新一代智慧風電系統技術應用案例

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新一代智慧風電系統技術應用案例iPACOM 新一代智慧風電系統技術應用案例，東方電氣風電有限公司牽頭多家合作單位，率先自主開發出了一套基於邊緣計算的智能感知及智能管控一體化系統—iPACOM系統。

目錄

一、背景

該系統以CPS作為設計理念支撐，通過將風機設計、控制、測試、信號處理、物聯網、數據分析、機器學習、方法優化、信息化等技術實現跨專業深度融合，建立集控和數據融合體系，打破系統孤島，實現全風場數據融合和實時互通，實現各系統功能互補和能力共享，實現對整個流程和多維異構數據的收集、匯總、解析、排序、分析、預測、決策、分發、反饋和執行，形成適用於工業大數據的風電行業數據最全的基礎框架體系。

2020年1月9日，國家發改委和國家能源局聯合發布《關於積極推進風電、光伏發電無補貼平價上網有關工作的通知》，明確指示風電行業平價上網的時代即將到來。

iPACOM新一代智慧風電系統，結合工業互聯網和創新的智能風電體系架構，可提高風力發電機組產量和效率，降低設計、運營和維護成本，從而實現降本增效，為風電運營商在平價時代創造新的機會。

二、應用案例

2.1項目概述

2018年12月，iPACOM系統首次在西南某風電場正式投入運行。該風場容量共計50MW，裝備東方風電25台雙饋型山地低風速機組，年平均滿發等效小時數為2000小時。

iPACOM通過技術實現創新：

使用故障預測與健康管理（PHM）的方法論，和基於工業大數據的智能分析方法，實現對風機核心部件的預測性維護，提升風電裝備的可用率和發電小時數；

決策閉環架構先進性，工業大數據和邊緣計算有機融合，通過風機邊緣端進行數據清理和數據規約，以及智能算法前置部署運行，在風場端進行數據集中管理，集中建模，集中調度，中心+邊緣的方式實現更快速精準的人工智能算法控制；

數據預處理前置和處理算法分布式，降低後期大數據處理的工作量，提升準確度和效率；

風機控制、數據採集、前置智能算法一體化，在技術上更好的實現算法應用。

預測性維護、故障預診與診斷、風機功率預測、電網智能調度、風電智能控制、維護排程優化，對提高電網調峰能力、提升風機效率和可靠性、增強電網接納風電發電的能力、改善電力系統運行安全性與經濟性有巨大的意義。

2.2 主要效益

據2019年的風場統計數據顯示，全場發電量增發685萬度，較2018年同期提升8.8%，直接收益超過300萬。機組可利用率提升0.4%，耗電量降低20%，而故障停機時間更是較2018年降低51%！這些數據在iPACOM系統不斷更新升級後，在2020年取得了更大的提高。

三、技術要點

本架構從前端數據採集、處理和控制閉環，到數據安全傳輸，再到後端協控，數據和服務挖掘，提供多樣的增值服務都體現了系統架構的先進性。

3.1、 算法機端下沉

iPACOM系統風電場本地部署，實現與 「雲、管、邊、端」的泛在電力物聯網體系架構融合。智慧系統產品化，數據屬於業主， iPACOM以邊緣計算結合霧計算、雲計算模式，層層處理分析，為能源互聯網提供高質量、結果導向、架構規範的規約數據，助力於本項目智慧能源建設與投產應用。

3.2、 閉環體系

智能模型參與機組實時控制和風場運營，建立系統「3S」閉環。在風電場本地，實現3S閉環體系：「S1:智能算法-控制閉環」、「S2:智能算法—運營閉環」、「S3:智能算法—服務閉環」，使人工智能真正落地。

3.3、 iPACOM系統全面助力平價上網

獨有的智能提效算法，進一步提升全場發電量。

通過單機智能適應、集群的智能控制，結合關聯智能算法最大限度提升能量可利用率，充分挖掘風場出力極限潛能，實現整場發電量提升。iPACOM具備20項智能發電量提升先進功能。

高頻和多維度數據融合，實現更精準部件診斷和預測

通過智能感知和毫秒級數據融合，實現風電機組大部件設備精準診斷和預警。

全國首家通過一次調頻認證系統

有機融合網源數據與風場數據，實現風電場有功無功功率的精準控制。具備對電網頻率、電壓變化的快速響應能力，提升風電的電網適應性。

以事件驅動的預測性運維體系

改變傳統的基於「事後維修」的維修策略，實現基於預測性維護的「基於狀態的維修」。通過對機組運行狀態數據監控，結合在線監測平台和在線預警平台，預測機組將有可能發生的故障，推測發生故障的時間再運用智能化運維排程、自動工單、遠程自動升級、移動檢修方案等實現風機停機時間最短、運維成本最小的運維方案，降低全生命周期運維成本。

先進架構保障風場網絡與數據安全

系統網絡搭建滿足現行國家及行業標準（《電力二次系統安全防護規定》）的要求，嚴格劃分功能區域實現風場生產安全I、II區與III區之間的硬件隔離，並採用數據加密手段，外網端口白名單管理手段，提供完整的網絡安全保護。系統將主要業務與算法均部署在風場。風場數據及中間結果所有權均屬於風場業主。同時對數據進行權限管理、數據加密、數據熱備份等策略保證數據的安全。

權威認證

鑒衡認證中心認證，國內首個獲得權威技術評估認證風電智慧系統。

助力5G+智慧風電

利用5G網絡和邊緣計算能力，以智慧風機為核心，東方電氣iPACOM智慧風電系統提供風機全生命周期智能管理核心服務。

四、應用前景

作為全球最大的風電市場，中國2020年風電新增併網容量為71.67 GW，累計達到281GW。援引中國農機工業協會風力機械分會《中國風電後市場發展報告（2019-2020）》數據，預計到2022年底，我國風電累計併網容量將達到2.88億千瓦，併網5年以上機組將達到1.64億千瓦，占總併網量的58.3%，風電存量市場催生了巨大的後服務市場，僅是直接可見的運行和維護市場預估將達到100億元的規模。

iPACOM系統可實現運維管理的精細化、智能化，智能技術的應用也可以不斷的成長並應用在更多的裝備領域，其中的實時數據採集、通信、處理和決策集成系統還可向其他加工裝備、各種應用領域輻射，提升我國製造業的價格優勢和產品競爭力，從而產生巨大的經濟和社會效益,讓能源更加清潔，讓風力發電為社會帶來更多的綠色能源，讓人類共享發展成果。