2024新能源智慧光伏风电场应用功能

2024新能源智慧光伏风电场应用功能目录TOC\o"1-2"\h\u324701智慧风电场 3141761.1风电场无线网络覆盖 3318571.2智能巡检-风机智能巡检 337511.3智能巡检-无人机智能巡检 3275081.4智能感知-传动链振动监测系统 4132251.5智能感知-塔筒晃动及基础不均匀沉降监测系统 5134171.6智能感知-叶片振动监测系统 516661.7智能感知-螺栓监测系统 5127661.8智能控制-激光雷达智能控制系统 6119701.9智能控制-智能偏航控制 7203211.10智能控制-偏航对风矫正 7110291.11智慧安全-智能门禁 853621.12智能生产-智能单兵（远程专家支持） 8326021.13智慧决策-智能排程 8110932智慧光伏电场 9318052.1光伏电站无线网络覆盖 919672.2智能生产-智能穿戴系统部署（智能单兵） 9135142.3智能生产-设备健康预警管理 1085302.4智能生产-智能光伏巡检 1065632.5智能巡检-升压站智能感知巡检 11273012.6智能巡检-视频监控及无人机系统 11119522.7智慧安全-智能门禁 11201052.8智慧决策-智能排程 12142133系统简介 12

智慧风电场风电场无线网络覆盖由于风场风机分布较广，部分机位移动或者电信网络不能覆盖，故考虑建设风电场无线网络系统，实现风电场所有风机端的网络无线覆盖，给信息系统提供数据传输通道，并承载移动应用。（利用哪些技术；网络安全方面措施补充）无线网络覆盖利用风电场每条集电线路中风机与升压站、风机与风机之间现有光缆的空余纤芯，在升压站及每台风机处部署一台交换机，从升压站到每台风机端搭建一个办公网络系统。无线网络系统建设应满足系统可靠性、系统安全性、可扩展性、高性能及经济性原则。智能巡检-风机智能巡检在风机内合理布设2个可见光和红外一体的摄像头，2个360°可旋转的是可见光的摄像头,4个固定式可见光摄像头，利用智能感知摄像头和智能识别终端，充分利用缺陷检查、位置状态、红外测温等智能图像识别技术，实时获取安全作业生产、关键设备外观及环境等情况，利用智能分析单元开展边缘计算，分析各类异常情况并实时告警（还应具备火灾预警，提供检修维护建议及防范措施），实现风机安全智能感知。智能巡检-无人机智能巡检无人机智能巡检系统考虑车载式，以适应风电场地域广阔，飞行距离远，飞行历时长等特点，无人机智能巡检系统具备场内集电线路和叶片的缺陷识别和红外测温功能。具体缺陷识别和红外测温内容见表。（线路覆冰检测，具备告警功能）无人机智能巡检系统缺陷识别和红外测温内容序号项目内容1集电线路铁塔/杆塔1.标识牌损坏、缺失；2.连接螺栓损坏、缺失、锈蚀；3.塔材变形、缺失；4.鸟窝；5.水泥T接杆焊接部位锈蚀；6.塔基回填土是否缺少。绝缘子及避雷器1.绝缘子串连接处是否缺少M销钉；2.绝缘子固定螺栓缺陷识别；3.绝缘子的污闪识别；4.避雷器底座连接螺栓是否松动；5.接线夹是否开裂、松动。金具及防震锤1.金具挂线点开口销钉是否开口；2.铜铝过渡线夹是否开裂；3.防震锤掉落和移位。导线、电缆及光缆1.架空光缆破损及异物；2.导线破损及异物；3.终端杆塔至箱变高压侧电缆连接是否松动；4.终端塔电缆封堵是否脱落；5.引下线是否松动。红外测温终端塔、耐张塔、转角塔、分支塔及避雷器接线夹温度监测；接续金具温度监测；导、地线连接金具温度监测。2叶片1.叶片开裂、雷击、腐蚀、结冰、脱层等异常现象；2.叶尖、叶身接闪器安装是否牢固，有无发黑、腐蚀、雷击等异常现象。