智慧型风电场管理系统及应用.docx
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智慧型风电场管理系统及应用
附件2：
申报序号
中国电力建设科学技术成就奖申报书
（1）
申报成就名称
申报单位（盖印）
申报时间中国电力建设公司协会制
一、申报基本状况（
2）
成果名
称
智慧型风电场管理系统与应用
达成成就单位
大唐翁牛特旗新能源有限公司
主要达成人员桑大海、陈子新、杨德学、丛智慧、赵子峰
证书需求
单位█
个人□
联系人
付佳奇
部
门
工程管理部
职
务
土建专工
电
话
传
真
手
机
邮
编
024000
邮
箱
地址内蒙古赤峰市新城区锦山路南段
二、成就基本状况
本成就属于风力发电领域，内容波及风电场风机状态监测系
统（CMS）,风电场SDACA系统，风电场EAM系统及风电场绩效展
示与评估系统。
跟着风电的快速发展，风电场的生产管理变的越
申
来越重要，特别是风电场风机逐渐高出风机厂家质保期，转由风
报
单电营运商独立保护后，风电场设施保护和运转管控急需一套管理
位
评平台。
智慧风场系统平台应用的的要点在于以下双方面能力的提
审升。
一是提高风电场保护所需的专业技术能力。
比方：
怎样快速组
意诊疗办理风机故障，怎样判断机械设施健康状况等等两大方面的见能力。
二是引入国内外先进的风电场营运管理做法，提高风电场
（3）
管控能力。
比方集中监控，财产管理，绩效评论指标KPI等等。
经过部署智慧风场软件系统，风电公司能够快速地获取系统内
固化的先进管理做法，快速提高管理能力，并能帮助风电公司实
现明显的财务效益。
详细来说，系统的价值表此刻3个方面：
一是显然提高发电量；二是有效降低风场运维成本；三是帮助风
电公司微风电场快速提高管理能力。
本系统将有力促使快速发展的风电公司对风电场运转保护工
作的规范管理，对整个风电行业的发展供给有力的支撑。
当前系统已在大唐（赤峰）新能源有限公司所属风电场进行推
广。
申报单位公章
二○一二年三月十四日
注：
本页的电子版除可编写的word文档外，还须对盖印页扫描另存为jpeg格式图片。
任务根源（4）
计划名称及编
号（5）
2011年01月
研制起止时间
至2011年
（6）
08月
组织评论部门
（8）
评论证书编号
（10）
申报等
一级
级（12）
本成就曾获何
部门何种奖赏，
奖赏等级及奖
金（14）
自选
智慧型风电场管理系统与应用
成就用于生产时间
2011年8月
（7）
评论日期（9）
建议密级
（11）
同意密级
（13）
无
本成就主题辞
风力发电场、智慧、管理
（15）
三、申报成就的详尽技术内容（16）
1、成就的主要用途、技术原理（17）
（1）成就主要用途：
智慧型风电场管理系统旨在经过向风电场部署一套整合行业内国际风电运转保护最正确实践的IT系统平台，进而使风电场的运维管理获取快速改造和提高。
（2）技术原理：
1）系统整体构造
（构造图拜见（22）中图1智慧型风电场管理系统整体方案）
2）智慧风场功能模块介绍
①智慧的风场监控系统
当前，风电行业内存在几十种风机型号，不一样种类的风机使用自带的不一样SCADA系统，功能错落不齐，采集到的数据难以同类横向比较，没法做到集中监控风机，集中管理风场。
智慧风场标准SCADA系统兼容所有风机种类，支持公司级、风场级、
风机级的多层次及时状态监控，不单能够监测各种风机运转数据与报警，
启停复位风机，遥调风机的有功功率与无功功率输出；并且作为智慧风场
软件系统中主要的风机数据获取与设施控制模块，经过与其余功能模块的
无缝连结，能够实现对风场更高级的监测与控制功能：
a.监测状态监测系统（CMS）的振动数据；
智慧风场SCADA系统经过接入CMS测得的风机各零件的机械振动信
