“解落三秋葉，能開二月花。過江千尺浪，入竹萬竿斜。”唐代詩人李嶠的詩形象表達出風的巨大威力。

風，作為自然界的一種現(xiàn)象，蘊含著驚人的能量，它既可以帶來極大的破壞，也能作為自然界的饋贈，被人類所利用。有人估計過，地球上可用來發(fā)電的風力資源約有100億千瓦，幾乎是全世界水力發(fā)電量的10倍，全世界每年燃燒煤所獲得的能量，也只有風力在一年內(nèi)所提供能量的三分之一。

一直以來，人類都沒有停止過向風要能源的腳步。從古代用風車來抽水、磨面，到二十世紀初期小型風力發(fā)電機出現(xiàn)，再到如今一排排雄壯的風力發(fā)電機屹立在廣闊的草原和海洋上，風能這種清潔無害的綠色能源正在受到越來越多國家的重視。

如今，在數(shù)字化轉(zhuǎn)型的大浪潮下，風能行業(yè)再次迎來了新變革和新機遇，如何綜合運用云計算、大數(shù)據(jù)、人工智能、5G等新一代數(shù)字化技術(shù)實現(xiàn)風能行業(yè)的新躍遷就成為當前行業(yè)最重要的趨勢。

基于此，江蘇未來智慧與浪潮合作，在江蘇濱海H3風電項目中對集控體系、邊緣計算、大數(shù)據(jù)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺等領(lǐng)域進行了一系列深入合作，為海上風力發(fā)電插上智慧的翅膀，讓風能行業(yè)真正走上一條可持續(xù)發(fā)展的智慧之路。

風電運維不能承受之痛

風能雖然是一種純綠色能源，但因為環(huán)境、氣候等因素，一直存在成本較高的困擾。過去風電有相關(guān)政策的扶持，不用過多擔心成本問題，隨著2020年風電開啟平價上網(wǎng)，風電價格與火電同價，風力發(fā)電降本增效就成為當下行業(yè)最為急切的需求。

在風能行業(yè)，運維水平的高低往往會對成本和效率有著最直接的重要影響。與陸地風力發(fā)電相比，海上風電的運維成本難度更大，成本通常是陸地風電的兩倍以上。江蘇未來智慧科技公司常務(wù)副總經(jīng)理宮照海介紹：“受到海上環(huán)境、氣候等因素，海上風電的運維具有窗口期，且很難執(zhí)行常規(guī)化運營。如果算上設(shè)備損壞期的電量損失，成本就更高了。”

除了受制于環(huán)境與氣候因素外，海上風電設(shè)備自身的數(shù)字化程度不高也是阻礙運營和運維效率進一步提升的關(guān)鍵因素。海上環(huán)境通常較為惡劣，對于各種設(shè)備的損耗往往比其他環(huán)境更高，設(shè)備損壞的概率也較高。

雖然很多風機設(shè)備都有 SCADA（Supervisory Control And Data Acquisition）系統(tǒng)，用于設(shè)備的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制，但只能收集風機的局部數(shù)據(jù)，有點像“盲人摸象”，對海上風電設(shè)備運行情況、環(huán)境等情況缺乏整體了解。

宮照海直言：“傳統(tǒng)SCADA系統(tǒng)本身并不具備預(yù)警和數(shù)據(jù)分析能力，只是把狀態(tài)數(shù)據(jù)采集回來;另外，SCADA系統(tǒng)并沒有其他傳感器的接入，比如螺栓的檢測與腐蝕、葉片的震動、塔底的傾斜等等數(shù)據(jù)一無所知。”

更加麻煩的是，當前很多海上風電運維執(zhí)行的模式依然是被動運維模式。這種模式通常是出現(xiàn)問題之后才去出海維修，缺乏精準的資源統(tǒng)籌規(guī)劃和安排，運維效率無法得到保障。如果遇到海上氣候惡劣，只能束手無策，眼睜睜看著電量損失持續(xù)增加。被動運維模式的缺陷讓海上風電一直受困于成本問題。

如何扭轉(zhuǎn)這種局面？現(xiàn)在看風電行業(yè)加速數(shù)字化轉(zhuǎn)型和智能化升級是必然之路。“海上風電需要加大云計算、大數(shù)據(jù)、人工智能等數(shù)字化技術(shù)綜合應(yīng)用，從被動運維轉(zhuǎn)向預(yù)警式服務(wù)的主動運維。”浪潮云計算與大數(shù)據(jù)產(chǎn)品線首席架構(gòu)師趙志祥如是說。