3塔筒锈蚀、脱漆、鼓包等外观检查智能感知-传动链振动监测系统风力机组是典型旋转设备，绝大多数故障都是与机械运动或振动相密切联系。传动链振动监测系统能够持续、有效监测风力发电机组传动链在运行过程中的振动及相关信息，后台诊断分析人员（或系统）通过数据计算、分析，判定设备运行状态（正常或者异常），并对异常机组及时给出状态调整方案（维护或者维修），确保机组运行在最佳状态。（诊断分析应由系统完成，同时相关基础数据应备存，供系统学习修正和技术人员核算，满足流程智能化）系统的最终目标是通过监测关键部件的运行状态，对出现缺陷的部件，做到尽早发现、充分识别（故障部位、故障类型、故障程度），趋势管控。避免恶性事故的发生，减小不必要的经济损失。智能感知-塔筒晃动及基础不均匀沉降监测系统塔筒的质量问题和基础微小的的不均匀沉降量将引起塔筒倾斜，机舱、轮毂、叶片发生较大的水平偏移。塔筒的开裂、变形、基础环松动、基础严重地的不均匀沉降，将引起风机发生明显的倾斜，甚至诱发倒塔事故的发生。一些特殊的地质、气象因素往往会诱发机组的基础发生倾斜和不均匀沉降，风场有必要对机组的不均匀沉降量和塔筒的倾斜角度进行连续在线监测，以实时获得基础的不均匀沉降量及塔筒的倾斜角度，为机组的安全运行提供保障。可以通过检查倾斜角度来换算出塔筒刚度变化，进一步更直观的监测塔筒的结构变化，为塔筒安全保驾护航。（利用哪些技术）智能感知-叶片振动监测系统风机叶片是风力发电机组的关键组成部件之一，叶片健康是整个风力发电机组安全可靠运行的前提。由于风机运行自然环境严酷，叶片承受各种复杂交变的应力耦合作用，不可避免的会出现结构损伤等问题，易发生各种安全隐患，造成重大的经济损失。叶片雷击及开裂会改变叶片的刚度，叶片结冰会改变叶片的质量，叶片振动监测系统可以根据叶片的频率变化判断叶片的状态。（利用哪些技术）智能感知-螺栓监测系统螺栓载荷在线监测系统主要构成分为：传感器、数据采集单元、系统服务器及监控机。通过安装在目标螺栓端部的传感器、数据采集单元，实时采集、计算、显示目标螺栓载荷动态。结合风机运行判断目标螺栓的健康状态。（利用哪些技术）智能控制-激光雷达智能控制系统激光雷达智能控制技术，通过把先进的激光测风传感技术和智能风机控制技术相结合，解决了传统风机一直以来在对风的感知和智能控制上的先天不足：与传统风机的只有当风吹到叶轮上之后才能感知风能和风载所不同，该技术为风机装上“慧眼”，能够提前精确地感知机组前方的风速、风向等流场信息及其变化，并将该信息引入整机控制，使得机组能够提前感知，并做出最优的响应动作，大幅降低机组载荷，有效地优化发电量，提升机组在恶劣风况下的稳定性和适应能力，提升机组安全性，降低潜在的质量成本。激光雷达布置在机舱顶部，采用方形布置的四根激光视线，不受叶轮遮挡影响，从根本上消除了转动部件对设备可靠性、测量偏差以及信号通信等各种失效可能的影响，实现提前感知并精确预测复杂风况变化，通过自动控制智能变桨，增加发电量的同时有效降低机组关键部件载荷，提升机组的稳定性和适应能力。利用激光测风雷达对前方来流风域进行提前感知，并将解析重构得到的风速、风向、湍流等信息，引入机组的实时控制中，通过机组适时地响应和主动动作，使其始终完美匹配来流风变化与波动--提前感知、顺势而为，进而大幅降低机组载荷、提高机组的稳定性和安全性。恶劣风况是机组极限载荷的主要来源，并且常常引起机组振动增加、过速停机等故障。激光雷达可以预知叶轮前入流的信息，利用恶劣风况识别算法，可以使机组对即将到来的极端风况提前做出响应，平稳过渡极端风况，减小甚至消除恶劣风况的影响，降低载荷的同时还可以提高机组运行稳定性，大幅提高机组安全性。