号，实现对风机机械零件亚健康预警，并且系统还能够监控有关的零件参
数如温度等信号，可供运转人员参照进行综合解析。
除此之外系统还能够
监测CMS设施自己能否正常，以及时采纳措施；
b.监控风场变电站与测风塔设施；
智慧风场SCADA系统兼容常用的设施间通信协议，经过与变电站管理
系统通信，将变电站设施的数据信号集成至同一个系统平台中监控；
c.更精准地风机故障点报警
经过与故障诊疗系统协调，SCADA系统支持高级故障诊疗规则设置，
可自动解析故障前后各监测变量的数值，给出更精准的故障点报警，减小
故障排查检测范围。
d.多种控制策略的选择（当前仅合用于远景风机）
SCADA系统将不一样的风机控制策略与参数集打包联动，客户能够依据实质地形风况，风机健康状况，方便地在SCADA大将风机从标准工作模式，切换到寿命优先工作模式，或容忍较大载荷的发电优先工作模式。
②智慧的风电财产管理
风电场作为典型的财产密集型公司，常常十几名职工管理着好几个亿的发电财产，每年发电的产值上千万。
怎样保持财产的健康状态，最大程度地让这些财产产生回报是波及风电场效益的核心问题。
智慧风场财产管理系统（EnterpriseAssetManagement，EAM）引进火电，石油行业成熟的财产管理系统，并鉴于国内外大批风电营运商的实践经验，对EAM系统做了合适风电行业的创新性改造，使之成为最能切合国内风电业主需求的专业风电财产管理软件，帮助风电场成立以设施为核心，工单为主导的财产管理模式。
对比当前业内使用的其余设施管理系统，主要特色以下：
a.合适风电场财产特色的四层设施树构造与BOM清单
智慧风场EAM系统的针对风机设施特色，设计了构造化的四层设施树
与物料编码系统，明确立义哪些设施应有序列号管理，哪些设施只需要型
号管理，哪些零件需要图片与图纸号。
风场运维人员即便关于风机零件不
熟习，也能在系统帮助下快速成立起每台风机的有效台帐，有效根绝设施
台帐长及该有没有、禁止不整、台帐无用状况。
b.与SCADA系统无缝连结的启停记录与工单系统
SCADA系统只好给出风机故障报警，没法知道停机原由，比方是在检
修，在保护，仍是限电停机。
而EAM中工单系统记录的工作没法正确地与
风机的停机以致发电量损失正确对应起来。
智慧风场系统创建性地用风机
启停机记录将二者连接起来，使得每次故障停机的开端时间和损失电量可
以自动与除去故障的工作记录对应起来，进而使得系统地从设施、人工、
外面条件等多个维度上正确解析发电量损失成为可能。
c.科学的安全库存管理及采买系统集成
智慧风场EAM系统中（拜见（22）中图2EAM设施与物料管理模块）完好的风机零件清单信息使得成立备件安全库存系统成为可能。
经过特定算法，统计解析工单中耗费的备件记录，以及零件的BOM数目，能够科学地设定安全库存，减少风场由于备件缺少没法修复风机而损失的电量。
同时，还可与ERP等物料采买管理系统集成，自动依据工单耗费触发采买申请，关系ERP到货签收与EAM的入库操作，对整个风场的库存，进行闭环、科学且有效的管理。
③智慧的风机展望保护
近两年盛行的风机状态监测设施（ConditionMonitoringSystem，
CMS）使得监控风机机械设施的状态，早期发现机械设施亚健康成为了可
能。
智慧风场展望保护系统经过CMS、EAM、SCADA系统集成，成立起一套
风机展望与预防性保护的平台，使风场快速获取展望性状态保护的能力，
初步成立起具备展望、预防、按期故障保护综合能力的运维管理系统。
主
要特色以下：
系统监测整个风机的传动链。
关于双馈机型，从叶片到发电机底脚都
可监测到异样状况；
b.在国际风电振动标准的基础上，设置亚健康报警阈值，方便风场人
员快速确立亚健康零件；
c.在CMS远程监测中心，远景能源资深机械振动解析专家在大批数据的基础上，经过故障特色频谱计算，给出亚健康诊疗报告，包含解析故障严重程度并展望零件无效时间。
