2023年10月16日-19日，2023北京國際風能大會暨展覽會（CWP2023）在北京如約召開。作為全球風電行業(yè)年度最大的盛會之一，這場由百余名演講嘉賓和數(shù)千名國內外參會代表共同參與的風能盛會，再次登陸北京，聚焦中國能源革命的未來。

本屆大會以“構筑全球穩(wěn)定供應鏈 共建能源轉型新未來”為主題，將歷時四天，包括開幕式、主旨發(fā)言、高峰對話、創(chuàng)新劇場以及關于“全球風電產業(yè)布局及供應鏈安全”“雙碳時代下的風電技術發(fā)展前景”“國際風電市場發(fā)展動態(tài)及投資機會”“風電機組可靠性論壇”等不同主題的21個分論壇。能見App全程直播本次大會。

10月18日上午，金風科技股份有限公司技術項目經理趙世培在風電產業(yè)技術創(chuàng)新論壇I上發(fā)表題為《風電行業(yè)發(fā)展下機組壽命評估技術》的主題演講。

以下為發(fā)言全文：

大家上午好，今天非常榮幸能有機會和各位業(yè)界同仁一起探討關于機組壽命評估技術話題，對于風電技術人員來講，壽命評估不是一個新話題，但隨著風電行業(yè)的發(fā)展，基于新的業(yè)務場景和訴求，回歸對基礎技術的研究和嘗試，在這個過程中，形成了新的解決方案，因此，在這里和大家做一個分享。

第一部分，現(xiàn)狀與訴求。

簡單看兩組數(shù)據，第一組，新裝機趨勢變化，從數(shù)據可看出機組大型化趨勢明顯；第二組，機組臺數(shù)-運行年限分布，截止2022年，運行10年以上的機組臺數(shù)達到近5萬。兩組數(shù)據背后的訴求是什么呢？

針對“新生”風場，大型化趨勢下是對安全性越來越重視，過去的方法可靠程度是否有降低？同時針對電價周期波動，資源差異項目，是否能在滿足安全性的基礎上通過精準的壽命調度提升風場的收益？

針對“中年”在役風機的困擾在于面對“千場千策”局面，改造如何開展？如何優(yōu)選方案？如何為運維提供更精準的維護策略指導？如何來挖掘風機的能力等。

基于以上兩種場景，歸為一類問題。從技術角度來看，如果能建立一套更為精細、可靠的壽命評估體系，那么以上問題將迎刃而解。

第二部分，總體技術路線。

左圖表示隨時間變化，風機剩余壽命變化的曲線。為方便理解，我把風機的一生也定義了不同階段：新生、中年和老年。綠色的線是通常基于確定性的方法評估機組剩余壽命變化曲線。然而事實上，由于風機面臨的外界環(huán)境千變萬化，圖中這條“曲折”的曲線才是機組真實的剩余壽命曲線，那么如何才能獲得這條真實的曲線呢？把目光移到右圖，整體方案包含三個必要環(huán)節(jié)：數(shù)據分析、技術實現(xiàn)、在線監(jiān)測。

進而繼續(xù)具象技術路線，1模型驅動的評估方法：也就是我們仿真模型；2.數(shù)據驅動評估方法：擺脫仿真軟件，但要建立機組SCADA數(shù)據與載荷關系的預測模型，進而對壽命進行評估。以上兩種方法還是以確定性的方法評估機組壽命，即綠色的剩余壽命評估曲線。為了得到或更接近真是情況，我們在壽命評估中引入了3.概率的評估方法：可以簡單理解為輸入的每個變量都是一個概率分布，而不是一個確切的值。這樣就回答了前面的問題，即針對“新生”風電場，用不確定度+X的評估方式，獲得更精準的壽命預測。對于“中年”機型，通過不確定性+X的評估方式，獲得風機過去壽命的消耗曲線，以及預測以后的壽命變化。

要實現(xiàn)以上不確定度+X的評估方式，還有兩個基礎條件。一是數(shù)據量要足夠大，金風注重對數(shù)據積累，在手10000+實測原始風數(shù)據，每天產生GB級風機運行數(shù)據和TB級的業(yè)務仿真數(shù)據。這為概率分析方法，打下非常堅實的數(shù)據基礎。二是要消除黑匣子，得益于金風自研GTSim仿真軟件，使得從機理上理解動力學評估模型，使模型不確定度的量化有了可行性。金風始終堅持技術創(chuàng)新，在大量數(shù)據分析和自研軟件加持下，獲得風機真實的壽命曲線。

第三部分，技術實現(xiàn)

模型驅動的方法：如圖包含四個基本的方面，這里需要重點關注的是，針對在役機組歷史SCADA數(shù)據能否建立快速分析標準，并使其自動化、平臺化，這是做的過程中遇到的挑戰(zhàn)。

數(shù)據驅動方法：如圖包含五個基本方面，這里值得注意的是如何使得預測模型更準確，更強的泛化能力。下面是我們在河南某項目的結果，同時和第三方機構也做了背靠背對標工作，從結果上看，金風自研壽命預測模型達到了很好的效果。

概率評估方法：第一類，風參數(shù)-壽命的概率模型，通過確定風參變量的概率分布，模型參數(shù)的概率分布，獲得載荷及強度概率分布，再進一步得到壽命的概率分布，也就是真實的剩余壽命曲線。第二類，基于風險系數(shù)評估方法，把輸入變量分為兩大類，確定每個輸入量的不確定度等級，并量化其對關鍵載荷的敏感度等級，再通過加權平均獲得其風險系數(shù)，同時建立對應風險系數(shù)下的安全系數(shù)，從而或者壽命的不確定度。以上不僅對數(shù)據分析要求較高，也對動力學機理有更高的要求。至此，其實我們回歸到了壽命評估的本質，即風險概率的評估。概率設計方面，未發(fā)布的IEC61400-09、IEC61400-28均已經提出在相關方向的標準，這也為我們的技術探索指明了方向。

第四部分，業(yè)務實踐。

關于業(yè)務的實踐，金風獲得了相關的技術認證，并且搭建了智能化SCADA數(shù)據分析平臺等。

最后作為一名金風人，我有一個小小展望。

在風電這場長跑中，我們要：

更懂風機：以技術為雙腳，腳踏實地，和風機交個朋友

擁抱變化：以技術為工具，具象不確定，展現(xiàn)其真實性

創(chuàng)造價值：為風電場提供更可靠，更安全的定制化方案