中國工業報記者 余娜
海拔1200米的漣源龍山,地處湖南省湘鄉、邵陽、新邵交界,是遠離縣城50多公里外的偏遠山區。這里,山路蜿蜒,彎道急促,道路兩旁叢林密布。半山腰上,25座風機以“幾”字行依次排列,風機葉片隨風轉動,咿呀作響。
3月25日,從湖南省長沙市出發,驅車2個半小時,中國工業報記者來到被譽為“南國藥都”的漣源龍山,實地探訪大山深處一座智慧化風電場。
五凌電力新能源分公司湘中維檢中心運維管理人員朱城向記者介紹,漣源龍山風電場于2017年開始建設,2018年4月實現并網發電,2023年1月啟動智能化改造,實現了少人(無人)值守生產管理模式。
此前,風電場運維人員長期在艱苦的環境下工作,物資運輸主要依賴定期車輛補給,甚至在大雪封路時,人員需要肩挑物資、負重前行。
如今,在幾十公里外的湘中維檢中心,值班人員已能通過數字顯示大屏,實現遠程集中監視,密切關注包括漣源龍山風電場在內的7個場站的設備狀況。一旦設備發出警報,運維人員便能迅速進行遠程故障診斷分析,區域維檢隊也能夠在1小時內到達現場,從而大大減輕現場維修的負擔。
“遠程集控、區域維檢、場站安保”,推動新能源生產運維模式向集約化、專業化、數智化轉變,成為湖南省新能源智慧場站建設的縮影。
山地風電場少人值守 區域維檢現“2小時工作圈”
從“深山駐守”到“云端值守”,漣源龍山風電場作為國家電投五凌電力有限公司(以下簡稱“五凌電力”)第一批次試點場站,在推進智慧場站建設上先行先試。
漣源龍山風電場
在漣源龍山風電場中控室內,記者看到,兩排電腦依次排列,分別進行AGC監控、SVG監控、智能輔控、風機視頻監控等。通過調度指令、本地指令等,風機實時有功、調度通訊、風機運行等狀態實時顯示在各臺電腦的監視畫面中。
“漣源龍山風電場總投資4.2億元,設計年上網電量1.05億千瓦時,可利用小時數2100h。在漣源龍山風電場,我們實施了視頻監控,可實時監測風機、升壓站和設備平臺的運行情況。來自風電場的數據,可實時傳輸至長沙生產運營中心統一監控,如有故障預警,長沙生產運營中心下發至區域維檢中心分析處理。同時,通過對場站的智慧化改造,將視頻監控、自動消防、電子圍欄告警等納入湖南五凌電力科技有限公司自主研發的智能運維系統,實現了設備環境控制與缺陷預警。”朱城表示。
記者獲悉,高山風電場建設,往往面臨修路、大件運輸等難題,風機塔高且沉重,對運輸車輛要求較高。其建設規模,也需依據資源評估、運輸能力和實際環境確定。在冬季,冰雪災害是防控的重點,尤其是風機葉片上的覆冰往往導致風機停運。融冰時,如果下方有游客或居民,還會造成人身傷害。
“我們在每臺風機上布置有4個監測視頻探頭。其中,風機內有三個固定的,會調節到固定位置,監測主要部件。風機外視頻探頭是可旋轉式球形探頭,方便對風機平臺的設備設施進行巡視。如果日常不巡視,它將被固定在戶外平臺的箱變位置,監測該設備運行情況。”朱城說,“此前風電場運維需4-5人輪流值守,智慧場站建設后,員工在山下維檢中心集中辦公,工作、生活環境得到極大改善,解決了冬季值守時惡劣環境帶來的諸多不便,包括停水停電等問題。”
記者獲悉,對新能源場站進行技術改造,兆瓦用工降幅約38%,提高消缺速度,降低設備故障率,提升發電效益。作為湖南省最大的清潔能源開發經營企業,今年五凌電力將繼續推進在湖南省內的12座新能源場站實施智慧化改造。
堅持“智改數轉、保安全、提效能”的理念,構建“2+N”(生產運營中心+電力交易中心+N個區域維檢中心)集約化、標準化、專業化、數智化、精細化的現代智慧運營體系,促進形成新型生產關系,培育新質生產力,2023年12月20日,國家電投全面啟動智慧場站建設。
相對于傳統狹義的“一場一站”,國家電投的智慧場站是廣義的場站集群,是“集中監控、區域維檢、產銷協同、少人(無人)值守”的整體構建。通過“生產運營中心-區域維檢中心-智慧場站”多級管控,可實現從生產運營中心到各風電場、光伏電站、儲能場站的縱向貫通。
維檢中心的設立,實現了區域統籌管控,變過去單場單站運維模式為場站集群化、集約化運維模式,大幅壓降生產成本,提高人力資源利用效率。
五凌電力新能源分公司黨委副書記、總經理李賢明向記者介紹,“在湖南,新能源場站普遍存在‘小、散、偏、遠’等問題。場站規模大小不一,最小的場站裝機容量為2萬千瓦,大的則有10萬千瓦和20萬千瓦。維檢中心的管理方式是將新能源場站整合管理。以漣源龍山風電場分散的25臺風機為例,以往被視為獨立個體,如今把這25臺風機作為一個點,所有場站的這些‘點’共同構成一個類似大廠的場站集群,由維檢中心統一管理。”
截至目前,五凌電力已建成投運湘中、湘南、中衛、玉溪4個維檢中心,完成10座場站智慧化改造,打造了新能源運維檢修“2小時工作圈”,推動場站集群化管理落地實施。
