测系统的预测结果和能力管理设备的实时数据，评估风电场整体运行效果，开展风电机组间对比、可利用率和单机性能深度分析，促进风电机组性能提升、改造以及风电场运维优化。

3）风机调整

一机一控：通过风机本身的状态感知和智能调节，提升单台机组发电量。可采取的措施有：通过辨识风机SCADA数据中风机出力与风速、风向角存在对应关系，寻找“顶点”进而标定偏航对风偏差角度，以提升单台机组发电量；对传统风机，当风吹到风速仪和风向标位置时，机组才做出反应动作。机组反应滞后，载荷加大。可考虑引入激光雷达精确测风，探测叶轮前部200米左右的风速，机组可以提前根据风况做出最佳的反馈调节，从而降低机组载荷；结合风场实际风况，分析风场超出切出风速的风频，测算发电量增加的潜力，如发电量增加明显，则进一步评估风机载荷。通过调整控制策略，优化机组切出风速，提升单台机组发电量。

集群出力优化：风机集群在时间、空间、运行方式、预防性维护等维度上的配置，实现全场效益最优。可以基于风机运行的历史数据，通过数据挖掘技术，找出问题机组及其差异存在点，通过在线矫正、补偿，自动改善问题机组的运行性能；考虑风力机组安装时可能存在误差、一些核心部件性能会随着运行环境变量变化而发生改变，可以设置动态智能矫正算法，实现偏差自动矫正或最大功率自动追踪，实时响应由于制造安装过程中的细微偏差、或环境参量的变化，使风力机组的性能控制更加精准；可以持续开展风资源后评估，在风电场内选取少量代表机组，安装载荷测量设备，实时测量机组关键部件载荷，推算全场机组的载荷情况，在线估算每台风机的剩余寿命，掌握机组的健康状态，根据机组安全裕量动态调整机组控制，充分发掘机组发电潜力。

备件管理：恰当的备件管理能够适应海上风电场珍贵的可及时间，减少故障设备维修等待，做到因备件所耗用的成本小于该部件的故障停用损失。综合设备实时运行监测信息和预判的设备工况走向，分析预测未来备件需求，针对长期闲置的备件物资给出预警及处理意见，形成备件采购和储备规则以及预警规则。结合备件调配的周转成本分析，还可以针对性地建立区域级备件集中仓储管理。

5.集团监管

海上风电项目分布相对分散、集中管理难，在当前海上风电降补贴的背景下，风电运营商开始建设区域集控中心/集团数据中心，实现“远程集中监控、现场少人值守、平台数据共享、专业运维检修”的创新管理模式。

区域集控中心/集团数据中心，是在电力专用网络或运营商企业专线网络环境下，满足二次安全防护要求设立的远程集控系统。

横向来看，安全区Ⅰ(实时I区)和安全区II (非实时区II区)之间经硬件防火墙防护，生产控制(I、II区)与生产管理区(III区)之间安装正向物理隔离装置，生产管理区(III区)和internet网之间经硬件防火墙防护。

纵向上看，安全区Ⅰ和安全区II数据 通道两侧安装纵向加密装置，III区单独使用一条物理通道，通道网络通道两侧安装硬件防火墙。纵向通道可选用电力专线通道或运营商企业专线。

区域集控中心/集团数据中心挖掘各风电场子站的风机监控(SCADA)系统、风机辅控系统、电气一体化监控系统融合的业务数据中所蕴含的关键信息，提供安全可控乃至个性化的实时监测，结合海上风电大数据分析，实现生产过程监视、性能监测及分析、运行方式诊断、主要设备诊断及故障预警、远程维护指导，形成集团数据资产，形成“互联网+”电力技术服务业务。

6.结论

建设智慧海上风电场，实现海上风电场设备、资产的智慧化监控与管理，对提高海上风电场自动化水平和运维效率、降低运维成本、提高海上风电的经济和社会效益、提高抵御风险的能力具有重要意义。

论文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。

参考文献略。