最近很多開發(fā)商業(yè)主問我，智能是未來風電的方向，智能化到底會給風電行業(yè)和風電投資商帶來什么價值？遠景能源是全球風電行業(yè)最早提出智能化的企業(yè)，最近7、8年來在智能風機和智能風電場的技術上持續(xù)研發(fā)思考。今天我給大家分享遠景近一年來在智能化領域探索推進的最新成果：我們認為，感、知、行動，是智能風電的價值與內涵。

遠景能源副總裁兼首席技術官 王曉宇

　　“感、知”就是智能風機或智能機群要洞察自身運行健康狀態(tài)。風電智能化首先遇到的是感、知覆蓋度的挑戰(zhàn)。在風電場運行過程中會遇到各種問題，越高覆蓋度的提升資產感知力，越能捕捉到運行中的問題，從而規(guī)避運行風險。集中精力對一臺風機或一個風電場進行感知力的智能化改造不難，但當面對成百上千個風況地形各異的風電場、數(shù)萬臺型號不一的風機時，全覆蓋的提升感知力挑戰(zhàn)難度非常大。其次是智能風機的行動決策挑戰(zhàn)。到底智能風機應該是在離線運維時作出干預好？還是在線運行時做出干預更好？如果不得不和其他風機打交道，是不是越早干預越好？

　　去年我在這里跟大家講過，風機設計時是基于同一標準，做出來的產品分布在成千上萬個不同的機位點上，經歷不同的地形、氣侯、風況，正如擁有同樣基因的孿生個體，卻有不同的人生經歷。下面我們來看看智能化在其中起到的作用。

　　風機的健康狀態(tài)經歷損耗、老化直至故障，形成健康隨運行時間變化的曲線。雖然設計DNA相同，但風機運行環(huán)境不同，經歷的健康曲線有的很陡、有的很緩。如果按照傳統(tǒng)解決方案直到故障時再來處理，健康曲線已經走到壽命尾端。如果能夠在運行過程中就洞察到部件的健康變化趨勢，就能及時做出在線干預。只有利用智能感知把每一臺風機運行過程中的健康曲線透明化，智能干預才能產生作用。

　　目前對于智能感知存在一個嚴重的理解誤區(qū)：裝越多硬件傳感器風機越智能。事實上，不理解風機設計的原理和DNA，風機便是一個“黑盒”，加再多硬件傳感器都是徒勞的。因為硬件傳感器的監(jiān)測信號僅反映出風機運行狀態(tài)的少部分信息，如果不結合風機的數(shù)字化設計模型、壽命與安全評估模型這種軟件傳感器補充剩余信息，風機就無法感知自身運行健康狀態(tài)與趨勢，也無法和整個設計過程中的流體動力學、多體動力學虛擬樣本以及運行環(huán)境中大量運行樣本、故障樣本相結合，無法準確確定部件安全邊界、壽命邊界，也就沒有現(xiàn)實意義。

　　有業(yè)主問我，遠景風機的故障樣本并不多，如何找準狀態(tài)邊界實現(xiàn)早期健康告警？這個問題很好，恰恰意味著有效監(jiān)測不能單純靠第三方硬件傳感器和有限故障樣本來解決。而是根據(jù)大量運行特征數(shù)據(jù)，結合有限的故障樣本，回溯到設計模型里，用虛擬樣本還原并補充運行信息，認知問題規(guī)律，并通過臺架試驗找到問題的邊界。遠景在江陰有一個非常全面的測試中心，裝備了可以復現(xiàn)和模擬包括變槳軸承、主軸承、齒輪箱等關鍵部件的真實工況的臺架。這些臺架實驗的標定，將有效幫助我們通過EnOS™2.0平臺實現(xiàn)問題趨勢及邊界透明化。

　　遠景通過智能風機硬件傳感的監(jiān)測數(shù)據(jù)驅動智能風機上部署的軟件傳感—數(shù)字化模型，感知風機各系統(tǒng)的運行歷程并且實時預測未來的趨勢。而基于風機各系統(tǒng)運行趨勢，就可以通過多變量因素的智能控制，動態(tài)優(yōu)化各系統(tǒng)狀態(tài)、自適應運行環(huán)境，這才是真正的智能。

