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风电远景能源智慧风场产品总监裴波:风场开发走向数字化、智能化

2017-10-19  来源:互联网      风电技术  远景能源有限公司  度电成本  智慧风电产品 

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在18日上午举行的“全球风电CTO论坛——风电前沿技术”中,远景能源(江苏)有限公司智慧风场产品总监裴波就风场开发智能化趋势进行了分享。

以下为演讲实录:

裴波:尊敬的各位领导和来宾,感谢大家在中午午饭时间还有这么多人愿意留下来一起探讨技术的发展对未来风电的影响。今天我主要想谈的是从智慧风场的角度谈风场开发的智能化趋势,今天时间比较有限,我主要介绍一下如何通过数字化的风场设计来降低度电成本。

作为一个普通人来讲,其实我们正处在一个智能化的时代,包括智能家居,智能驾驶,智慧城市,智慧医疗等等,正在或者已经让我们的生活变得更美好,我们作为风电的从业者其实也是处在这样一个风电开发的智能化时代,或者说已经在走向这个过程中!今年我们风能大会的主题叫数字的风能世界,其实数字化也好,智能化也罢,其本质如果不能让我们的风电从业者的生活过得更美好,其实是没有意义的。我们想想通过这样一些方式和手段,如何才能够让我们的生活过得更好呢?更重要的是能够给我们解决现在行业当中出现的这些挑战。

我们来看一下,实际上所有的挑战归根结底还是它的度电成本。大部分的行业一般都谈这两个阶段,求生存和谋发展。求生存的话,当然我们很幸运作为可再生能源的从业者,未来将是可再生能源为主体的发展趋势,但是我们可再生能源依然要与多种能源的形式进行竞争,你是否能胜出,关键是看你是否能比别人的度电成本更低,这是第一点。

第二点,你能把度电成本降下来,大家也都热情去开发风电,但如果要谋发展,必须从本质上进一步拉低风资源的可开发风速的下限,这样才能扩大可开发范围以及我们的从业生涯。我们想一想,如何来做到这样的度电成本降低呢?如果我们能通过数字化或者智能化的手段,比如像智能风机可以提高发电量,毕竟本质上发电量是龙头,通过高塔筒、大叶轮以及激光雷达,先进的智能控制能够降低度电成本,在限制条件已经确定的情况下,你如何能够提供更低的风电场的建设成本,包括数字化、智能化的设计和建设管理方式,缩短项目建设周期,都是降低lcoe的手段。

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远景一直致力于开发智慧风电场产品,其实我们跟北京风能展非常有缘的,2014年发布格林威治风资源的模块,后来这几年我们的格林威治产品扩展到整个风场设计当中,我们的理念从以下两个维度跟大家进行探讨。第一个从单个风场的维度,我们对智慧风场的第一个要求就是准,首先你的风资源要测的准,尤其是山地区域和分布式的区域。第二个问题,你需要针对成本有一个相对精确、甚至更加精确这样的评估,毕竟现在的风已经不像原来的风有7米、8米,你最多是赚多赚少的问题,如果你现在出现了大的偏差,简单来说就是赔和赚的问题了,所以第一是精准。光准还不行,我们还需要降本,大家可以想一下,一方面原来本身已经有投资效益的风场,你的投资收益会进一步提高,有一些现在可能按照传统的开发模式会由于成本较高不可开发的风场,在降本之后就可以变成有经济效益的风场,我们还希望它的效率可以提高,这个效率的提高体现在几个方面。一方面设计时间会更短,另外一方面,工程项目都会遇到一些变化,原来的机位要改,对应的道路这些都要进行改动,我们需要打造智能风电场产品,能够让你快速的应对现场的变化,给出应对的新方案,这就是我们单个智能风场产品的降本增效的价值主张。

再往下可以看一下,单个风场这些都可以做到,线下人员去做,光设计就要设计半年,施工再搞一年半,我们还需要支持它的高效复制,也就是在未来能够应对大规模风电场开发的另外一方面产品支撑。大家想一想,我们就是因为以制造的这种方式来打造整个的风电场施工建设管理体系,正是因为这些产品化的打造,才能帮助你更好地完成单个风场和支持高效复制的这些理念。

这就是我们整个智慧风场产品的家族,分为两条产品线,技术产品线和管理产品线,技术产品线我们就相当于聘请了全球范围内的专家,包括很多经验设计丰富的人员,把相应的技术约束、怎么设计道路平台这些都提炼出来,把所有的这些都集成到我们的系统当中,产生了格林威治的土建产品模块和电气产品模块。我们知道风场的数字化是从出生开始,项目开发阶段就要有所体现的,因此为了更好地支撑整个风场的数字化,我们又开发了对应的产品数据,这个我们可以称为制造的理念。我们可以精确到每个螺丝螺母,那么未来你所见到的风电场就是数字化的一本台账,全部都在我们管控的过程当中,包括我们自动化的可研。我们的概预算产品也是一个全生命周期的阶段,一直到最后的决算也都在这个过程当中管理,还有我们风场的管理产品线。当所有的流程确定好之后,我们定义好交付范围,就将其电子化,形成对应的EPCM的管理软件,可以跟采购和施工建设打通、跟调试打通、跟运维打通,这就是我们整个智慧风电场的智慧家族,今天只有20分钟时间,我后面选几个模块给大家做更加详细的介绍。

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首先我们想一想,现在随着风电场的开发,到了中东部复杂山地这个阶段,大家想到第一个困难是路,成本高昂,征林征地都给道路和平台设计造成了大的困难,通过格林威治的开发以数字化的方式去模拟,精确的得出这个道路和平台的技术约束范围,比如说叶片、塔筒运输对坡度转弯半径等的要求,所有的这些通过数字化的模拟手段都可以非常精确的给出。

