施耐德電氣（中國）有限公司PBC市場部新能源行業經理趙天意：如何應用智能化電氣方案提升風電系統可用性

　　

 

　　趙天意：各位嘉賓下午好，感謝大家下午的時候跟我們一起交流關于智慧的電氣系統。其實我們知道風電現在已經從我們的成長期逐漸進入社會了。2020年我們要平價上網，未來3-5年其實整個風電市場發展必定是一個補貼逐步遞減的方式。風電未來發展的時候尤其當風電走向社會，走向我們所有平價之后，我們會發現我們對風電能源的要求，跟以往我們的補充能源甚至替換能源都有所不同，我們要求它更加成熟，更加可靠，我們要求它更加智慧，更加高效，這個是我們對風電提出的要求。

 

　　剛才施教授也提到過構成整個風電系統的電氣系統，其實是風電的可靠基石所在。電氣系統設備數量多、敏感度非常高、環節也關鍵，我們曾經把風電里面的低壓690伏系統形容為咽喉要道，無論是風電系統多么優秀，一旦這個咽喉要道有問題的時候整個風電的系統可靠性都要受影響。風電和光伏具有新能源一概的特性，偏遠、環境復雜，相對來說值班運行人員不會像傳統的火電、核電等非常專業和集中化，我們往往都是無人職守或者少人職守，而且會非常偏遠的去不定期的去巡檢，所以這些都是風電、光伏所遇到的挑戰，對電氣系統來說，尤其是數量最多的電氣系統來說，這其實對我們的挑戰更加大。

 

　　我們曾經做過統計，包括國內國外的使用環境都做過統計。風電系統這里大家看到的左邊圖顯示國外某個風電場從第二年開始，如果以第二年運維成本作為1的話，每年成本的上升幅度，我們也看見從第二年到第九年第一個七年上升幅度比較大，第九年到第十六年進入平緩期，但是第十六年到第二十年的時候又進入比較高故障的發生期。我們看到右邊圖顯示在風電系統之中我們電氣系統它的使用情況和它的故障率情況，我們也做過統計，其實據國內比較大型的開發商進行統計的時候，風電場相關系統故障率占整個風電故障率的，這里跟機械系統區分開，占整個風電故障率70%以上。這就意味著一大部分的停機，一大部分的運維，一大部分跟供電局電網進行扯皮的這些事情，很多都是由于電氣系統的一些故障率所導致的。因此我們所看到的就是怎么樣讓我們這個風電從少年走向成年，讓它更加成熟的去面對我們電網的變化需求，讓它更加成熟的去反饋天氣的變化需求，來形成整個協調，其實電氣系統是可靠性的一個基石。

 

　　它的故障率這么高怎么來提升？其實我們說我們也一直強調就是從電氣系統自身來說，我們包含各種各樣的元件、設備和系統，我們就整個壽命周期來看，監控、傳輸、判斷、處理是整個電氣系統在使用中的時候，提升可靠性既可以解決專業性的解決方案，與此同時智能化解決方案使整個效率更加高，整個動作和整個故障判斷更加精確，甚至包括整個遠程操作，自動合閘的概率或者效率更加高，就能夠大大提升我們全壽命周期的可靠性，這也是我在這次想要跟大家交流的主題。

 

　　上午王總監跟大家聊過施耐德新的三層架構，這個架構指得是用三層架構涵蓋起了整個電氣系統的生態圈，電氣系統生態圈我們可以看到這就是一個怎么樣構建一個智能化電氣的架構，包括現場也就是運維級，廠站級，變電站進行監控，總部級，其實我們所強調的是從下而上專業聚焦，這指得是一定要立足于現場運維解決現場的問題，從而提升整個系統的有用性和可靠性。剛才大家看到的是一個閉環，其實是從一個時間的角度上看到電氣系統的操作流程，但這里看到的是從空間的角度上描述一下我們從現場級到廠站級到總部級涉及到的智能化電氣系統。這里有一很關鍵的，就是首先它的基石來自于現場級，專業性體現在廠站級，最后體現在最上面的總部級的數據運用和數據分析，我們從這三個環節跟大家聊一下我們所收集的全球和我們的風電行業信息。

 

　　現場級，無論是雙饋還是直驅，風電和光伏一樣，都是低壓系統進行采集之后升入到中壓系統，這一系列關鍵元件在現場運維人員操作數量最多，也是導致電氣故障率相當高的環節之一。如果記得之前那個表格圖還記得其實在珠孔級別可能它的故障頻率比較高，但是導致停電次數并不高。所以說可以看到每一點上，我們需要具有什么樣的智能化的電氣系統？首先它必須是開放和兼容的，另外它必須是模塊化的，能夠主動或者被動去升級，第三它必須是一致性的，必須和我們的系統，我們的主監控系統，我們的總部應用系統進行兼容，當然最后一個很重要的，它必須是能夠自協調，而且可靠的，只有自協調可靠，我們才能像神經網絡一樣不斷地優化我們整個的電氣系統。

