标签: 风能发电

一、应用背景 随着煤碳、石油等能源的逐渐枯竭，人类越来越重视可再生能源的利用。风能作为一种清洁的可再生能源日益受到世界各国的重视。中国风能储量大，分布面广，仅陆地上的风能储量就约2.53亿千瓦。我国的风电发展起步较晚，但在国家政策的激励和扶持下也取得了长足的进步。 丰富的风能资源一般都在偏远地区，而且环境恶劣，在风电机组控制中，由于风电机组分布比较分散、需要监控参数较多，这些因素都会给风电系统的控制带来困难。为充分有效利用风力进行发电，国内许多风电企业采用了数据采集与监控（SCADA）系统来实现对风机机组的数据采集、监测、储存、分析、展示。 二、案例分析 在此应用背景下，国内某风电集团在下辖风电场中使用了 虹科Panorama SCADA数字化平台 。通过使用虹科Panorama SCADA软件解决方案，用户可以 及时、全面地对风电场设备运行状态和发电量进行实时监控 ，确保风电场的安全高效生产。 （1）数据采集和可视化 虹科Panorama软件平台 支持桌面HMI、Web HMI、移动HMI，提供远程RDP访问功能 。该平台可以实现风电场风机组的基本参数（包括风速，功率，转速等）的综合展示，用户通过远程控制单个或多个风机的启停， 实时监视风机的运行状况 ，提高效率。同时，用户可以根据需求 实现对不同方向风机组（运行参数、发电量）进行监控 ，通过对比分析，对每个风机组进行效率评估。 （2）KPI分析 企业运营管理层可以利用 远程实时在线监视 ，准确及时地掌握风电场的真实运行状况，为风电场KPI考核提供了可信、可靠的依据。虹科Panorama平台 支持KPI分析，提供多样化数据分析图表 ，可以对风电场的设备运行数据进行分析以及对整个风电场经济效益进行评估。 （3）警报和趋势 对于风机组内的各个模块状态的监控至关重要，主要模块有齿轮箱、交流发电机、控制器、制动器、转子、测风仪等。虹科Panorama软件平台可以 实现对每个模块的参数趋势、故障报警的综合展示 。同时，警报信息可通过VoIP、GSM调制解调器的SMS、邮件、传真多种方式发送到管理者处，并通过on-call功能将警报信息按特定人员、特定时间选择性发送。 （4）其他功能 在操作记录查询方面，虹科Panorama软件平台可以 记录不同用户在系统中的操作动作 ，例如用户登录，开关设备等。 由于风电场分布较为分散，为了对数据的及时归档和存储，虹科Panorama软件平台也提供了较为 强大的数据库功能 ，不仅支持SQL Server、Access、Oracle等ADO接口的数据库的读\写\修改，还可以通过数据库功能 实现配方管理 。 三、总结 SCADA软件平台的应用， 提高了风电管理的效率 ，用户可以有效掌握系统的运行状态，加快决策速度。同时，虹科Panorama有助于 快速诊断系统故障 ，对 提高风电场运行的安全性、可靠性，以及提高经济效益 等方面具有不可替代的作用。

一、应用背景 风能是最重要的清洁能源之一，大力发展风电等清洁能源是实现国家可持续发展战略的必然选择。发展风电、光伏等新能源的高效运维技术已成为当前电力系统面临的重要问题之一。在风电机组单机容量较大、机组整体结构越来越复杂、各部件之间的耦合也愈加紧密的情况下，风电机组出现故障的概率也会增加。 二、关键过程与难题 1. 风力发电是一个将机械能转化为电能的过程，这个反向的过程有许多产生振动的旋转部件，长时间的损耗可能会导致失效。 如果是事后维护或者定期维护，会因为维修难度大、维修费用高、损失的电能昂贵等问题增加成本 。 