新能源“无人化”场站解决方案白皮书

原“无人化”场站新能源解决方案白皮书新能源智慧运营创新联盟Goldwind三峡能源中国电球京连精团HIKVISIO2023年10月 金风服务GOLDWIND新能源“无人化"场站解决方案白皮书Goldwind前言中国为了应对气候变化并推动可持续发展，已经明确提出2030年“碳达峰”与2060年“碳中和”的双碳目标。在这个重要的历史转折点，中国新能源产业正面临着前所未有的挑战和机遇随者新能源规模不断扩大，企业发展需求也日益增长。首先，运维人员紧缺成为制约企业发展的瓶颈；其次，风电机组目趋大型化，大机组停机损失翻倍；同时，国家电力市场化改革的深入推进，平价上网、补贴退坡、电力交易等政策。影响发电企业的盈利能力。因此，新能源运营需要更加关注成本、质量和效益的平衡关系。率运的是，信息技术的发展为我们带来前所未有的机遇。物联网、大数据和人工智能技术以其强大能力和无限潜力，推动着新能源行业的智能化革命。在航天、汽车、手机等智能制造行业，通过数字化、智化技术的应用，它们成功构建了“黑灯工厂”，实现了全自动无人生产，这一创新举措显著提高了生产效率，同时降低了生产成本。随着技术的进步和时间的推移“黑灯工厂”正逐渐成为智能制造高质量发展潮流的鲜活缩影。那么，新能源运营未来如何发挥新技术带来的生产力，推动行业高质量、规模化发展，实现电力运营“无人化”的“黑灯电场”?我们期望实现“在电力生产过程质有的风光能量获取、发电转换、输电、电网连接、监控与运行过程均在无人的环境完成，无需人工操作，把电场交给机器和系统”的“无人化”场站。通过将数字化、智能化技术赋能智慧运营，实现新能源运营“远程监控、区域检修、分级管理、场站无人”的“无人值守”模式。在此背景下，金风科技联合中电联风力发电分会、国华投资、大唐、三峡能源、中国电建、京能、嘉净新能源、腾讯、海康威视等团体和企业，基于行业研究、调研分析、项目实践，供同提出了新能源业务与数字化融合、人与机器融合的双融合人机协同智慧运营模式，旨在研究如何通过机器替代人工，如何构筑开放的数字平台，加速新能源企业向场站“无人值守”运营模式转型升级，以满足新能源发展的需求，迎接未来的挑战，新能源运营数字化转型机遇已经到来，宏伟正卷已遂步展开，需要行业内外合作伙伴携手共进，勇于创新，敢于突破，共同谱写新时代能源发展新篇章。吸后，裹心感谢您对本自皮书的关注和支持，新能源智慧运营创新联照2023年10月 金风服务GOLDWIND新能源“无人化"场站解决方案白皮书Goldwind目录第一章发展趋势和挑战1.1新能源行业发展趋势1.2对新能源运营提出的需求1.3运营面临的挑战，1.4运营转型的紧迫性第二章未来的运营模式，2.1新雷求和挑战对未来运营模式的期望2.2未来运营模式“无人值守”2. 3无人值守模式价值分析82. 4新能源运营技术发展演进路线9第三章新能源“无人化”场站解决方案3. 1设计理念113. 2方案架构123. 3核心能力153. 4新能源运营转型方案第四章成功案例. 214. 1实践案例-某电力央企智能场站云边端一体化管控项目4. 2实践案例-国华投资北光储电站无人值守项目22第五章总结和展望第六章参考文献26II 金风服务GOLDWIND新能源“无人化"场站解决方案白皮书Goldwind第一章发展趋势和挑战1.1新能源行业发展趋势随差全球对于环境保护和可持续发展的关注度不断提高，新能源行业迎来了前所未有的发展机遇。在中国，特别是在“双碳目标”下和电力市场化改革的推进下，新能源产业也将蓬勃规模化发展。然而，这种规模化的发展也带来了一系列挑战和需求。行业规棋化高速发展低碳环保是未来全球发展的主旋律，新能源行业是从能源供给侧实现低碳环保的重点发展领域。我国将坚定不移地做好“碳达峰、碳中和”工作。要抓赛制定2030年前碳排放达峰行动方案，支持有条件的地方率先达峰。同时，要加快调整优化产业结构、能源结构，推动煤炭消费尽早达峰，大力发展新能源、如快建设全国用能权、碳排放权交易市场，完善能源消费双控制度。