以集控體系構(gòu)建智能運維

風能雖好，但駕馭運維困難。

過去，一個風電場站約40臺風機，最多5個場站;現(xiàn)在發(fā)展趨勢則是大規(guī)模場站，規(guī)模可能達到幾千臺甚至上萬臺風機，一個風機要完整評估超過2000個監(jiān)測點，每個監(jiān)測點每時每刻都在產(chǎn)生數(shù)據(jù)，如果達到上萬臺風機規(guī)模，每天數(shù)據(jù)量將會是PB級增長，傳統(tǒng)集控運維管理模式和方法舉步維艱。

因此江蘇未來智慧與浪潮一起探索海上風電數(shù)字化轉(zhuǎn)型和智能化升級的過程中，深刻認識到建立基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)平臺的三層數(shù)字化集控體系的重要性。

根據(jù)風電運維云邊協(xié)同典型場景，三層集控體系猶如人的“眼、手、腦”：

端側(cè)設(shè)備恰似一雙智慧的眼睛

通過不斷采集各種數(shù)據(jù)，做到對設(shè)備運行狀態(tài)的全面監(jiān)控;

邊緣側(cè)站點則是一雙勤勞的手

運行算法和模型，實現(xiàn)降級自治，確保場站側(cè)各種設(shè)備的正常運行，同時進行臟數(shù)據(jù)清洗，有效降低傳輸帶寬;

集控中心就是一顆智慧的大腦

不斷訓練和迭代各種算法與模型，并且下發(fā)給邊緣側(cè)，實現(xiàn)云邊協(xié)同，進而全面實現(xiàn)海上風電的智能運維監(jiān)控以及高效精準運營。

首先，江蘇未來智慧與浪潮的思路是在感知層全面走向數(shù)字化，除了海上風機等各種設(shè)備進行全面數(shù)字化之外，還通過收集像空氣、溫度、環(huán)境監(jiān)控等多個維度的數(shù)據(jù)，進一步提升感知層的數(shù)據(jù)豐富程度，為集控中心體系建立構(gòu)筑堅實的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

比如在傳統(tǒng)SCADA系統(tǒng)基礎(chǔ)上，江蘇未來智慧增加了五類傳感器，包括海上升壓站視頻監(jiān)控、高清AI算法攝像頭、機器人等，然后通過SCADA系統(tǒng)和五類傳感器將海上風電所有數(shù)據(jù)集采起來，傳輸?shù)降焦I(yè)大數(shù)據(jù)平臺上，持續(xù)為各種運維預(yù)警模型提供數(shù)據(jù)養(yǎng)料。

在感知層具備強大的數(shù)據(jù)采集能力的基礎(chǔ)上，場站側(cè)集控中心的建立在整個集控中心體系中就至關(guān)重要。因為光每個風機就超過2000個監(jiān)測點，隨著場站側(cè)風機規(guī)模的不斷提升，對場站側(cè)集控中心的能力要求也越來越高，不僅需要在硬件平臺上滿足海上惡劣環(huán)境的需求，還需要在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)平臺上具備強大的數(shù)據(jù)處理和分析能力。

“浪潮為我們提供了很大的幫助，包括硬件設(shè)計、方案構(gòu)建等方面。”宮照海如是說。在雙方的聯(lián)合解決方中，江蘇未來智慧與浪潮根據(jù)海上復(fù)雜環(huán)境情況，共同打造了邊緣超融合“盒子”，在場站側(cè)集控中心的硬件層面起到了關(guān)鍵支撐作用。

除了硬件之外，浪潮的大數(shù)據(jù)平臺軟件為場站側(cè)構(gòu)筑了強大的數(shù)據(jù)處理和分析能力，由于場站側(cè)各種監(jiān)測點數(shù)據(jù)都是秒級產(chǎn)生，數(shù)據(jù)量極大，需要及時處理海量數(shù)據(jù)。因此采用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)分布式大數(shù)據(jù)平臺，構(gòu)建強大的數(shù)據(jù)分析能力十分關(guān)鍵。宮照海介紹：“很多監(jiān)測點數(shù)據(jù)都會在邊緣側(cè)計算節(jié)點進行處理，而不會實時上傳。”

