9.13 OFweek工业物联网技术及应用研讨会

风力涡轮机正在走向数字化

国际工业自动化网 中字

ABB正在通过ABB Ability远程服务为风力涡轮机赋予数字化技术。这不仅能提高涡轮机的常规工作时间,还能降低运维成本和能源生产成本。

风力涡轮机正在走向数字化

清洁电力

鉴于各国正积极致力于降低二氧化碳排放量,清洁可再生的风力发电将面临持续增长的市场需求。根据全球风能委员会的统计,到2017年,已安装的风力发电装机容量已超过539.5GW, 80多个国家正在通过风力发电为电网供电。

风力发电场通常位于山区或近海,以便利用优质的风力条件。鉴于前往这些地区的困难程度,基于数字化技术的远程服务在维持涡轮机常规工作时间和可用性方面发挥着至关重要的作用。

从涡轮机到云端

ABB是风力涡轮机发电机、变频器以及变压器的主要制造商,已经为全球16000多台涡轮机提供了变频器。发电机、变频器和变压器构成了涡轮机的电力传动系统,ABB 通过与客户合作,正在引领风电传动系统的数字化转型。

数字化技术可以通过变频器控制系统以及安装在发电机和变压器上的传感器来获取数据,达到毫秒级间隔的采样。获取的数据通过互联网发送给一个安全的云平台,并通过智能算法及分析进行实时存储和处理。

结合风场SCADA数据,这些分析能够对电力和机械传动系统进行诊断,对关键性能指标进行持续监控,为风电场操作人员带来可视化的发电机、变频器和变压器的数字化运营。对所获数据的分析是 ABB 新型远程服务的基础,让数据可视化的ABB Ability状态监测解决方案现已上市,并已在一家领先的风电场率先取得应用,为其涡轮机的发电机、变频器和变压器提供实时状态监测。

ABB提供的远程协助和预测性维护将云计算、机器学习和ABB专有技术相结合,在任何问题发生前便可实施具有针对性的维护操作。这为操作人员带来了更好的设备可用性和更长的设备正常工作时间,也让他们更加省心。

主动运营和维护

通过使用这一新型远程服务,风电场操作人员可以从纠正性和预防性维护计划转变为主动运营和维护策略。这将显著节省维护、起重船的使用和人工用时,并提高涡轮机的常规工作时间。更低的成本将显著降低风电场的电力平准化成本(LCOE)-该措施可以对不同发电资源的价值进行比较。

更长的涡轮机常规工作时间在未来具有非凡意义。更高的涡轮机额定功率意味着风电场能够用更少的涡轮机产出同等数量的能源,海上风电场涡轮机尤其如此。由于涡轮机的计划外停机将对发电量、发电收入和利润产生巨大影响,这类大型涡轮机的可靠性和可用性至关重要。然而,这种巨大的涡轮机需安装在距离海边较远的海上,极大提高了运维工作的难度和成本。数字化技术可实现基于状态监测的维护和更高的可预测性,从而大大增加能源产量并降低成本。

下面是ABB Ability远程服务的一个示例。一旦云平台的算法检测到某个涡轮机即将出现问题,操作人员便可即刻采取措施,保护涡轮机和风电场的输出。这些服务能够激活出力优先级调整模式,并将出现问题的涡轮机切换到减速运行模式。这将有效避免应力过度和组件磨损加速。同时,风电场还能够在有功功率和无功功率之间保持平衡,实现稳定运行。这将使风电设备继续满足电网规范并带来收益,此外还可以对维护工作进行规划和安排,以更少的停机时间和更高的安全性能对有缺陷的涡轮机进行补救。

数字化电力传动系统和ABB Ability远程服务将帮助风力场提高年度发电量、降低生产成本。这将使风力发电相比化石燃料发电更具竞争力,不断提升清洁可持续能源在电力市场的份额。

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