到2030年，中国单位国内生产总值二氧化碳排放将比2005年下降65%以上，非化石能源占一次能源消费比重将达到25%左右，风电太附能发电总装机容量将达到12亿k以上。在此明确目标下，新能源布局有开发建设步伐正在加快，各大央企相继发布新能源装机规划，集中式与分布式并举、风光大型基地建设与分布式新能源共同推进的格局正在形成。机组大型化趋势随着技术的不断进步和市场的不断发展，风电机组的容量逐渐增大，向着大型化方向发展，呈现出一个持续且不断加速的趋势。从历史数据看，从2012年，中国陆上和海上风电机组平均单机容量分别为1.6MW和2.8W，发展到2022年，中国陆上和海上风电机组平均单机容量达到4.3MW和7.4MW，具体内容见下图：单位:MW率上附上8.07.06.05.04.03.02.01.00.020122013201420152016201720182019202020212022数据来源：CWEA图1：2012~2022中国新增陆上和海上风电机组平均单机容量1 金风服务GOLDWINDGoldwind新能源“无人化”场站解决方案白皮书到2023年，风电企业已经推出10MW陆上机组，在研产品单机容量达到12-15MW。陆上风电市场迈入“10M+时代”，按照目前的技术发展路线，GWEC预测，到2025年，全球海上风电平均单机容量将增加到11.5兆瓦，到2030年单机容量达20兆瓦的海上风电机组将被推出。电力市场化激革国家从2021年3月15日首次提出构建以新能源为主体的新型电力系统后，各相关部门和单位都积极推进和发布路径规划和发展策略，在这个过程中，一些政策的实施对发电企业的投资收益率产生影响，从而增加了运营风险和压缩了利润空间首先，平价政策的推行意味着电力市场上的电价将更加合理和公平，发电企业无法通过高价销售电力获取高额利润。这要求发电企业更加关注成本控制，提高发电效率和降低生产成本，以保持竞争力。其次，补贴退坡政策的实施意味着政府对可再生能源发电项目的补贴逐渐减少或取消。这对于依赖补贴收入的发电企业来说，会增加经营风险和利润压力，需要更加注重项目的经济性和盈利能力。此外，电力交易的推广也使得发电企业需要更加关注电力市场的供需情况和价格波动，以及市场竞争的态势。企业需要灵活调整发电生产计划和电力销售策略，以适应市场需求和获得更好的经济效益电力市场化改革使得企业需要更加关注成本、质量和效益的平衡关系，只有通过不断提高发电效率、降低成本，》才能在市场化的环境下取得可持续发展。1.2对新能源运营提出的希求国新能源行业高速发展，面临上面提到的三大趋势变化，需要建设更高效、更高质量、更精益的运营，新能源运营期望的需求为企业资产规模增长1倍，运维人员不增长；非计划内停机为零；企业项目投资收益率>7%。2 金风服务GOLDWINDGoldwind新能源“无人化"场站解决方案白皮书行业高速发展规模化风电行业的规预化发展，每年快速增长的电站客量，适成运维技术人员需求积增，成本+和人员的诉求承置凸量，追切需要提高接术人员的工作效率和绩效，同时，规模化下企业的业务流程和造作规绩将更加复杂，也需要对业务流程进行优化和标准化，减少重复工作和资源浓费，提高整体运营效率，机组大型化风力发电机组的大型化，设备的复杂性和故障风险也增加，传既的被动雄护方式往往需要等到设备出现故障才进行修复，这会导致停机时间长、维修虚本高等问露，西预测性继护+量通实时监测和分新没备的运行状态，提前预测潜在的效障，并采取相应的措施来避免故障的发生，从再减少停机时间和维修成本，所以，对于机组大型化趋势有必要通过主动运维亲降低风险,电力市场改革电力市场改革要求企业更加精组地管理和优化资产，通过会理的资产配置和管理，最大t化资产的利用率和价值，将风电场的生产、适营和销售过程进行整合和优化，实现全链条的更精益的运堂动同和亮效选作，降低生产和运营成本，增加收益，提高企业的盈利能力和竞争力。