远景的CMS现场服务团队，采纳内窥镜等专业手段，辅助现场维修人员上风机检查并确认故障。
同时，远景专家联合解析过程不停培训达里现场用户，培养现场工程师的独立诊疗能力。
d.鉴于CMS亚健康诊疗报告中建议的措施经过EAM系统获取贯彻履行。
CMS亚健康诊疗报告及其解决方案将进入EAM工单计划系统，保证其
短期、中期保护方案获取有效履行。
诊疗出的亚健康风机ID号进入SCADA系统，以及风场级的限功率系
统。
智慧风场能量控制系统，在电网要求限功率时，系统将优先限制亚健
康风机的发电，甚至停机，以保护风机财产。
SCADA系统还将自动将风机
控制策略调整至寿命优先模式。
④智慧的风机故障诊疗
在质保期内，风机故障诊疗与维修向来由设施厂家肩负，而出质保后，风场检修人员能否能独立肩负刮风机的检修工作，向来是风场营运商的最大担忧。
智慧风场鉴于故障树（拜见（22）中图3智慧风场故障树）、贝叶斯算法等故障诊疗理论，创建性地开发出一套智慧的风机故障诊疗系统。
在此系统下，只需风场检修人员掌握初步的风电知识和会使用常用的电工工具（如万用表等），检修人员就不会存在检修不了的故障，任何故障都能够找到故障点，经过改换故障元件，恢复发电。
智慧风场故障诊疗模块功能以下：
a.以故障代码为核心，将故障诊疗所有一定的信息集成显示。
检修人
员能够在故障诊疗模块中找到所有检修需要的信息。
b.合适风机的三层故障树检修法，检修方法描绘从报出故障代码的故
障逻辑，到故障原由，到故障地区，到故障点，层层推动，详略适当。
c.穷尽所有故障可能。
关于每个故障的诊疗，不是鉴于查验人员经验的汇总，而是鉴于风机电气构造，软件控制逻辑，将每个故障点所有排列，
关于每个故障代码，不行能出现未写出的故障点。
d.集成标准作业包。
关于改换复杂的故障点，故障诊疗系统中集成标准作业包，详尽说明检测改换所需的工具，每一步改换方法，并配上标准工作的图片或视频。
e.与EAM工单及物料系统集成。
往常，工单中填写的工作内容都是文字描绘，没法数据发掘。
智慧风场EAM工单系统与故障诊疗集成，工单中
的检修内容标准化为故障树中的各个故障点，可标准化反应故障原由，累积到历史数据库，进而更新故障点发生概率，方便检修人员优先选择。
f.支持专家诊疗系统。
关于重复发生的故障检修人员能够将问题升级至专家诊疗系统，由风机专家经过根根源因解析（RCA），给出根治方案，再经过EAM系统的工单部署落实。
⑤智慧的要点绩效指标KPI
正确地反应风电场的运维状况是风电场改良管理的基础，也是风场运转人员的主要工作之一。
当前风电场广泛采纳的要点绩效指标系统不够完好，并且部分指标不尽科学，比方广为使用的时间可利用率指标存在其实不可以很好地揭露风场发电潜力的利用程度。
并且大多半指标的计算和报表执着依赖人工进行，不单严重滞后并且难以根绝人工错误，还有难以深入钻取，找到提高改良点的弊端。
鉴于智慧风场平台，远景能源提出一套鉴于能量可利用率的一致、透明的风场要点绩效指标KPI系统。
该指标系统集成了国内外业界最新的风电营运公司级与风场级四大类KPI的指标，并经过能量可利用率将四大类指标系统地联合在一同，用户能够依据风场电量损失的脉络，层层钻取报表与KPI，使风场运转解析报表的工作真实成为能够找到风场营运不足
点，并加以改良，提高风场发电量的增值工作。
智慧风场KPI系统主要特色以下：
a.鉴于标准化的风机与风场模型，兼容不一样风机，不一样风场，知足不
同风场间的绩效比较。
b.将风场建设早期的可研报告指标固化入系统，作为风场的基本属性
与KPI的比较标准。
c.经过EAM与SCADA系统计算出停机造成的风场损失电量，直接对影响风场收入的发电量进行定量解析；
