新一代智慧风电系统技术应用案例

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新一代智慧风电系统技术应用案例iPACOM 新一代智慧风电系统技术应用案例，东方电气风电有限公司牵头多家合作单位，率先自主开发出了一套基于边缘计算的智能感知及智能管控一体化系统—iPACOM系统。

目录

一、背景

该系统以CPS作为设计理念支撑，通过将风机设计、控制、测试、信号处理、物联网、数据分析、机器学习、方法优化、信息化等技术实现跨专业深度融合，建立集控和数据融合体系，打破系统孤岛，实现全风场数据融合和实时互通，实现各系统功能互补和能力共享，实现对整个流程和多维异构数据的收集、汇总、解析、排序、分析、预测、决策、分发、反馈和执行，形成适用于工业大数据的风电行业数据最全的基础框架体系。

2020年1月9日，国家发改委和国家能源局联合发布《关于积极推进风电、光伏发电无补贴平价上网有关工作的通知》，明确指示风电行业平价上网的时代即将到来。

iPACOM新一代智慧风电系统，结合工业互联网和创新的智能风电体系架构，可提高风力发电机组产量和效率，降低设计、运营和维护成本，从而实现降本增效，为风电运营商在平价时代创造新的机会。

二、应用案例

2.1项目概述

2018年12月，iPACOM系统首次在西南某风电场正式投入运行。该风场容量共计50MW，装备东方风电25台双馈型山地低风速机组，年平均满发等效小时数为2000小时。

iPACOM通过技术实现创新：

使用故障预测与健康管理（PHM）的方法论，和基于工业大数据的智能分析方法，实现对风机核心部件的预测性维护，提升风电装备的可用率和发电小时数；

决策闭环架构先进性，工业大数据和边缘计算有机融合，通过风机边缘端进行数据清理和数据规约，以及智能算法前置部署运行，在风场端进行数据集中管理，集中建模，集中调度，中心+边缘的方式实现更快速精准的人工智能算法控制；

数据预处理前置和处理算法分布式，降低后期大数据处理的工作量，提升准确度和效率；

风机控制、数据采集、前置智能算法一体化，在技术上更好的实现算法应用。

预测性维护、故障预诊与诊断、风机功率预测、电网智能调度、风电智能控制、维护排程优化，对提高电网调峰能力、提升风机效率和可靠性、增强电网接纳风电发电的能力、改善电力系统运行安全性与经济性有巨大的意义。

2.2 主要效益

据2019年的风场统计数据显示，全场发电量增发685万度，较2018年同期提升8.8%，直接收益超过300万。机组可利用率提升0.4%，耗电量降低20%，而故障停机时间更是较2018年降低51%！这些数据在iPACOM系统不断更新升级后，在2020年取得了更大的提高。

三、技术要点

本架构从前端数据采集、处理和控制闭环，到数据安全传输，再到后端协控，数据和服务挖掘，提供多样的增值服务都体现了系统架构的先进性。

3.1、 算法机端下沉

iPACOM系统风电场本地部署，实现与 “云、管、边、端”的泛在电力物联网体系架构融合。智慧系统产品化，数据属于业主， iPACOM以边缘计算结合雾计算、云计算模式，层层处理分析，为能源互联网提供高质量、结果导向、架构规范的规约数据，助力于本项目智慧能源建设与投产应用。

3.2、 闭环体系

智能模型参与机组实时控制和风场运营，建立系统“3S”闭环。在风电场本地，实现3S闭环体系：“S1:智能算法-控制闭环”、“S2:智能算法—运营闭环”、“S3:智能算法—服务闭环”，使人工智能真正落地。

3.3、 iPACOM系统全面助力平价上网

独有的智能提效算法，进一步提升全场发电量。

通过单机智能适应、集群的智能控制，结合关联智能算法最大限度提升能量可利用率，充分挖掘风场出力极限潜能，实现整场发电量提升。iPACOM具备20项智能发电量提升先进功能。

高频和多维度数据融合，实现更精准部件诊断和预测

通过智能感知和毫秒级数据融合，实现风电机组大部件设备精准诊断和预警。

全国首家通过一次调频认证系统

有机融合网源数据与风场数据，实现风电场有功无功功率的精准控制。具备对电网频率、电压变化的快速响应能力，提升风电的电网适应性。

以事件驱动的预测性运维体系

改变传统的基于“事后维修”的维修策略，实现基于预测性维护的“基于状态的维修”。通过对机组运行状态数据监控，结合在线监测平台和在线预警平台，预测机组将有可能发生的故障，推测发生故障的时间再运用智能化运维排程、自动工单、远程自动升级、移动检修方案等实现风机停机时间最短、运维成本最小的运维方案，降低全生命周期运维成本。

先进架构保障风场网络与数据安全

系统网络搭建满足现行国家及行业标准（《电力二次系统安全防护规定》）的要求，严格划分功能区域实现风场生产安全I、II区与III区之间的硬件隔离，并采用数据加密手段，外网端口白名单管理手段，提供完整的网络安全保护。系统将主要业务与算法均部署在风场。风场数据及中间结果所有权均属于风场业主。同时对数据进行权限管理、数据加密、数据热备份等策略保证数据的安全。

权威认证

鉴衡认证中心认证，国内首个获得权威技术评估认证风电智慧系统。

助力5G+智慧风电

利用5G网络和边缘计算能力，以智慧风机为核心，东方电气iPACOM智慧风电系统提供风机全生命周期智能管理核心服务。

四、应用前景

作为全球最大的风电市场，中国2020年风电新增并网容量为71.67 GW，累计达到281GW。援引中国农机工业协会风力机械分会《中国风电后市场发展报告（2019-2020）》数据，预计到2022年底，我国风电累计并网容量将达到2.88亿千瓦，并网5年以上机组将达到1.64亿千瓦，占总并网量的58.3%，风电存量市场催生了巨大的后服务市场，仅是直接可见的运行和维护市场预估将达到100亿元的规模。

iPACOM系统可实现运维管理的精细化、智能化，智能技术的应用也可以不断的成长并应用在更多的装备领域，其中的实时数据采集、通信、处理和决策集成系统还可向其他加工装备、各种应用领域辐射，提升我国制造业的价格优势和产品竞争力，从而产生巨大的经济和社会效益,让能源更加清洁，让风力发电为社会带来更多的绿色能源，让人类共享发展成果。