张凯 叶小广 李忠善 肖盛忠 王志东

[摘 要] 目前风力发电检修工作中存在风电场地域分散、设备状态难以掌握等问题。推进数字化检修模式作为解决这些问题的重要手段已经被国内大型风力发电企业越来越广泛地采用。本文通过分析数字化检修模式下一系列的关键问题，提出了推进数字化检修模式的意见与展望。

[关键词] 风力发电；数字化；检修模式

doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2018. 05. 034

[中图分类号] F273；TM614 [文献标识码] A [文章编号] 1673 - 0194（2018）05- 0080- 03

0 引 言

我国发电行业乃至整个能源行业都处在关键的转型阶段[1]。能源形式上，从传统的化石能源正逐渐向风能、太阳能、核能等能源形式转型。运维模式上，从传统的人力驱动、定期检修正逐渐向数据驱动、状态检修的模式转型。

风力发电作为重要的清洁能源发电形式，具有经济环保，可持续性强等优势，近年来在世界各地得到迅速的发展[2]。2016年底，我国风电累计并网装机容量已经达到1.49亿千瓦，稳居世界第一[3]，并保持着良好的增长态势。经过一定时间的探索与发展，风力发电已经进入到一个技术相对成熟，模式较为清晰的发展阶段。

大型风力发电企业管理的机组类型多、投运时间跨度大，机组采用的技术水平不一致，加大了实际检修工作的难度，主要体现在以下两个方面：①风电场及风电机组在地理上较为分散，在检修人员安排上存在困难；②大多数机组的报警原理未知，检修人员只能根据机组厂家的报警及相关提示安排检修，较为被动。

为解决以上两个问题，提高运维检修水平，国内众多的大型风力发电企业都在推进有利于集中管控与状态检修的数字化平台建设。本文将分析大型风力发电企业数字化检修模式的技术要点，并提出相应的建议与展望。

1 数字化平台

为解决风电场地域分散，管理运维不便的问题，各大型风力发电企业投建了远程集控平台，形成了区域化或者全国一体化的集控中心[4-5]。远程集控平台实时收集、储存风电场遥控、遥信、遥测等数据，包括机组运行数据、生产辅助信息、升压站监控数据等数据类型，实现设备远程监视、控制等功能。位于集控中心的值班人员借助远程集控平台开展生产工作，与检修人员配合完成机组日常的消缺与维护。

在集控平台的基础上，为了更加细致地了解设备健康、性能状态，在风电机组出现早期故障状态时及时检修并对机组发电能力进行监测与优化，协调运行人员与检修人员间的配合工作，优化备品备件管理，一些企業选择开发具有远程诊断、工单管理、备品备件管理等功能的配套系统平台，用以拓展数据在检修领域的功能。同时，为了增强报表可信度，降低人力填报各类报表的工作量，各个数字化平台在数字表单生成、自动发报、流程审批与统计管理等方面都进行了相应的设计。

总体上看，目前风力发电数字化平台的功能设计较为全面，对检修运维的各个环节均有对应的解决措施，已经形成了一定的数字化平台体系。

2 数字化检修模式关键技术

风电领域的数字化检修模式是利用数字化平台优化检修工作的新型运维方式，相对于传统的检修模式，应当结合数字化手段，通过管理、技术等多方面的创新，实现检修模式的整体优化。

2.1 数字化检修模式下的管理形式

我国目前的检修体系的特点是计划为主，结合日常消缺维护与事后检修处理。主要包括以下内容：①以纸质台账为主的设备消缺记录与设备资料管理；②备品备件的管理与机组的定检；③设备退出后的消缺、日常清扫、增加润滑油脂等的维护。

数字化检修模式的特点是通过集中监控、数据分析，掌握机组健康状态与发电性能，以针对性的异常状态消除为基础，结合机组日常消缺，对设备进行预防性维护。同时通过数字化表格、工单等手段，简化现场工作流程，减轻该部分工作的负担。

2.2 通用的风力发电机组故障诊断技术

机组类型多、所采用的机组技术路线不同是大型风力发电企业面临的一致问题。目前的风力发电机组报警逻辑、原理大多为机组厂家掌握，发电企业的检修人员只能按照报警内容与检修手册进行消缺，检修工作缺乏针对性，检修效果难以评估。结合机组原始运行参数、振动数据等对机组进行通用性的故障诊断与评估更有利于体现数字化检修的价值。

2.3 各个平台之间、人机之间的数据交互技术

数字化平台建设是一个不断补充、完善的过程，各个平台有自身的原始数据与结果数据，推进各个平台间的数据交互有利于避免重复投资，最大限度地发挥各个平台的功能优势，提升数据价值。同时应当注意到，数字化手段是辅助生产检修的工具，利用数字化优化检修模式的过程中必然涉及人机之间的数据交互，优化该过程将大幅提升检修人员的工作效率与数字化平台的可用性。