雷达智能控制技术所采用的高精度激光测风雷达，相比传统的测风手段大大提升了测风的精度，降低了由于测风误差带来的发电量损失；能够识别不同风况的先进偏航控制，使得风机能够长时间处于最佳的风能捕获状态，优化发电量；而将提前和准确测量的来流风引入实时控制，提升了机组控制跟踪的准确度，更好地控制转速和变桨，从而优化风能吸收效率；同时再结合恶劣风况控制技术和尾流控制技术，可以进一步减小恶劣风况以及尾流引起的发电量损失，从而优化机组和整个风电场的发电量。智能控制-智能偏航控制通过获取当前风机偏航对风偏差和当前功率输入，计算偏航对风偏差矫正后机组获得的额外发电提升和在此偏航过程中损耗发电量的关系，制定不同的偏航控制策略，以确保机组在低风速尽可能少偏航，以减少机组损耗；在过渡段偏航系统尽可能敏感，使机组尽可能对风，提升机组出力；在高风速段，降低对风向偏差的敏感性，减少机组偏航频次，降低在大湍流工况下由于频繁偏航可能带来的机组载荷增加。智能控制-偏航对风矫正因叶片零刻度标错、制造工艺差异、季节气候变化、风场特定风况、尾流影响以及人工对零偏差等，都可导致风机运行的最小桨距角不是风机最佳出力的最优桨距角，并且人工检查难度较大也不利于大规模周期性校正工作。场级协同控制优化系统的智能偏航对风矫正功能，可通过机组运行的历史数据快速确定机组当前的最佳对风角度，提高机组的对风精度，增强机组的捕风能力。智慧安全-智能门禁系统通过人员权限管理、开锁授权等方式实现一把智能钥匙打开本人权限范围内所有的非防误操作类锁具，且开锁人员、时间等信息可追溯。系统权限包括用户管理、锁具信息录入、查询统计、开授权票、钥匙管理、图形管理、客户端管理、厂站定义等。操作记录查询可选择操作人、时间段、设备名等方式对操作记录数据进行查，智能锁具管理系统钥匙中同时也保存操作记录追忆数据，永久保存。可以与工作票、操作票、巡检任务关联，自动授权相关人员在作业时间打开相应门柜的权限，防止走错间隔和扩大工作范围。智能生产-智能单兵（远程专家支持）以智能眼镜为承载工具，实现现场运维人员解放双手、实时定位、SOS紧急呼叫、应急指挥、实时远程协助指导、三方会商等功能，降低运维成本，提升风电场运维人员工作效率。在监控中心部署智能呼叫中心，可在大屏、PC端、智能手机实时显示集团、区域风电场运维人员定位信息，通过通讯录与现场运维人员进行实时消息、语音、视频交互。智慧决策-智能排程结合已有的数据源，将发电设备实时数据、生产工单数据、告警信息、气象信息、功率预测信息、人员分布信息等多维信息，集中管理，多维分析，形成最优化工单排程列表，尽可能在考虑环境、人员因素下缩短人员等待时间、提供备件准备方案、缩短巡视检路程。一线员工无需大量现场经验，只需按照系统任务权重列表执行，就可达到省时省力、高效经济的工作状态。通过集控系统提供的实时运行数据及生产管理系统提供的工单数据，结合大数据集中式功率预测提供的气象数据、现场风机和升压站地理分布，人员实时位置、车辆GPS定位数据等多维数据，实现风电场运维任务智能排程。结合故障，缺陷，预警，定期工作等多维数据，形成设备状态多维提醒、设备故障分级提示、生产工单序列推送等智能业务场景，达到“无人值班、少人值守、集中监控、状态检修”的管理目标。智慧光伏电场光伏电站无线网络覆盖结合光伏设备分布广、占地面大等特点，建设5G或LTE技术的无线网络系统，实现站内光伏阵列区域的网络无线覆盖，给信息系统提供数据传输通道，并承载移动应用。智能生产-智能穿戴系统部署（智能单兵）在场站内合理布设智能感知双目终端和智能识别终端，充分利用缺陷检查、位置状态、红外测温等智能图像识别技术，实时获取安全作业生产、关键设备外观及环境等情况，利用智能分析单元开展边缘计算，分析各类异常情况并实时告警，实现场站安全智能感知（含智能眼镜2套）。