《2018企业数字化能力调研报告》及企业自测工具发布
物联网技术在新能源行业中的应用
2019-02-01  来源:CIO发展中心

本文由CIO发展中心根据金风慧能新能源软件及数据产品线总经理 宋建军在“CIO发展中心亦庄分舵2018年终论坛 -- 走进金风科技”活动演讲整理

消费升级和体验为王的驱动下,对于清洁能源的利用探索,已经成为了聚焦技术和资本的重要领域。在互联网时代,越是技术密集型的业务,越需要IT的大力支持。金风慧能技术有限公司是金风科技属下的子公司,主要聚焦技术的开发和服务等业务。在CIO发展中心亦庄分舵2018年终论坛会议上,金风慧能软件及数据产品线总经理宋建军,分享了金风慧能对于物联网技术的应用专题。

宋建军认为,IT行业的新技术、新应用频繁出现,本身彰显了IT行业蕴含的创新特性,同时,IT的最终价值,是不断的将新技术,应用于业务并实现增值。因此,本次演讲,也是沿着从技术出发、介绍通过物联网技术解决的业务问题的主线展开。

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金风慧能新能源软件及数据产品线总经理 宋建军

一、新形势下新能源运营管理面临的挑战

在当前的新能源市场,风电、光伏、储能、水电等都是最重要的能源形式,也是金风慧能面向业主提供的业务内容。在多年的业务开拓中,金风慧能不断探索市场和技术,随形势的发展变化,总结出了新能源运营管理中面临的挑战,主要在三个方面:

第一,多种能源形式的统一管理:多投资商形成了多种能源形势,如光伏、储能、微网项目,怎样纳入统一管理中,是个逐步的过程。

第二,资产效益挖掘:新能源行业经过多年的发展,沉淀了很多资产,拿风电举例,目前全国装备了10万以上的风机机组。随着沉淀资产的增多,如何提高效率、降低故障率,挖掘更多的收益,成为行业性问题。

第三,数据驱动的转变:新能源行业在运行过程中,积累了大量的数据,如何挖掘数据的价值,是当前存量资产需要解决的问题。

二、风电高效生产运营的三大趋势

集中化:由原来单电场的运营向区域集中化运营转变。除了资产外,需要将人、设备、物资、配品配件、耗材等监控起来,并将其所产生的数据汇聚起来。目前,很多大型投资商都在通过建设集中视频监控系统、集中运维系统,如国家电投计划在2020年建设40个区域生产运营中心,龙源、华润均实现三级监控信息化管理模式,地方民营等投资商企业,也在尝试建设集控信息化系统。

共享化:将资源、内容平台化共享,能降低对前端运维人员的数量和能力要求,如以前每个现场有值班人员,检修人员,备品备件集中,数据的集中,集中后就可以做资源共享,以前10人现在2人,以前10个备件,现在5个就可以;通过技术手段,经验共享,能增加收益,发挥协同效应。

智能化:应用先进的技术手段(风电物联网、大数据、人工智能等),洞察风场玄机,预测潜在风险,自动优化解决,持续提升精益化管控能力。

综述,有数据后才能进行智能化,有集控上了以后,运行一段时间,才能进一步进行智能化的应用,通过历史数据可以进行预判,要做智能化,管理模式要调整。集控具备了,后面的才能上去。

三、物联网技术的应用

1、风电物联网的理解

通过物联网将行业内的人、设备、物资和数据连接在一起,并能够对这些数据进行统一分析和处理,从而达到实时了解设备运行状态、人员工作情况、预测设备的潜在故障等业务目的,从而大幅度提高资产的收益率和运行成本。

目前,金风的集中监控中心,已经将分布在全球的2万多台风机机组进行关联,并将数据全部上传至金风私有云,实现对于资产的统一管理。

2、物联网模式带给运营商的效益

物联网模式对于运营商将会带来巨大的收益,借用案例和数字来说明:

国内某区域采用一体化智慧运营体系,集中调控、统一运维管理模式,在运维成本优化、电量提升方面效果显著。(8个风电场,装机113万千瓦):

集控投入:约1000万元。

成本节约:185人减少了58人,薪酬减少约846万。

高级应用效益提升:基于预警的主动预防性维护,发电量损失降低19%,约增加电费收入610万元/年;实现了集控、生产运行、预警等系统与现场检修人员、技术支持人员的高度融合、协同;初步计算1年可以收回集控建设成本。

3、物联网技术的风电资产管理解决方案的核心价值

主要存在与四个方面:

