[01037451]新能源场站智能监控与运行维护关键技术及大规模工程应用

项目属于机械工程、动力工程、电气工程及人工智能交叉领域，是新能源产业研究与工程应用的热点。风力和光伏发电是中国能源产业转型升级的重要引擎。极端服役环境所致设备故障高发是新能源产业面临的突出问题：1）风电机组叶片、齿轮箱、发电机等机械部件结构紧凑复杂，长期处于瞬变冲击载荷下运行，其失效率较高，且失效机理复杂、模式重叠。2）风光资源具有较强的波动性，需要机组、逆变器频繁调节，载荷冲击频仍；3）中国新能源场站设备集群化运行，地处野外偏远地区，设备故障导致停机时间长，发电量损失严重。的新能源场站（风电场和光伏电站）尚未形成完善的先进运维技术体系，存在较大的经济损失和安全隐患。依托国家自然科学基金“风电机组关键部件故障趋势预测方法”、河北省科技支撑计划“新能源发电系统中风电运维与光伏逆变技术研究”等，项目团队从2011年开始持续开展新能源场站智能监控与运行维护关键技术研究， 创新性成果有：1）提出新能源场站集群设备智能故障定位、精准诊断与寿命预测技术。基于无监督学习设计故障快速扫描与定位算法，提出复杂环境下复合故障特征的自适应提取方法，改进数模驱动方法实现关键部件精确的寿命预测。 2）发明多源监控信息的深度故障表征与识别技术。提出海量监控数据的清洗方法；设计多源信息的深度融合架构及健康评估指标，实现场站设备的健康状态评估与故障预警。 3）提出故障约束的场站设备功率优化控制方法。设计故障约束函数，提出新能源场站设备运行过程功率平滑控制方法，提升风速/光照自然变化趋势与功率控制的匹配度，降低发电设备频繁调节所致故障率。 4）提出可量化实施的新能源场站设备运维及检修决策。基于运行可靠性数据建立设备寿命模型，预测集群设备及部件的寿命分布，分级制定运维策略，改变了以往运维无序的状态。 5）自主研制新能源场站设备智能监控与运维一体化平台系统，实现了不同厂家、不同型号设备的数据兼容与互操作，为新能源场站高效、可靠运控与资产管理提供技术平台。项目获得授权发明专利11项，发表研究论文42篇，参编国家能源局标准1部，出版专著2部，软件著作权12项。项目研制的风电机组在线振动监测系统，已销售全国341个风电场，监测风电机组6772台。项目研制的新能源场站智能监控与运维一体化平台系统在全国千余个新能源场站中应用。近三年，销售额接近13亿元，创利润近2亿元。项目成果可以降低新能源场站2%的故障率，综合提升发电量10%以上，成功预警并指导现场人员处理的设备故障超过1000起，节约设备更换与维修费用、发电量损失两亿元。 中国电力建设企业协会理事长陈景山为组长的专家组，认为项目成果“整体技术达到国际先进水平，具有重要的推广应用价值”。国家能源局史玉波局长、中国科学院何雅玲院士对项目成果给予了肯定。中国电机工程学会认为“整体技术达到国际先进水平，其中集中监控、统一建模和故障预警等技术达到国际领先水平。”