3 建议与展望

3.1 加快风电数字化检修平台相关标准体系的建立

数字化检修模式的基础是数字化平台的建设，在进行数据集成的过程中涉及诸多单位的配合。虽然行业有整体性的数据传输标准，然而一些生产辅助系统如CMS系统等的传感器安装，数据采集、传输、储存的规则与方式存在较大差异，各个厂家的风电机组在传感器测点安装数量、位置等方面也缺乏约束，在统一应用时存在一定障碍。建立数字化平台的建设规范与标准体系有以下内涵：①风场建设期各个功能模块所搭建的数字平台规范，如机组厂家主控系统、功率控制系统等；②各个平台应考虑数据交互的可行性与标准化。

推进标准化体系有利于实现数字化平台更多功能的拓展，有利于未来同更多能源互联网平台交互。应组织各方面的力量进行技术公关，依托现有标准体系，尽快实现风电数字化检修平台相关标准体系的建立。

3.2 革新考核指标，赋予检修运维工作新的内涵

数字化检修模式下的管理应更注意设备检修后的状态变化与设备间新的对标形式，数字化背景下，传统指标统计时难以完成的项目变为可能，应在传统考核标准的基础上利用数字化带来的便利，增加与研究新的考核指标，例如更全面的能量利用率评价方式、可靠性评价方式，包括检修前后的对比评价指标，例如功率曲线对比、机组故障频次对比。在管理上加强数字化分析手段与新指标的考核比重，结合检修效果进行考核。

同时，数字化的基础为数据的可靠性与质量，数字化检修管理应更将数据维护与消缺加入到日常消缺工作中。在新的背景下，数据已经融入到一线的生产任务当中，数据的可靠性同生产安全性、经济性息息相关，这丰富了现场运维的内涵，在进行检修运维管理的过程中，应注意到数字化带来的新变化，明确数据消缺的重要性与低位，具体实施时，可在现场班组设置信息化专工，与现场检修人员统一班组同时工作，要切实落实数据维护工作。

3.3 深度理解一线检修人员需求，研究更为合理的机组状态诊断算法体系

通用的故障诊断技术是风力发电领域数字化检修模式的技术关键，目前可以大致分为两种技术路线，一是基于基础原理故障诊断技术，如基于振动数据时、频域分析的机械故障诊断技术；二是基于数据与事件的故障诊断技术，如基于大数据算法的大部件寿命预测技术。不同的技术路线应以解决实际的检修需求为目标，在开展诊断技术研究的过程中，应深度理解一线检修人员的需求，用技术简化工作，通过技术进步促进管理闭环。这要求结合不同技术路线的优势，研究能在机组生命周期内的不同运行时期表征机组状态的诊断算法体系。

3.4 由生产阶段介入管理向全生命周期管理转型，加强对机组大部件与整体状态的监控

从目前的风电管理体系来看，建设和运维分属两个管理体系，在大多数的企业内部也是由不同的部门进行管理，建设期和运维期有不同的管理要點，要求行业整体改变管理方式并不现实，然而风电设备的诸多特性是由建设期决定的，比如机组所处的整体风资源环境、基础质量等，相对设备漫长的服役期，建设期所决定的特性往往影响到机组整体的发电表现与健康水平。

对机组进行全生命周期管理至关重要，可行的办法是在机组的各个周期内进行完整的资料整理并将其数字化，利用数字化平台对设备进行管理并进行完整的状态监控与持续的评估，以此提高设备检修效率并找准检修要点，可以从以下几点入手：①建设期的风资源分析结果、设备台账、故障手册、调试安装记录的数字化录入，做到统一出口、简单查询，提高现场人员对设备的了解程度；②机组后期的评估分析要深入结合建设期设备资料，对诸多电量折减因素进行核查，对不达标机组与设计时湍流较大机组进行重点关注；③建立数字化的机组检修记录与设备更换台账，结合机组状态，为后期的备品备件管理与状态检修提供依据。

4 结 语

推行数字化检修模式是促进风电行业健康发展、风电机组安全运行的有效手段。为了进一步发挥这种促进作用，需要从管理、技术等多方面着手，完善标准体系，研究先进的诊断算法，提升数字化检修模式的应用价值。

主要参考文献

[1]曾鸣，杨雍琦，李源非，等.能源互联网背景下新能源电力系统运营模式及关键技术初探[J]. 中国电机工程学报，2016，36（3）：681-691.

[2]World Wind Energy Association.The World Wind Energy Association：2014 Half-year Report[R/OL].http：//www.wwindea.org/webimages/WWEA_half_year_report_2014.pdf.

[3]王韬. 能源互联网背景下风力发电关键技术研究[J]. 电器与能效管理技术， 2017（17）：67-70.

[4]刘小杰， 李明辉， 樊立云，等. 风电场远程集控中心的设计与应用[J]. 内蒙古电力技术， 2011，29（2）：41-44.

[5]王海江. 基于大数据的新能源远程集中管控解决方案[J]. 科技展望， 2017，27（5）.