趙志祥則認為：“海上風電場站側(cè)集控中心實際上要求邊緣站點提供整體的云數(shù)智能力，融合云計算、大數(shù)據(jù)、人工智能多種能力，與過去傳統(tǒng)的小虛擬化平臺有很大區(qū)別，其實是邊緣側(cè)的一次大變革，代表著未來邊緣側(cè)場景的應(yīng)用趨勢。”

在打造完智能化場站集控中心之后，下一步就是在陸地上建立區(qū)域的集控中心。區(qū)域集控中心猶如智慧的大腦，可以將三級集控中心在資源、算法、模型等層面進行聯(lián)動，讓智慧應(yīng)用快速分發(fā)、迭代。“未來智慧已經(jīng)研發(fā)了30多個預(yù)警模型，包括風機裝填、設(shè)備狀態(tài)、風機運行平臺、可用率計算等。在整個集控體系中，采用云邊協(xié)同的方式，算法模型在云平臺上構(gòu)建、迭代與分發(fā)。”宮照海透露道。整個集控中心平臺本質(zhì)上是一個集成的平臺，采取了開放的策略，可以持續(xù)吸納各種合作伙伴的設(shè)備與算法，讓平臺擁有持續(xù)進化的能力。

在建立完三級集控中心體系之后，讓運維和運營工作走向智能化。例如，根據(jù)設(shè)備健康診斷模型的判斷，對排查任務(wù)進行智能調(diào)度，對出海船只、次數(shù)、維修優(yōu)先級等進行智能優(yōu)化，進而降低檢修成本，提高整體運用的可用度和風場的可利用率。

“未來，場站側(cè)集控中心占比會越來越大，并且智能化程度也將持續(xù)提高。”宮照海最后表示。

數(shù)據(jù)計算產(chǎn)生“從云到邊緣”的變革

里夫金曾在《第三次工業(yè)革命》中預(yù)言，新能源技術(shù)和信息技術(shù)結(jié)合，將會產(chǎn)生新的能源體系，即能源互聯(lián)網(wǎng)，如今預(yù)言正在逐漸成為現(xiàn)實。

在大數(shù)據(jù)、AI、物聯(lián)網(wǎng)、5G這些數(shù)字化技術(shù)的加持下，以風電為代表的能源開發(fā)正在加速走向數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化，未來定會從風機運維、場站運營到區(qū)域管理等環(huán)節(jié)出發(fā)，通過云邊協(xié)同的方式來完成全棧式智能進化歷程。

分析當下數(shù)據(jù)爆炸的時代，75%的數(shù)據(jù)將來自邊緣，50%以上的數(shù)據(jù)需要在邊緣處理。例如用智能應(yīng)用代替人工監(jiān)管，防止危險的生產(chǎn)行為實現(xiàn)安全生產(chǎn);用邊緣算力輔助駕駛，果斷提升出行效率;憑借邊到邊的數(shù)據(jù)共享來提高使用效率等。就像如今風能行業(yè)的發(fā)展，正充分印證了這個觀點。網(wǎng)絡(luò)去中心化，計算和存儲下沉，貼近數(shù)據(jù)就近生產(chǎn)果斷成為未來趨勢，可以發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)計算從云到邊緣正在深刻改變我們的IT建設(shè)模式。

具體來說，以“如何做到數(shù)據(jù)的安全可靠，怎樣依靠本地設(shè)施進行降級自治，縮短關(guān)鍵反應(yīng)時延，同時有效降低傳輸帶寬成本等“為代表的復(fù)雜業(yè)務(wù)訴求，自然衍生了多樣化的IT基礎(chǔ)設(shè)施與之匹配。但歸咎一點，低成本、低耗能、高可靠的平臺成為了重中之重，解放人力、簡化運維、資源協(xié)同成為數(shù)據(jù)計算從云到邊的共性需求，也是未來企業(yè)助力行業(yè)發(fā)展所要積極努力的方向。

有人直言，所有行業(yè)在數(shù)字化時代都值得重新做一遍。正如江蘇未來智慧與浪潮合作，為風力發(fā)展綜合運用云、大數(shù)據(jù)、人工智能等數(shù)字化技術(shù)，讓行業(yè)獲得新動能，加速實現(xiàn)自身的升級與再造。

毋庸置疑，未來像江蘇濱海這樣的智慧風機有望更多地出現(xiàn)在廣闊的海洋上。

責任編輯：PSY