（AR技术远程指导、维护、培训运用）智能生产-设备健康预警管理利用人工智能、大数据和云计算技术，通过对设备数据、运维数据、环境预测数据进行收集、存储和深度挖掘，建立预警算法，实现光伏设备健康隐患的提前报警，减少发电量损失。通过健康管理平台与客户生产管理系统打通，实现工单的闭环管理，帮助客户实现从被动的故障后维护向主动预防性维护的转变。设备健康管理预警类型设备类型健康隐患预警光伏设备失效诊断集中式逆变器失效直流汇流箱失效直流汇流箱支路失效组串式逆变器失效组串式逆变器支路失效低效预警直流汇流箱支路低效组串式逆变器支路低效直流汇流箱功率低效组串式逆变器发电低效集中式逆变器组件覆尘低效组串式逆变器组件覆尘低效直流汇流箱支路遮挡低效组串式逆变器支路遮挡低效采集&通信异常预警集中式逆变器通信异常直流汇流箱通信异常组串式逆变器通信异常光伏子阵通信异常直流汇流箱支路电流采集异常组串式逆变器支路电流采集异常环境监测仪数据采集异常智能生产-智能光伏巡检以移动终端、智能设备、智能算法为基础，形成现场移动巡检和远程智能巡检相融合的智能巡检解决方案，与少人/无人值守的区域运检模式高度契合。通过SCADA、图像、红外、声音等技术手段对现场的各种设备进行实时监测和控制，代替原先人工方式的升压站巡检和光伏区巡检工作，并能够实时记录下来巡检过程中的设备图像、状态、声音等数据。通过在线巡检大幅度降低电站巡检的工作量，实现远程智能巡检。（基于虚拟电站、视频图像识别）智能巡检-升压站智能感知巡检通过物联网、三维建模等新技术的深度应用，达到环境感知，实现光伏区、变电站安全生产管理，甚至改变传统的操作、监护安全管理模式。工作内容主要包括：系统数据收集、系统部署和操作培训。（视频图像识别技术）智能巡检-视频监控及无人机系统建设无人机智能巡检系统，基于系统平台建立适用新增项目的无人机运用功能，通过掌握并分析光伏组件故障分布特点，针对故障率高的区域加强无人机自动巡检，同时优化缺陷定位和导航精准度，提高消缺效率。 提取项目光伏区智能视频监控功能成果，优化方案并应用于光伏区域，拓展现场火灾防控和生产设备安全管控范围，确保防范措施有效落实。智慧安全-智能门禁系统通过人员权限管理、开锁授权等方式实现一把智能钥匙打开本人权限范围内所有的非防误操作类锁具，且开锁人员、时间等信息可追溯。系统权限包括用户管理、锁具信息录入、查询统计、开授权票、钥匙管理、图形管理、客户端管理、厂站定义等。操作记录查询可选择操作人、时间段、设备名等方式对操作记录数据进行查，智能锁具管理系统钥匙中同时也保存操作记录追忆数据，永久保存。可以与工作票、操作票、巡检任务关联，自动授权相关人员在作业时间打开相应门柜的权限，防止走错间隔和扩大工作范围。智慧决策-智能排程结合已有的数据源，将发电设备实时数据、生产工单数据、告警信息、气象信息、功率预测信息、人员分布信息等多维信息，集中管理，多维分析，形成最优化工单排程列表，尽可能在考虑环境、人员因素下缩短人员等待时间、提供备件准备方案、缩短巡视检路程。一线员工无需大量现场经验，只需按照系统任务权重列表执行，就可达到省时省力、高效经济的工作状态。通过集控系统提供的实时运行数据及生产管理系统提供的工单数据，结合大数据集中式功率预测提供的气象数据、现场设备地理分布，人员实时位置、车辆GPS定位数据等多维数据，实现风电场运维任务智能排程。结合故障，缺陷，预警，定期工作等多维数据，形成设备状态多维提醒、设备故障分级提示、生产工单序列推送等智能业务场景，达到“无人值班、少人值守、集中监控、状态检修”的管理目标。