【中国华能】2023新能源数字孪生智慧运维——配网装备与运维前沿技术研讨会_66页_27mb

新能源数字孪生智慧运维总结

核心内容

新能源数字孪生智慧运维是通过数字孪生技术，结合多源异构数据、人工智能、物联网等技术手段，实现对新能源设备的预测性维护与智慧化管理。该技术能够对物理设备进行高保真建模，并实现与实体设备的闭环交互，为新能源运维提供数据驱动与模型驱动相结合的解决方案，提升运维效率和安全性，降低运维成本。

主要观点

• 数字孪生技术是实现新能源运维数字化、智能化的重要手段，具有高保真、实时演变、多物理场融合等优势。
• 预测性维护技术通过实时监测和智能分析，提前预测设备故障，实现精准运维。
• 新能源运维目前面临数据采集不充分、模型不完善、运维体系不健全等问题，需通过数字孪生技术实现突破。
• 数字孪生智慧运维体系覆盖从数据采集、模型构建、运维决策到远程交互的全流程，实现运维资源的优化配置和高效利用。

关键信息

技术创新点

1. 多通道、宽频域、可扩展的监测数据采集装置

   • 实现海上风浪涌等环境数据与风电场能量管理、设备监控、安全管控等系统的数据跨安全区接入。
   • 开发了海量多源异构数据无失真压缩与高效汇聚治理技术。
   • 首次构建了海上风电机组-场站-环境多维全景监测系统。

2. 风电机组跨尺度多物理场建模技术

   • 提出“低频动态机理建模+高频动态数据补偿”方法，实现高精度、低复杂度建模。
   • 建立涵盖叶片、塔筒、传动轴等多个子系统的数字孪生机理-混合半参数模型。
   • 设计了基于参数辨识和迁移应用机制的模型自适应修正技术。

3. 基于数字孪生的预测性运维技术应用

   • 开发了风电机组健康度评估、设备劣化预测、故障诊断等技术。
   • 实现了海上风电设备运行状态与数字孪生体的实时交互与同步验证。
   • 研发了基于LSTM、CNN等算法的功率预测及运维窗口期预测技术。

典型实施案例

• 华能浙江智控中心数字孪生智慧运维系统
  • 项目已在华能浙江分公司海上风电场示范应用，部署并测试。
  • 实现了安全、工程运维、运营三大主题，六项功能：智能安防、工程管理、资源分析、智慧运维、健康管理和性能提升。
  • 提升了海上风电运维的精准性和效率，初步验证了预测性维护的可行性。

八大体系建设

1. “集团—基地—场站”一体化运维体系

   • 实现集团统一管理体系与基地特色应用的融合。
   • 集中部署智慧运维中心系统，避免重复投资。

2. 风光火储输综合能源监管体系

   • 对接风、光、火、储场站及输电线路，实现多能源系统的精细化管理。
   • 数据流汇聚于企业生产管理与资产管理体系，实现企业业务流程全面管控。

3. 安全应急指挥体系

   • 实现人员与车辆定位、安全态势集中展现、安全事件预警与管控。
   • 采用北斗/GPS定位、高速无线网络、虚拟现实等技术，提升应急指挥效率。

4. 无人化场站智能监控体系

   • 部署无人机、巡检机器人、固定摄像头等设备，实现对风电机组、升压站、集电线路等的无人化监控。
   • 通过红外成像、音视频采集等技术，提升故障识别能力。

5. 设备精细化管理体系

   • 包括效能评估、故障诊断、故障预警、健康度监测、寿命预测等。
   • 建立全生命周期设备管理机制，涵盖开发、设计、建造、安装、运维等阶段。

6. 全生命周期管理体系

   • 实现从风光资源规划、基建现场管理、生产管理到项目后评价的全过程数字化管理。
   • 支持多源异构数据的采集、存储、检索和共享。

7. 经营环保协同发展体系

   • 包括气象预测、成本精细化管理、智慧交易中心、电力市场交易、碳资产管理等。
   • 实现经营与环保的协同发展，提升绿色运营能力。

8. 源网荷储一体化调度体系

   • 统筹风、光、火、储等多类型能源，实现互补调度与功率平衡。
   • 基于华能十大科技项目，开展科研成果的落地应用。

技术优势

• 数据层：实现多源异构数据的无失真压缩与高效汇聚传输。
• 模型层：建立多物理场融合的数字孪生体模型，提升模型的准确性和实时性。
• 应用层：实现预测性维护、智慧运维决策、远程专家交互等关键应用。

成果与应用

• 项目共获授权发明专利14项、实用新型专利9项、软件著作权9项。
• 已完成60项专利的撰写与受理，超额完成合同目标。
• 完成两项华能企业标准初稿编制：《海上风电场台风期安全管理导则》、《海上风电运维人员安防技术导则》。

成果鉴定

• 项目通过科技成果鉴定，认为其在海上风电数字孪生技术方面具有原始创新，处于国际领先水平。

总结

新能源数字孪生智慧运维通过多源数据融合、模型构建与优化、预测性维护等关键技术，解决了新能源运维中的数据不足、模型不完善、运维体系不健全等问题。该技术体系已在华能浙江分公司海上风电场成功示范应用，为我国新能源运维技术的智能化、精准化发展提供了有力支撑。