下面,我们把相应的标准和模型全部集成到格林威治的云平台当中,再结合你的土地属性,机位等会自动输出适用于你的最合适的这样一个道路平台方案。有人会讲了,你是做到了优化,现场的时候施工跟你的设计不符怎么办,对于这种风险我们必须要有端到端的控制,光道路修好了不行,还得有办法去验收,同时在整个运输过程当中,我们还可以进行监控,这就是我们一整套的智慧风场的产品。

这个是我们已经发布了的格林威治的道路与平台的智慧风场模块,在这个过程当中,当你把所有外部输入信息输入之后,我们就会输出最优匹配的道路方案,除了这个,我们的平台也是以同样的模式来设计的,你可以选择放置几段塔筒。之后我们又进行了一轮工程量的优化,去关注挖填的平衡等。最后还可以输出针对每一段路的平纵横图纸,这个项目的道路和平台就这样设计出来了。我们还有复杂山地道路运输实施过程的智能监控和闭环,一方面我们可以确保在精细设计下施工和设计符合性闭环,同时还可以针对关键部件运输的全过程透明化监控。

正是基于这个模块,我们在安徽做的一个项目,今年6月份实现了并网,无论是改造道路,新建道路造价都有明显的下降。

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我再谈一谈整个电气部分,我们主要识别出来三个主要的价值创造方向。第一部分是升压站选址。我们首先建立一个非常完整的成本模型,其次会把线路电压等级,送出线路是否自建,电网接入点等信息输入,我们会自动的给出所有可能的升压站位置选项,请注意这是所有的,如果人肉铺上去,对于人力来说非常困难,但是对于云计算来说是非常轻松的。我们可以先来100个点,这样针对项目当中所有的约束,就会按照从0到100的排序,根据每一个对应的选址点进行现场确认,所对应的成本这些信息都会让你一目了然,包括线损,都在支撑的范围里,然后设计人员也会比较简单了,他拿到规划到现场跟项目部,跟开发部,再一一确认哪个能用,当然最终选择的都是最经济的升压站点位!

我们畅想一下,如果你有一个百万容量的基地建设,到底选择几个升压站?在选择这些问题之后,这几个升压站分别放哪里?到底每个容量是多少?这些问题靠人力论证是一个很长的过程,通过软件是很轻松的。再看一下预装站,这是非常典型的应用,预装就是把一次和二次设备都放在预装舱里边,它有几个明显的优点。第一就是设计快,你只需要做非常少的改变,就可以输出方案、第二除了涉网设备外,调试都在工厂里进行,同时现场由施工变成了安装,由此带来的调试时间施工时间节省是非常可观的,同时成本可以进一步下降。

可以看一下这是今年6月并网的中压舱,SVG舱,监控舱,生活舱,也是我们的实际项目案例,在设计施工调试时间以及成本均有较大的节省。

再看集成电路的设计,我们从成本的角度出发,给出最优的机组的分组和路径,包括优化的排塔和电缆混合设计!同时依托于各种各样的防雷和冰冻数据库,会自动的输出对应的防雷和接地设计,可以看一下这个方案,每一个不同的颜色代表了不同的机组分组,两种颜色相间部分就是自动输出的同塔双回方案,可以进一步地降低费用。

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最后还有一部分,塔筒和基础,我们很欣慰的看到这几年业界都已经认识到,哪怕只有一种机型,也不需要盲目保守的仅提供一种塔筒重量,包括基础也是一样的,就拿远景EN-121/2.2MW机型,设计风速6.5米的风速,湍流是B,我们有一个风场测试下来之后风速是5.98米,湍流是C,这是先把风速转化为到机位的基础载荷,再结合我们的格林模块给出最优的塔筒和基础设计,当然我们也会灵活考虑落地性,不会说十多个机位,就提供十多个塔筒。

对于格林基础软件,有了机位和基础载荷以后,再结合刚才的自动分组的算法,基于钢筋和混凝土的价格假设,软件会进行迭代,输出最优设计!

我们现在的软件支持多种基础类型,计算书和施工图都可以自动生成。

就拿我们在几年前这样一个实际的案例来说,从标准塔筒重量212吨,降到了201吨。随着技术的进步,如果同样的方法下,我们现在设计可以优化到178吨,基础也是一样,工程量和造价可以进一步降低!

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数字化设计阶段完成以后,下面我想谈一谈工程阶段当中我们软件化产品的支撑,传统的风场自然条件限制了之后,有些东西你是没有办法通过软件化、产品化方式去解决的,比如阻工的处理,但如果把所有的项目建设的信息,包括计划偏差、成本偏差、差异原因、行动计划以及闭环情况全都自动生成。这对现场的项目管理而言是一个紧箍咒,更是一个项目进度加速的利器!

正是基于智慧风场产品模式,我们可以把一个风场,无论是发电量提升,设计降本,实施过程监控和闭环,运维提质增效都可以支撑!有人会说远景做这个系统跟设计院有什么关系?其实我们开发的只是一套工具,只是根据输入,给出最优输出,我们愿意跟设计院一起提供更优的选项探讨,合作共赢,为行业、为客户创造更大价值!

这个就是我们远景的智能化风电行业全生命周期解决方案,包括我们的智能风机,基于格林的风资源开发、设计建设,以及智能化的运维。今天时间有限,我自己也很遗憾,我们的展台在W1a08,欢迎大家到那边来进行技术方面的进一步探讨,谢谢。

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