中央紀委國家監委網站 王雅慧
圖為如東H14海上風電場的風機及海上升壓站平臺。（資料圖片）
圖為如東H14海上風電場的工作人員通過智能化管理平臺對風電場進行監測分析。（資料圖片）
12月19日，江蘇近海海域，一臺臺嶄新的「大風車」在海風中徐徐轉動，白色的葉片與藍色的大海相映成趣，標誌著國內又一座數位化智慧型風電場——中國綠髮江蘇如東H14海上風電場已全面完工，開始併網發電。
所謂智慧型風電場，顧名思義，就是像人一樣具備感知能力、分析能力，乃至決策能力的風電場。在大數據、雲計算、物聯網、人工智慧等新興技術的支撐下，風電場不僅有敏銳的「五官」，更有聰明的「大腦」。
作為國內首個全生命周期數位化智慧型海上風電場，H14海上風電場從前期規劃設計、工程建造到後期運維，整個過程均實現了數位化和智能化，並創造了國內海上風電行業首個「超視距」微波通訊系統、國內首個基於北鬥定位的人員跟蹤和落水輔助救援系統等多個國內第一。
隨著我國經濟社會邁入高質量發展，清潔低碳的新能源已然成為未來能源產業的發展方向。智慧型風電場的出現，為新能源發展帶來一種智能高效的全新模式。如東H14海上風電場正式運行後預計年上網電量5.6億千瓦時，每年可節約標煤約17.6萬噸，減排二氧化碳46.6萬噸。
具有感知力的風機
「大風車」是風電場的標誌，也是發電的主力設備。海上風電場一般建在離岸數公裡乃至數十公裡外的海上，風機分布分散，既要保證24小時不間歇運轉，還要應對海上變幻莫測的環境挑戰，維護起來並不容易。
過去，風電機組沒有感知力，遇到外來狀況不會應對，而智能風電場的一個重要特點，就是賦予了風機自主感知、分析和決策的能力，使機組能準確掌握自身狀態和外部環境，進行自我調整，始終保持最佳工作狀態。這種會感知的智能風機，進一步提升了海上風電場運行的可靠性和安全性。
如東H14海上風電場共有50颱風電機組，每一臺都能聽會看，可感可控。這種感知能力，源於分布在機組上的各種先進傳感器。
「傳感器對風電機組所處的環境、狀態、行為進行全方位、深層次的獲取。通過豐富的數據獲取，為智能風機的管理和控制提供準確有效的數據輸入。除常規的風速風向、溫溼度、振動等傳感器之外，風場還安裝了葉片振動監測系統、傳動鏈振動監測系統等各類智能傳感器系統。大規模傳感器的應用，構成智能風機的眼睛、耳朵和神經感知末梢，實時傳輸著風電場的各項身體健康指標。」如東H14海上風電場檢修班長王均平負責風機的維護，他告訴筆者，通過傳感器實時收集數據，運維人員不僅可以實現對風機的事後故障處理，還可以實現事前的預測調整。
「我們結合海洋氣象分析系統，根據精確到每一颱風機的風速、溫度、風向等實時氣象信息及氣象預報，對每颱風機的當前及預測功率進行設定，根據風場的環境變化實時、科學地調整風機狀態。」王均平表示。
筆者了解到，目前，如東H14海上風電場約有上萬個傳感器，形成了一個完整的神經網絡系統。除風機外，風電場還對另外三個海上設備——風機基礎、升壓站和海纜進行了監測。海纜通過其自帶的光纖作為傳感器，可以實現對纜表溫度狀態、纜芯溫度狀態等的實時監控，同時設定海纜左右500m內為安全警戒區，一旦船舶進入，會立即告警，運維人員也可以通過後臺系統直接對船舶進行通話，實現全方位監控。
讓數據會「說話」
數據是風電場的重要戰略資產，也是決策依據。如東H14海上風電場場長裴波表示：「對一個智能型風電場而言，智能的系統只是手段和框架，真正靈魂是數據。脫離數據的智能化只能是空中樓閣。正是基於這個理念，如東H14海上風電場在規劃和建設的時候就重點考慮了包括生產實時數據、海洋氣象數據、船隻通航數據等在內的各項數據接入。」
在如東H14海上風電場，遍布風場的上萬個測點每天都將各項數據傳送給陸上集控中心，同時，網際網路也會實時提供氣象、海象等各類公共數字資源。這些數據中，藏著風電場當前及未來運行的各種規律、各項問題，如何把這些問題分析出來，形成有用決策，是關鍵所在。
「如東H14海上風電場是『有思想、會思考』的風電場，這種思考能力在於對數據的處理應用，而不僅僅是對於數據的採集。測點已經把數據信息貢獻給我們了，我們需要能吸收到這些信息，並加以應用。比如將風、溫度等各方面的數據結合起來，來推斷這個設備可能會出現什麼狀況以及風電場未來的一些效益。這是我們理念的領先之處。」如東H14海上風電場的設計單位——華東勘測設計研究院的工程師袁建平表示。
有人形象地將風電場對數據進行分析應用的過程稱為「讓數據『說話』」。為了實現這個功能，設計人員為風電場設計了一個智能「大腦」——智能化管理平臺。