據了解,維檢中心主要實施“區域維檢+場站安保”的集中運維管控模式。2023年,僅湘中區域實現20位運維人員下山進城,綜合人工成本減低約800萬元/年。
智能運維系統持續應用 覆蓋裝機容量有望翻番
智慧場站,“數智”先行。從傳統水電到風電、光伏等新能源,智能運維系統在湖南持續落地。
五凌電力遠程運維中心
由湖南五凌電力科技有限公司在國內首次開發,包含“遠程巡檢、設備診斷、狀態檢修支持、優化運行、知識中心”五大智能應用模塊的水電智能運維系統,成功入選2021年度工信部“工業互聯網+安全生產”試點示范項目和“十四五”首批“賽馬爭先”創新平臺名單。
湖南五凌電力科技有限公司黨委書記、董事長萬元介紹,水電智能運維系統的優勢,是能通過遠程分析設備狀況和遠程設定巡檢,減少現場運維人員。借助科技發展,利用人工智能、數據模型和云計算技術應用,實現運行數據深度挖掘,提前發現設備隱患。
“水電智能運維系統已在湖南、江西、重慶、青海、貴州等19座水電站推廣應用,提前發現650余項設備隱患,出具專題分析報告指導電廠檢修維護,年均產生綜合效益近1億元。今年年底前,還將接入更多水電站。”萬元表示。
記者獲悉,湖南水電開發呈現三大特點:
第一,呈現“三跨”(跨區域、跨流域、跨調度)局勢。以五凌電力為例,其所控的13個水電廠分布在湖南、貴州兩省,沅水、資水、湘江三個流域,分別屬于華中網調、湖南省調和地區調度。
第二,水電廠實行“一人一席多廠”的區域集控模式,一個值班席位平均監控3-4個電廠。“目前,水電集控中心控制水電廠13座,控制機組58臺,控制容量524.5萬千瓦。”在湖南長沙的五凌電力發電集控中心四樓,五凌電力發電集控中心主任沙永兵向記者介紹。
第三,水電廠實施夜間閉門運行。在遠程集控模式下,各集控電廠實現了防洪、發電聯合優化調度。發揮流域水庫群攔洪、錯峰功能,減輕了沅水尾閭、洞庭湖區洪澇災害;多年來優化調度增發電量83.6億千瓦時,水資源綜合利用效益顯著。
“我們實現了對集控水電廠的全監全控,每年遠程開停機超2萬次,成功率100%,集控安全運行超5000天。”沙永兵說。
值得一提的是,除了五強溪電廠、三板溪電廠兩個百萬級水電廠外,位于湘黔兩省交界的黔東火電廠,裝機容量高達120萬千瓦。它與沅水上游三板溪、白市、托口三座水電廠共同形成具有“水火互補、豐枯互濟”特色的電站群,通過集控水火聯合調度,為湖南提供穩定可靠的電能保障。
2024年,湖南風電、光伏發電裝機達2982萬千瓦,超過傳統火電成為第一大裝機主體。新能源裝機成為湖南第一大電源。
與水電智能運維系統相似,新能源遠程運維系統可對風電、光伏等新能源設備進行遠程巡檢、分析、風險評估。
“新能源智能運維系統基于水電技術研發,在水電成功應用后移植到新能源領域,并根據實際情況擴充功能、建模。我們的場站搭載自主研發的新能源智能運維系統后,可實現集中式風電、光伏資產的全景監測、智能預警、專家分析、能效分析,以及設備狀態評估。”萬元表示。
據悉,該系統自2024年6月上線應用以來,已推廣應用到53座風電、10余座光伏場站,通過系統預警提前發現風電齒輪箱失效、軸承磨損、變槳軸承斷齒等各類風電設備缺陷300余項,避免設備故障損失約500萬元;通過無人機巡檢、圖像識別、紅外熱成像技術應用,提前發現光伏組件、逆變器等各類設備缺陷近萬余處,挽回發電損失約1200萬千瓦時。
“智能運維系統為電力系統裝上‘智慧的眼睛’和‘智慧的大腦’,在減少現場人員工作負擔的同時,保障設備安全穩定運行,提升能效,助力智慧化電站建設,推動新型電力系統發展。今年,水電及新能源智能運維系統的覆蓋裝機容量,有望翻一番。”萬元透露。
位于全國能源與電力網絡的雙重末端,湖南煤炭短缺、石油和天然氣資源匱乏。“十四五”以來,湖南供電負荷接連創新高,2023年最高電力負荷達到4165萬千瓦。湖南負荷峰谷差率接近60%,位于國網首位。
與此同時,新能源對湖南電力系統支撐能力依然不足,頂峰能力欠缺。迎峰度冬期間,風電、光伏發電出力僅為5%左右,基本依賴外調電力和本地煤電支撐。一方面,湖南的資源稟賦不佳,導致能源對外依存度長期保持在80%以上;另一方面,湖南基礎性支撐火力發電占比偏低,大約為40%,比全國平均水平低約9個百分點。
近年來,國家雖統籌規劃了跨區域輸電通道,但湖南爭取外部電力輸入的難度卻遞增。湖南內煤炭產能不足,受運輸成本高昂和運力短缺的雙重制約,導致其大規模新建煤電項目的空間受限。新舊問題和矛盾交織下,風光儲快速發展以及新能源智慧場站的提速建設,有望助力湖南破解用電“缺口”這一困局。
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