 

　　現場級的時候我們強調幾點，一是現場級的智能化電氣元件，我們要求在投入之前和投入之中選擇自選段，自選段意味著我們能夠基于當一個風電場剛投用之前能夠知道工作狀態，當風電場運行10-20年之后，我必須知道這里主電氣元件、主電氣設備它的工況如何，使用壽命如何，這樣在最大臺風或者在我們的整個發電周期之內，我們就能夠把停電損失降到最小，這個是我們在現場級需要有自選段的功能。

 

　　在自選段之外其實可以看到我們其實在運維之中，一個風電場的有效壽命在20-25年，在整個運維周期之中從檢測發電的參數到檢測狀況、報警和保護設置，這一系列運維檢測其實在不斷進行。我們可以用我們的移動運維，以后最終的發展方向一定是少運維、少維護，甚至無人職守，只是進行有人巡檢式的風電場和光伏電場的操作方式。我們的移動運維平臺就能夠幫助我們的人員確定我們在現場進行檢測維護，或者遠端進行監控的時候知道所有參數，而且第一時間掌握主要設備的運行狀態。

 

　　其實風電和我們的新能源特點由于是非常偏遠，所以環境惡劣導致它的故障難以避免，比如很多小動物，比如大型的雷暴或臺風，一旦出現危機的時候對風電遠程操作能力或者管理能力就有要求，這里也是現場人員比較擔心的一方面。這里在元件級別，設備級別我們必須了解這個事件，而且能夠交互的提供供電分析，就是一旦出現停電之后我們可以通過對話式的菜單一步一步告訴現場運維人員，即使他可能剛剛大學畢業，我們也能讓他實現精準和安全可靠的操作，而且能實現快速安全的可靠連接，這個危機管理就能夠最大程度的避免風險，提升發電的可靠性，這也是現場智能的環節所在。

 

　　大家也知道風電現在我們整個的壽命周期成本要求非常高，對一個系統來說，它的計量、保護、診斷和維護這些都是我們遇到的一系列的課題。對元件和設備來說，一次投資到位肯定不現實，能不能像我們的手機或像我們的一些智能終端一樣，可以先放整個元件在現場，在未來的時候通過不斷地升級，軟件升級來使它具有越來越多的功能，而不用對硬件進行改造，這也是對我們智能元件的要求。因為對電氣系統來說最重要的三個功能就是計量、保護、診斷、維護，這三個功能都可以在內置在智能化的電氣設備內部，使我們在未來有需要的時候，一開始購置的時候可以采用最基本功能降低我們的成本。在收益率比較好的時候，在未來3-5年可以不改變任何硬件，從然間級別對它進行升級。我們只要通過然間來打開相應的網關，打開相應的功能就能實現整個智能升級維護，所以現場級別我們所看到的如何通過智能性的電氣系統來提升風電場的可靠性大有可為。

 

　　廠站級這個級別我們比較強調的是安全性和操作的準確性，所以可以看到廠站級其實可以從風機到升壓站到總部，這里比較關鍵的其實是不同的安全級別的設置，我們曾經聊天的時候開玩笑地說過，遠端能用手機把風電場全部停掉，那這個能源系統的安全非常脆弱。所以說對一個智能化系統來說，我們在強調智慧的同時千萬要注意其安全性，施耐德所有的內部都具有安全可靠性，包括全線控制，安全保護等一系列都通過三級密碼設置來提升整個互聯的可靠性。

 

　　具體到了總部級之后，其實它是對數據流，對信息流的一個管理，數據流和信息流體現出來的是從發電預測、運行、資產到整個市長的管理，如果詳細化來說可以看到我們從整個設備終端、優化電力生產、管理設備運行這一層次其實可以把所有的信息從我們的現場級到廠站級一直到總部級，將所有大數據合在一起來進行一個自由化系統，施耐德是全球最大的電氣檢測系統的供應商，同時在低壓配電，中壓配電系統都有全面解決方案，包括風電場的管理系統。

 

　　智能化電氣系統不僅能夠幫助我們提高可靠性，同時還能最大程度的節省我們運行成本，提升用戶和人員的安全性，安全性考核指標對我們大型的業主來說是非常關鍵的，同時對很多的到現場沒有專業人員，他的能力提升，防糾錯工具也是體現出智能電氣系統對我們整個的改善作用。

 

　　施耐德電氣其實在整個的風電系統包括低壓、中壓、關鍵電源，關鍵電源其實很重要，在海上風電，在高溫風電應用非常多，所以品質如一，智能互聯一直是我們的口號。

 

　　施耐德其實最后我們希望我們的風能能贏，希望用智能化的方案來引領整個系統可靠性提升，然后用品牌和品質的解決方案幫助我們合作伙伴，包括我們的業主、設備制造商一起走向可持續的行業發展，讓行業盡早成熟。好，謝謝大家！