2. 在风电机组中，传动轴系、叶轮、发电机、齿轮箱产生的故障是造成机组停机的主要因素，并且这些设备通常在无人值守环境下工作，因此 对故障振动诊断监测系统的要求比较高 。此外，由于风电场分布在偏远地区， 硬件的通信性能也面临较大挑战 。 三、预测性维护方案 虹科预测性维护方案具有 高安全性、高可靠性、全自动诊断系统 的优势，广泛 应用于各种旋转设备的故障诊断 。虹科预测性维护方案包括 Accel 310高分辨率无线振动系统 ，用户能够实现每小时或每日诊断监控机器状态。借助 先进的人工智能和世界上最大的机器状态数据库 ，在 可靠的全自动诊断平台 支持下，用户可以准确获取故障问题和优先维护建议，并通过 预测门户网站 查看资产、工厂和企业的健康评分。 四、案例分析 （1）三轴振动+温度传感器 风电机组中传动轴系、叶轮、发电机、齿轮箱是造成机组故障和停机的主要部件，国内某风电集团在关键部件故障诊断中安装了 虹科Accel 310无线振动传感器 ，不仅可同时对轴向、径向、切向三个方向上的振动进行监测，也可以监测设备温度，实现温振一体化测量。 （2）高量程的振动频率 风电机组主要轴承和转轴的速度大约为30-60rpm，这也是齿轮箱输入轴的旋转速度，旋转频率范围是0.5-1Hz的情况应采用低频加速度振动传感器；而齿轮箱的中间轴和输出轴会有比较高的旋转速度，输出轴的旋转频率在通常情况下会比输入轴高50-60倍，测量其带动的齿轮箱和发电机组的高旋转速度需要使用通用型加速度振动传感器。 虹科无线振动传感器在低频以及高频范围都可以得到较好的测量效果，FFT频率可达到10KHz，提供最常见的组件和故障特征识别。 （3）高安全性、高可靠性的数据传输 虹科无线传感器 采用Wirepas Mesh网络，保证了数据传输的安全性和可靠性 。传感器打开后可自动连入到现场安装网关中，网关已预先配置好到云服务器连接。数据传输到云服务器中可通过 全自动诊断平台 得到诊断结果和维护意见。经过自动筛选或振动分析师审阅后，用户即可在 预测门户 得到所监控的资产、工厂健康评分。 （4）基于规则的智能诊断系统 虹科无线振动方案基于规则的智能诊断系统不仅可以对频谱峰值和频带的进行报警监测，而且能够将整个机器特定的基线数据加入数据库，每天获取全面的诊断振动数据，用于自动分析。虹科无线振动监测方案可以检测出风电机组中的以下几种故障问题：齿轮失效、齿轮磨损、叶轮振动、不平衡、不对中、轴承松动、结构共振、轴承磨损等。 五、总结 风电机组是一个复杂的机电综合系统，齿轮箱故障、电气系统故障和发电机故障是最主要的三种故障类型。预测性维护方案能够对风电机组故障进行有效诊断和分类， 有利于降低机组故障率、减少维修成本、提高风电场的经济效益 。

美国《大众科学》月刊网站1月1日发表题为《2015年将塑造世界的创意和突破》的文章，文章称，2015年，科学界和工程学领域取得的进展将再次以影响深远的方式塑造世界。以下将文章提出的重点进展转引如下： 近海地区风能发电 当工作人员今年开始在马萨诸塞州的科德角安装高压电缆时，他们将为开启可再生能源的新时代奠定基础。这些输电线将从美国建立的首个近海风力发电厂科德风力发电厂向其他地区输送电力。美国现有的风力发电厂大部分都位于该国的中心地区，远离人口密集的海岸地区。 抗埃博拉病毒药物进入西非 2015年或许是抗击埃博拉疫情的一个转折点。研究人员即将在西非国家的治疗中心对服用两种主要药物布林西多福韦和法匹拉韦的患者人选进行临床试验。 