d.成立鉴于能量可利用率的KPI指标系统（拜见（22）中图4智慧风场KPI系统），经过EAM与SCADA系统计算出停机造成的风场损失电量，直接对风场的发电量进行定量解析，对各停机原由造成的损失大小一目了
然。
e.对能量可利用率层层钻取（拜见（22）中图5智慧风场KPI钻取界面），四类KPI指标在能量损失的主线下系统地层层显现，设有特意指标定量解析设施性能原由关于电量的损失，若有效风速下的均匀故障时间间隔、按故障分类的电量损失、按设施分类的电量损失等；设有特意指标定量解析以及人为工作原由造成的发电量损失，比方保护时间、响应时间、工作安排合理性指数等等。
2、要点技术和创新点（18）
1）系统平台实现风电场集成监控、事件自动触发、无缝连接。
经过数据获取和解读集成监控不一样厂家风机，同时经过及时数据办理实现系统自动触发设施保护工作流，并且在问题解决过程中无缝连接智能诊疗和专家系统。
2）以设施保健为核心的全生命周期管理。
以设施健康为导向，而不只是是关注故障办理，着力于从风场设计、风场建设到运维的端到端管理，重申鉴于状态和性能的预防性保护和个性化的控制和保护策略。
3）连续、深入的根因解析和知识累积。
经过深度的根根源因解析，
供给落地的解决方案，完全除去重复发生的问题，并且不停累积故障模
式和解决方案，经过知识累积实现连续改良。
4）一致、透明的绩效显现和评估系统。
借鉴国际当先风场的绩效评
估系统，采纳以能量可利用率（EnergyBasedAvailability）为核心的
一套全面风场绩效评论指标，全面记录和报告风场营运状态。
同时，帮
助公司形成一致、透明的对标系统，便于横向管理和潜力解析。
3、经过数据比对和检索证明资料，对照成就与国内外已有同类先进技术的全面状况（19）
国内当前在风电场生产管控平台开发方面基本逗留在安全生产过程
管理层面，大多半系统以参照火电生产管理软件，功能涵盖运转值班记
录、两票、设施档案及缺点管理等，而智慧型风电场系统是以风电场管
理为基点，致力于提高风电场管理的智能水平，所以系统在风机状态监
测、智能SCADA、EAM管理等方面要优于同类系统，且系统中针对风电场
的KPI系统能够较正确地对风电场进行绩效评估。
与外国同类产品对比较（VESTAS风场管理系统、GL风场管理系统）部分功能更切合国内风电场实质状况，拥有优秀的适应性。
4、已应用、推行状况及推行远景（20）
系统自2011年建设投运以来，获得了优秀的成效。
一是风电场风机
监控系统更为适用，统计报表智能化程度提高，控制功能更为完美。
二
是风电机组故障办理效率提高，达里风电场发电量同比提高了个百分点
（6个月统计数据），风电场可利用率较同期提高了个百分点。
三是风电场运维管理更为规范，设施基础档案完美，保护流程快捷，物质管理有序。
CMS系统上线后已累计发现并指导办理亚健康风机3台，成功防止进
一步恶化致使的大零件改换：
1）西场风场46#风机主轴承内圈7点地点磨损，判断能够度过2011
年冬天，但一定增强润滑，及时改换；
2）西场风场52#齿轮箱高速轴齿面剥落，厂家已经检查确认并改换
齿轮箱高速轴；
3）西场风场38#发电机轴承磨损，厂家已经检查并确认改换发电轴
承
智慧风场故障树系统已所有涵盖达96种故障的诊疗检修方法，使得
风场检修人员基本不会碰到修不来的故障。
别的，联合故障树系统，总
结达里东汽风机所需标准作业包61个，并指导现场检修人员按系统模板
编写，审查并导入系统供指导作业使用。
智慧风场系统经过将SCADA，EAM，KPI系统集成，能够直接生成风电
场报表所需要的所有数据，并集中在一个辅助报表信息界面内，方便制
作各种报表时复制；极大地解放运转人员的工作时间，使之投入到风机
检修中去。
同时智慧风场系统归入了鉴于能量可利用率的KPI系统，使
得正确科学地解析发电量损失成为可能，进而能更科学地指导风电场运
维改良的方向。