场群集中监控,区域服务共享,实现风场无人值班、少人值守的运营模式,人员数量大幅降低;在数据集中以后,借助大数据分析方法,以智能故障诊断、大数据预警为核心的预防性维护,确保风机的健康高效运转;通过运行状况,建立指标体系,通过体系来洞察损失电量因素,精准提升发电量可利用率(PBA),以数据驱动,实现端对端的场群绩效管理;基于场群的集中功率预测和能量管理,构建虚拟电厂,优化运维策略,运筹智慧能源交易。

4、金风物联网平台架构

金风的物联网平台架构,主要包含4个业务目标、5个应用+两大平台,涉及三个层面:

业务目标:统一的生产调度指挥、智能故障诊断、资产全周期管理、运营分析与决策。

应用服务:支撑业务目标的实现,主要包含5个应用,设备的集中监控(SCADA Sever),全国的集中功率预测(PF Server)、资产管理系统(AM Server)是风电行业的针对性的办公自动化解决方案、设备健康管理(SPHM Server)能够提前预判设备的运行状况并预先解决、业务智能(BI Server)通过指标体系,找寻业务效率的提升点。

基础层:主要包括两个大的平台,能源物联网平台(IoT)和共享大数据平台,支撑应用层的关联和数据管控。

金风科技的物联网平台架构,每个板块有其建设的内涵和逻辑,下面逐一展开分享。

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5、物联网平台(IoT)

做物联网平台,金风已经有了10年以上的时间了,目前已经实现了多种功能,站在电网的角度,从发电侧、输配电侧、负荷侧,都有了相应的案例,在发电侧,针对风电、光伏、储能,智能微网、水电都可以做到协议的适配和监控系统的建设;在负荷侧,对于水务、能效的监控有相关的应用。

金风的物联网平台,能源网关设备能够提供强大的数据接入能力,如能接入的风机种类,包括国内外二十多个主流机型的私有和公有协议(含:金风、Veatas、GE、Gamesa、西门子、华锐、东汽、远景、上汽、海装、湘电、联合动力等),并能够快速部署和应用;接入国内外主要光伏逆变器、终端盒设备的数据接入,并能够快速部署应用;支持国内全部主流厂家设备,如南瑞、南自、四方、许继等;支持国内外主流微网及储能设备监控,储能类型包括:锂电池、钒液流、飞轮、超级电容等;类智能表计设备,智能终端设备;支持的协议包括Modbus-TCP/RTU、IEC101、IEC102、IEC104、IEC61850、DTL645、OPC、FTP等,并构成了标准的协议库。

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6、大数据服务平台

在业务的早期,金风只有几百台机组,每年产生的数据有几个G,最多到T级别,随着业务规模的扩大,目前接入集中监控平台的机组有2万多台,数据量以T计,因此,传统的关联数据库无法满足业务数据量的需要。

针对于IOT物联网平台,金风自己开发了大数据平台,主要在于解决三方面的问题:

为集控、健康管理、业务智能等业务系统提供平台支撑,满足大容量数据的存储。

金风本身具有多种预警模型,能够提前发现设备存在的问题,需要处理的数据量巨大,因此,大数据平台提供分布式大容量存储和高性能计算能力的问题。

通过自开发,平台具有一定的提供简单快速的数据探索和建模的能力。

7、集中监控

这是5大应用系统中非常重要的一个版块,集中监控系统建成以后,通过调度电话、视频监控、消防监控、大屏展示,能够实现跨领域、多类型设备的集中监控,包括风机、光伏、变压站、变电站、风机、电网、图像的监控,设备统一告警,升压站专项集控与二次安防,用户定制报表,标准领域模型&统一数据仓库。

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8、移动APP

很多的监控、资产管理、预警信息都可以在移动行进中完成,并实时推送预警信息和数据,与后台专家实时交互,并记录整个维护过程,跟踪完结工作任务。移动APP主要包括移动监控系统、工单信息、实时交互、处理反馈、知识沉淀等功能。

9、智能巡检解决方案

正如开头所述,运用技术的最终价值,在于解决业务开展中的需求,实现降本增效。金风科技凭借无线、图像监控、无人机方式和移动解决方式等,形成了智能巡检解决方案,来实现风电场管理的无人化、远程资产管理。

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智能巡检解决方案融合了集控、资产管理、视频安防(入侵检测)、移动巡检、无线覆盖、远程支持、无人机巡检等多项技术,提高智慧电厂巡点检效率和精度,降低运维成本。