图2：对新能源运营提出的需求1.3运营面临的挑战新能源的发展趋势决定了未来需要有符合业务需求的运营模式，当前新能源运营化、高质量）与当前运营模式之间的苏盾，是未来新能源运营转型需要面对的主要排战。行业高速委局设限化股势2;机塑大型化购3:电力市路化改革1 21电. 22, 2*2→-→18-1000设当可靠性明保运普效益:何限升对运营提出更易效率的运营(人随，国作事)更精盐的运营图3：运营面临的挑战3 金风服务GOLDWINDGoldwind新能源“无人化"场站解决方案白皮书挑战1：人效如何满足规棋化发展主流发电企业装机容量倍增发展，平均每年新增>1000万kw，当前，以电站“有人值班”和“少人值守”为核心的管理模式下，装机容量和人员需求如下图所示，每年快速增长的电站容量，造成运维技术人员需求激增，但是主流发电企业通常为薪酬总包模式，企业很难在短时间内满足规模化发展的人员数量翻倍的需求，成本和技术人员的诉求矛盾凸显，这就需要企业采取综合的策略和措施来应对，加强人才培养，提高人均劳效。人员需求恩信需加缩维长@实所的人员①装机容量增加一■装机量■配套装机音量的人员需求未来图美机容量-人员需求示意图挑战2，设备可靠性如保障目前，陆上风电场招标通常要求单机容量≥5M，单台停机和故障引发的影响，在同样时间内，比原来小容量机组如750k、1.5W放大数倍，加上交易市场化、限电等各类环境因素影响，安全和投资收益影响翻倍。所以，需要将现在的被动运营转变为主动运营，加强以预测性维护为主的设备维护，确保发电设备的高可靠性，避免由于停机带来的高损失。 金风服务GOLDWINDGoldwind新能源“无人化”场站解决方案白皮书机型-停机电量损失对比[4MX)18000损失电量1600016000140001200010000停机电量损失差8倍8000600000094000停机电量损失差倍20002098750750kW6MW16MW机型陆上风电场海上风电场图5：机型-停机电量损失对比图挑战3：运营效益如何提升电力市场化改革为企业提升运营效益提供了新的机遇和挑战，由于平价政策、补贴退坡等政策影响了企业的收入和利润，导致投资收益率下降，但同时电力交易也带来了新的红利机会。2022年，因家废展改革委、国家能源局印发的关于加快建设全成”，到2030年“新能源全面参与市场交易”，企业可以通过参与电力交易，优化资源配置，资产运营管理的关注点应从“任务消缺，应发尽发”转变为“电量市场交易策略最优不掌握电价波动趋势，根据交易收益变化，调度人、财、物资源配置，制定相应的运检计划，通过平衡成本、质量、效益的对应关系，实现运营效益的提升。1.4运营转型的紧迫性随着新能源行业的快速发展，新能源运营转型的紧迫性也越来越明显。一方面，随者装机容量的不断增长传统的人工运维方式已经无法满足运营需求，数字化、智能化运营成为必然选择。另一方面，随着新能源市场竞争的加剧，降低运维成本、提高运营效率已经成为新能源企业提高竞争力的关键，具体分析如下：1、主流发电企业制定资产倍增发展计划，在装机容量规模增速下，作业量、5 金风服务GOLDWIND 金风服务GOLDWIND 金风服务GOLDWIND 金风服务GOLDWIND新能源“无人化”场站解决方案白皮书黑效&薄本传维电站运营社邦分析CR9, B8At, 82道置本下降23-38%（无人R）人具势升0%(无人K)效率提质激安主建范营，投性维护单性有电视码10-20%精益质量专型注：以5万W风电（1.5MW电年9摄ste. tbt38图9：无人值守价值分析2.4新能源运营技术发展进路线基于信息化与智能化技术在新能源领域发展和深度融合的程度，对新能源生产运营发展过程中智能化技术进行趋势研究，新能源运营技术发展演进路线可分成四个阶段演进：有人售班、少人值守、无人值守自动运营，演进路径如下图：BORERIR2005年-2009年年-201982020年-2030年L4自动运营L2:当前次率L3无人值守L2少人值守)