　　舉個例子：葉片智能監(jiān)測應用，包括凈空監(jiān)測、葉根螺栓監(jiān)測、過載監(jiān)測、前緣雨蝕監(jiān)測等智能監(jiān)測應用。以凈空監(jiān)測為例：當風速變化時，扭矩在變化，葉片凈空也在變化，當葉片凈空已經距離塔筒接近5米的時候，進入報警狀態(tài)，這時整個控制策略自適應的發(fā)生了變化。三根葉片開始進行不對稱的變槳卸載，把凈空又拉回了安全區(qū)間，葉片凈空又回到5米以上。在智能傳感與智能應用透明化風機運行歷程的情況下，通過自適應智能控制可以實現(xiàn)多部件之間的運行協(xié)奏，達到風機運行期安全與性能的最優(yōu)。

　　如果對每一臺風機的健康狀態(tài)、運行歷程都看得如此清晰，風電場機群將會產生更大的協(xié)同效益。特別是在海上風電風場將會產生更大的收益。例如，尾流會對葉片產生顫震的載荷，這種顫震可以被后排風機葉片受載監(jiān)測應用中的受載能量監(jiān)測模型所感知，這時后排風機就請求機群大腦協(xié)調前排風機。機群大腦會使前排風機通過控制偏航偏斜尾流，使后排風機繞開前排風機的尾流影響。但此時前排風機處于較大偏航角，葉片監(jiān)測應用感知到不平衡載荷過大，就可以通過自適應控制開啟寬頻獨立變槳，把前排風機的載荷再次卸掉，起到整體協(xié)同的作用。

　　正是通過臺架試驗、風機設計引擎、EnOS™2.0承載的大數(shù)據(jù)把智能風機的“軟”傳感——數(shù)字化模型和硬傳感有機結合起來，構建風機與機群全面的健康感知力以后，這么多風機在一起的協(xié)同才有了基礎，同一臺風機里，部件的壽命協(xié)同也才有了基礎。

　　真正的智能化設備，其智能化功能應該與硬件配置弱耦合，因為只有這樣才能在時間維度上不斷升級功能的價值，在空間維度上不斷提高部署覆蓋的數(shù)量。未來智能風機的智能化功能與智能硬件將逐漸解耦，逐漸解決規(guī)?；L電資產價值提升的時空約束問題。比如，想要在幾千臺風機上部署新的健康感知功能，并希望隨著運行時間的累積，健康感知越來越準確、可感知的問題越來越豐富。若是通過加裝硬件傳感器來實現(xiàn)，就要對幾千臺風機進行改造，面臨技術上是否允許加裝、對整機安全的影響、實施成本、質量和運維負荷是否能承受等可部署挑戰(zhàn)，同時這也是感知功能升級時，又要再次面對和解決的挑戰(zhàn)。因此，單純依靠硬件傳感器實現(xiàn)智能化既不具備時間的拓展性也不具備空間的拓展性。

　　智能手機可以拍黑白照片，又可以拍彩色照片、拍視頻，并且隨著應用的升級，照片與視頻的質量持續(xù)提升，其功能的增加與升級建立在復用手機硬件的基礎上，而非重復添加與改造鏡頭。先進智能風機應當將智能感知與干預功能應用軟件化，最大程度的兼容已有風機平臺的硬件設施，以保證智能功能部署的高資產覆蓋度和可升級性。而新一代智能風機，在設計時就要最大程度優(yōu)化智能硬件傳感器的配置、邊緣計算芯片能力等對智能應用部署的兼容性與未來升級空間。未來的智能風機應當像特斯拉汽車那樣，每年都可以通過升級軟件不斷提升性能與安全，不斷使客戶的風電資產價值保值、增值。

　　上文為遠景能源副總裁兼首席技術官王曉宇博士9月7日在江蘇鹽城舉辦的2019中國新能源高峰論壇海上風電發(fā)展及產業(yè)鏈分論壇上的發(fā)言節(jié)選。