系统简介序号名称内容简介单位备注1.1智能基础-无线覆盖系统风电厂无线覆盖套需有环网光纤备用芯，单场20台估算1.2智能巡检-风机智能巡检在风机内合理布设智能感知双目终端和智能识别终端，充分利用缺陷检查、位置状态、红外测温等智能图像识别技术，实时获取安全作业生产、关键设备外观及环境等情况，利用智能分析单元开展边缘计算，分析各类异常情况并实时告警，实现风机安全智能感知。套默认网络已通，带宽符合。

每台风机安装6个智能摄像头，2个红外、4个固定、2个旋转可见光。5种定制算法，3台服务器，1台GPU服务器，两个外部系统对接，20台风机估算。实际价格可根据时许需求估算，如需使用轨道机器人等特殊情况需评估。1.3智能巡检-无人机智能巡检（1）无人机智能巡检系统具备风机叶片、塔筒、输电通道及升压站场区内设备的缺陷识别和红外测温功能。

（2）自动图像识别；自动充电、换电；巡检全过程自动化，自主巡检飞行、精准降落、数据自动导入、分析，生成巡检报告。

（3）采用最新工业级无人机，能够适应严苛的工作环境，具备电磁干扰、低温作业、高温作业及风雨沙尘等恶劣环境下作业的能力。套一个无人机1个摄像机，一个机场1.4智能感知-传动链振动监测系统在风电机组（主轴、发电机等）关键位置安装振动加速度传感器，通过位于机舱内的数据采集单元，实现监测参数的采集、调理、转化及预处理。预处理信号经由风机网络返回升压站后台服务器进行处理。主要通过监测各主要部件的故障频率，识别传动链运行状态及故障发展趋势，为实现传动链状态检修提供数据支撑；套1.5智能感知-塔筒晃动及基础不均匀沉降监测系统（1）塔筒实时晃度位移量

（2）基础不均匀沉降量

（3）塔筒刚度圆分析图（可获得静态刚度圆及最大动态刚度圆）

（4）塔筒晃动波形套默认网络已通

单场20台风机估算，一台服务器1.6智能感知-叶片振动监测系统叶片雷击及开裂会改变叶片的刚度，叶片结冰会改变叶片的质量，叶片振动监测系统可以根据叶片的频率变化判断叶片的状态。套1.7智能感知-螺栓监测系统螺栓载荷在线监测系统主要构成分为：传感器、数据采集单元、系统服务器及监控机。通过安装在目标螺栓端部的传感器、数据采集单元，实时采集、计算、显示目标螺栓载荷动态。结合风机运行判断目标螺栓的健康状态。套1.8智能控制-激光雷达智能控制系统利用激光测风雷达对前方来流风域进行提前感知，并将解析重构得到的风速、风向、湍流等信息，引入机组的实时控制中，通过机组适时地响应和主动动作，使其始终完美匹配来流风变化与波动--提前感知、顺势而为，进而大幅降低机组载荷、提高机组的稳定性和安全性。套1.9智能控制-智能偏航控制通过获取当前风机偏航对风偏差和当前功率输入，计算偏航对风偏差矫正后机组获得的额外发电提升和在此偏航过程中损耗发电量的关系，制定不同的偏航控制策略，以确保机组在低风速尽可能少偏航，以减少机组损耗；在过渡段偏航系统尽可能敏感，使机组尽可能对风，提升机组出力；在高风速段，降低对风向偏差的敏感性，减少机组偏航频次，降低在大湍流工况下由于频繁偏航可能带来的机组载荷增加。套1.10智能控制-偏航对风矫正场级协同控制优化系统的智能偏航对风矫正功能，可通过机组运行的历史数据快速确定机组当前的最佳对风角度，提高机组的对风精度，增强机组的捕风能力。套1.11智能安全-智能门禁&钥匙&锁具系统SKALLite系统通过人员权限管理、开锁授权等方式实现一把智能钥匙打开本人权限范围内所有的非防误操作类锁具，且开锁人员、时间等信息可追溯。