超高速数据传输网络推动科学发展 美国能源部每秒传输100千兆比特的能源科学网横跨大西洋的网络延伸项目，到1月底将为美国和欧洲的实验室之间提供每秒340千兆比特的数据传输网络，提高全球各地开展研究合作的速度。 太空探索解开矮行星的谜团 人类将首次在同一年对两颗新的行星(冥王星和谷神星)进行探究。它们属于矮行星。这意味着它们形状又大又圆，而且与其他天体共用轨道。有研究显示，这些处于中间地带的天体是理解太阳系构成和演变的关键所在。3月，美国航天局(NASA)派出的“曝光”号探测器将开始沿着谷神星的轨道飞行。更多的发现有待“新地平线”号探测器的探索之旅为人们展示。它将在7月从冥王星附近飞过。 验证广义相对论 爱因斯坦的相对论内容仍不完整，令人感到失望。有一种未经证实的预言称，有质量的物体加速运动会产生引力波。这就像是小船驶过湖面所产生的波纹。7月，引力波的搜寻工作将逐渐升温。科研人员将启动“莉萨探路者”探测器。它将对一个新建太空引力波探测器的相关技术进行测试。从2015年开始，在地球上展开的两项实验——与先进激光干涉引力波探测器和“先进的处.女座”引力波探测器有关——将联机上线。它们应该能够探测到恒星爆炸产生的重力扰动。另一项测试将对三合星PSR J0337+1715的运动进行研究，看一看情况是否如爱因斯坦所认为的，重力会对各种物质产生相同的影响。 商用太空舱即将发射 今年，NASA将把关注重点转移到采取下一步符合逻辑的行动——发射商用太空舱上。太空探索技术公司将于今年夏末或初秋向国际空间站发射比格洛航天公司生产的可充气活动太空舱。一旦连接上“宁静”号节点舱，该太空舱将膨胀至13英尺(约合4米)长。比格洛航天公司将利用上述数据建造一个可容纳12人的空间站。 机器人加入开源革命 有史以来生产的装备最为复杂精密的3个机器人——NASA的“机器人宇航员2号”、“再思考”机器人技术公司的巴克斯特(Baxter)以及波士顿动力公司制造的阿特拉斯(Atlas)都有一个共同点：它们都是以机器人操作系统(ROS)为基础设计出来的。这种开源软件正迅速成为机器人制造业的安卓平台。ROS的下载数量在2014年翻了一番，达到350万次。开放源码机器人技术基金会首席执行官布赖恩·格尔基预测，今年夏天发行ROS 2.0时，其下载量将再创新纪录。 虚拟现实产品问世 工程师兼电影导演杰弗里·特拉维斯将向外界介绍虚拟现实产品——一种超真实的喷气背包飞行装置，被称作“火箭王牌飞行员”，使用者佩戴奥克卢斯公司的Rift头戴设备并系上尼龙安全带，可以像超人一样“飞行”。脸书网站2014年收购了虚拟现实耳机制造商奥克卢斯公司，有力地开启了一个新的时代。许多人都知道这一时代正迅速来临，其他公司也纷纷采取行动。三星公司与奥克卢斯公司合作开发了供智能手机使用的头戴设备；索尼公司为其PS4游戏机推出了“墨菲斯计划”头戴设备；而谷歌公司发布了“探戈计划”手机，这款手机带有传感器和计算机视觉装置，可作为虚拟现实平台使用。 生物仿制药物登陆美国市场 大部分药物都是由化学家设计生产的。不过，最有希望治疗癌症、关节炎和多发性硬化症等疾病的一些药物则是由活细胞制造产生的。但这些被称作生物制剂的药物价格会很高。生物技术公司虽然无法精确地复制生产出生物制剂，但却可以走得更近。较为廉价的仿制品——生物仿制药物正在投入生产。由于生物仿制药物与它们模仿的生物制剂的分子只存在少许差别，所以对它们进行监管更加困难。食品和药物管理局最近公布了正式批准生产生物仿制药物的实施途径。