5、经济及社会效益状况（21）
智慧型风电场系统使用后风电场收到了较好的经济效益，一是系统能够显然提高发电量。
第一，经过个性化风机的控制和运维方案，增添风
机发电能效。
经过及时连结SCADA系统和其余检测系统，发生故障和报警后，系统立刻触发服务恳求，以快速响应风机故障。
其次，经过成立风场发电量展望模型，若实质发电量与展望有差别，将自动产生服务请
求,并就发电量缺口进行解析和改良，让风机发出应当发的电量。
别的，系统能够监控风机的健康状况，一旦发现可能出现的潜伏故障，则自动触发服务恳求，立刻进行预防性保护，增强预防性保护。
二是有效降低
风场运维成本。
第一，自动考虑归并邻近的预防性/计划保护，并且经过
针对风机健康状况的预防性保护，逐渐减少故障频次和维修次数，减少运维人员的数目，进而减少保护时间。
其次，依据运维数据和规律，制
定更优化的安全库存，当故障性维修的减少，减少了备件的耗费和库存水平，进而减少备件的耗费。
再者，经过成立风机状态监测系统，及时发现质不简单发现的故障/问题零件，进而降低风机的质量风险。
三是帮助公司快速提高管理能力。
这表此刻两个方面，一方面系统具备及时的风电场状态掌握能力，能对风场运转状况、发电量损失解析、风机的全生命周期数据和维修历史等多方面的数据进行全面的解析，供管理决议使用；另一方面，系统还能够自动发掘和揭露潜伏的改良时机，比方发现重复屡次发生的故障、严重影响风机寿命的故障、深度的故障根因解析、成本解析等等。
经济效益：
新增收益以风电场因项目实行增发电量折算到电费收入计
算。
西场风场2012年1-4月份因项目实行增发电量约200万度，每度售
电收入元（含CDM收入）。
社会效益：
“智慧型风电场”系统投运后，西场风电场实现了运维管
理的精美化、智能化，也所以遇到了风电业界的关注，已有多家风电公
司联系到风电场观光学习。
6、必需的图表及照片（22）
注：
本页的电子版只需将原文件或照片的扫描件上报即可。
比如用CAD制的图，只需要上报DWG格式文件；其余图表及照片可扫描储存为jpeg格式图片。
图1智慧型风电场管理系统整体方案
图2EAM设施与物料管理模块
图3智慧风场故障树
图4智慧风场KPI系统
图5智慧风场KPI钻取界面
初审
建议
（24）
专家委员
会评论建议
（25）
中国电力
建设公司
协会鉴定
建议
（26）
国家级
奖项建议
（27）
四、评审建议（23）
（署名）：
年月日
专家（署名）：
年月日
单位（章）
年月日
单位（章）
年月日
五、附件目录（28）
1、技术创新课题可行性研究报告；
2、技术创新课题立项文件；
3、技术创新课题经费审批文件；
4、研究试验报告（试制报告、中试报告）、技术总结报告等主要技术
文件；
5、技术创新成就评论、评审结果或发明专利证书；
6、成就在应用部门产生的环境、经济、社会等效益证明；
7、科技查新报告。
注：
以上资料电子版以扫描件上报。
成就在应用单位产生的环境、经济、社会等效益证明（29）
成就名称智慧型风电场管理系统与应用
智慧型风电场系统使用后风电场收到了较好的经济效益，一是系统
能够显然提高发电量。
二是有效降低风场运维成本。
新增收益以风电场
因项目实行增发电量折算到电费收入计算。
西场风场
2012年
1-4
月份因
项目实行增发电量约
200万度，每度售电收入元（含
CDM收入）。
经济效益
单位：
万元人民币
项目总投资额
350万元
回收期（年）
2
年份
栏目
新增收益
新增税收
创收外汇（美元）
节支总数
2012120
累计120
应用单位财务部门（章）
二○一二年三月十四日
注：
本页的电子版除可编写的word文档外，还须对盖印页扫描另存为jpeg格式图片。
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