采用RFID的锁具编码技术及双无技术的手持终端设备，相比于现在的门禁系统，省去了施工过程中的电缆铺设工作，大大降低了施工难度，更能适用于风场内对各种锁具的管理。套单个场站计算，80套智能锁具，含系统，不含额外系统对接所需费用。1.12智能生产-设备健康诊断智能设备健康管理持续监测设备（特指风机）的健康状况，预测和预防设备故障和不良运行表现。同时可以通过设备健康管理平台，对设备故障、SCADA告警、状态监测CMS报警等信息，统一进行管理和分析，进行任务调度，而且可与生产管理系统无缝对接产生工作单，完成业务闭环管理，从而实现降本增效的目的。系统主要包含设备健康隐患预警服务和设备健康管理平台服务。套单场站需要15个模型，可以中心端和边缘端布置。1.13智能生产-远程专家&单兵可穿戴系统智能单兵以移动设备为承载工具，实现集控中心对现场运维人员解放双手、实时定位、SOS紧急呼叫、应急指挥、实时远程协助指导、三方会商、历史运维记录查询等功能，降低运维成本，提升风电场运维人员工作效率。在客户监控中心部署智能呼叫中心，可在大屏、PC端、智能手机实时显示集团、区域风电场运维人员定位信息，通过通讯录与现场运维人员进行实时消息、语音、视频交互。套单场站至少配备3套智能眼镜，1.14智能管理-智慧风电移动应用APP业务系统移动APP模式套需跟应用配合开发1.15生产管理系统生产管理系统可与生产运行监视系统无缝集成，推荐最佳维修方案，降低运营过程中的检修成本。打造标准化管理体系，实现技术规范、作业标准、“两票三制”等业务标准化管理；构建“规范管理、流程协作、过程监督”的信息管理平台，加强过程监督，确保安全生产。加强检修和维护的安全管理，减少安全隐患，减少故障带来的损失，同时系统提供标准的数据接口方式满足和其余系统之间的数据转发。套价格为较高业务量估算，实际价格应根据已有基础，以及工作范围，定制计划需求量，对接系统数量等因素详细定制。1.16智能管理-智能物资仓储统筹管理风电场物资供应，实现物资出入库及盘点智能仓储、备件需求预测。设计仓储信息化系统，实现与生产运营管理系统的无缝链接，建设现代化智能物资管理平台，实现可视化、条码管理、智能化。套1.17智能决策-智能排程系统智能排程系统，结合已有的数据源，将发电设备实时数据、生产工单数据、告警信息、气象信息、功率预测信息、人员分布信息等多维信息集中管理，多维分析，形成最优化工单排程列表。尽可能在考虑环境、人员因素下缩短人员等待时间、提供备件准备方案、缩短巡视检路程。一线员工无需大量现场经验，只需按照系统任务权重列表执行，就可达到省时省力、高效经济的工作状态。套一个场站估算或者区域中心端统一使用2.1光伏电站无线网络覆盖结合光伏设备分布广、占地面大等特点，考虑建设5G无线网络系统，实现站内光伏阵列区域的网络无线覆盖，给信息系统提供数据传输通道，并承载移动应用。套2.2智能生产-智能穿戴系统部署在场站内合理布设智能感知双目终端和智能识别终端，充分利用缺陷检查、位置状态、红外测温等智能图像识别技术，实时获取安全作业生产、关键设备外观及环境等情况，利用智能分析单元开展边缘计算，分析各类异常情况并实时告警，实现场站安全智能感知套（含智能眼镜2套）。2.3智能生产-设备健康管理利用人工智能、大数据和云计算技术，通过对设备数据、运维数据、环境预测数据进行收集、存储和深度挖掘，建立预警算法，实现光伏设备健康隐患的提前报警，减少发电量损失。套2.4智能生产-智能移动应用集合移动监测、工单信息、移动巡检、处理反馈、知识沉淀等各种功能的便捷支撑系统，兼顾各级管理和作业需求，实时掌控第一手电场运营状态及数据，提升运营和管理效率，实现智慧运营套2.5智能生产-智能光伏巡检