袁建平介紹：「風機等設備將數據傳輸給智能化管理平臺之後，平臺會對這些數據進行『清洗』、梳理、分析，通過數據模型進行數據應用，形成了看得懂的結論，對未來可能發生的故障進行診斷判斷，為決策提供幫助，使海上風電場從被動運維轉向防患於未然的主動運維。」
具體來說，數據中臺以項目海洋氣象數據、設備監測數據等關鍵數據為核心，完成數據的統一匯聚，安全存儲，為海量數據的快速處理和價值挖掘奠定基礎；一體化協同採集平臺通過系統集成優化，實現全站信息的統一接入、統一存儲和統一展示；而基於大數據分析的運維決策平臺則通過對設備、氣象、發電量等的數據分析，形成專家知識庫，構建風電場健康度算法模型，分析損失電量原因、評估低效風機，實現預防性維護，降低運維成本。
最能凸顯「智能」二字的，是這一平臺不僅能夠提前發現或預判一些可能發生的問題，還知道如何對相關設備發出的告警進行處理，這讓風電場有了一個自我防衛的能力。此外，平臺還像人的大腦一樣，具備學習能力，可以隨著時間的積累越來越成熟。
可視化的三維數字風電場
如東H14海上風電場是國內首個全生命周期數位化智慧型海上風電場。如果將風電場比作一個人，「全生命周期」就是一個人的一生。
對此，如東H14海上風電場副場長郭禎作了更專業的解釋：「一個風電場的全生命周期包含了規劃設計、工程建設、風電場運維三個階段，我們這個風電場之所以稱為國內首個全生命周期數位化智慧型的海上風電場，是因為我們用數位化、智慧化的方式將這三個階段有機串聯在了一起，實現了項目工程科學建設、發電提前預測預判、統一運行監控、統一調度指揮、統一數據管理等目標。」
與陸上風電場相比，海上風電場具有不佔用土地資源、風速更高等眾多優點，但建設的技術難度也更大，建設成本一般是陸上風電場的2-3倍。為了更好地實現智慧型風電場的建設，如東H14海上風電場的設計建造單位從建設之初就運用了數位化的先進理念和技術。
如東H14海上風電場是國內第一個基於BIM技術的數字孿生海上風電場。BIM技術的優勢在於可視化。
筆者了解到，以前，建設方拿到施工圖紙，只能看到各個構件信息的二維平面繪製，其真正的構造形式就需要建設人員去自行想像了。而在如東H14海上風電場的建設階段，工作人員將風電場所有設備進行了數位化標識，構建出風電場三維數位化模型，最終將物理風電場完全以數位化形態呈現，同時利用VR、AR等技術建立出一個虛擬的海上風電場3D演示系統。
通過三維時空展示，如東H14海上風電場實現了人員、船隻、質量、進度、安全等的可視化管理，這種管理不僅在建設時期可以更加精確地規劃施工組織設計及資源配置，在之後的運維期也可以實現風電場的安全管控。
少人化、無人化成為趨勢
風電場大多地處偏遠，在日常運營維護中效率低且安全性不高，利用數位化技術可以有效提高風電場工作效率，減少人員投入。有專家表示，未來，少人化乃至無人化將成為智慧型風電場的發展趨勢。
針對海上環境複雜、海上升壓站平臺無人值班的特點，如東H14海上風電場在一些主要區域設置了智能巡檢。「我們利用現有的監測裝置，通過對各監測點、監測數據的有機融合與分析，實現了對重要設備、關鍵部位運行狀態的實時遠程監測。後期增設無人機、巡檢機器人加以輔助，實現了風電場的無人巡檢、智能巡檢。」如東H14海上風電場主值班員任雲鶴表示。
在移動通信技術和智慧型手機基本普及的今天，移動應用也成為智能型風電場中不可或缺的運維方式。在如東H14海上風電場運維人員的手機APP裡，筆者看到了一個個實時在線的監測數據。任雲鶴說：「現在，空間上的距離已經不是問題。我們把涵蓋工程建設、運行管理、日常管理全生命周期的功能通通納入到這部小小的手機中，凡是電腦上能看到的，手機上也都可以實時查詢。就算是人在家裡，各種在線監測數據還有風機實時運行狀態都一覽無餘。」
更便捷的是，這些移動應對可以針對不同權限的用戶，實現從建設期到運維期各項業務的分類操作管理、交互通信及數據報表生成。
「通過手機APP，我們可以在風電場現場通過掃描風機、電氣設備的二維碼，進行設備檢修，包括現場開具電子票、缺陷單等等，極大方便了我們日常的運檢工作。」如東H14海上風電場值班員王嘉樺說。
在安全保障方面，如東H14海上風電場安裝了「超視距」微波通訊系統以及基於北鬥定位的人員跟蹤和落水輔助救援系統。
袁建平介紹：「以前，我們出海離岸五公裡後就失聯了，什麼信號都沒有。陸上集控中心不知道工作人員在哪個位置，工作人員也無法跟陸上集控中心進行溝通和對接。現在，微波通訊系統可以把信號從陸上向海裡延伸50公裡。北鬥技術可實現人員的高頻位置發送，在有工作人員落水情況下還能為管理者提供快速救援方案。」
「數位化、智能化技術大大減少了人員投入，目前海上風電場除了必要的檢修人員外，其他的基本不需要了。」袁建平說。