(來源:斯(sī)凱孚中國)
01 風能利用現狀
在過去的20年,人們對可再生能源的(de)重視程度和利用能力得(dé)到快速發展。截止2017年底,全球風(fēng)電累(lèi)計裝機量達539GW,我國風電(diàn)裝機則(zé)達到188GW,如圖(tú)1。按(àn)國家能源局十三五規劃,風力發電將在2020年達到210GW[1]。根據國家統計局Z新數據,2018年1-11月累計風力發電量達到2897億千瓦時,同比增長15.7%,占總發電量的(de)4.7%,位居第三大能源來源[2]。風力發(fā)電裝機規模快速增長,對風電的可靠運行也提出了更高的要求。
02 風電運維痛點(diǎn)分(fèn)析
由於(yú)風電(diàn)場多分布在風資源較好的山地、高原或沿海(hǎi),每個風(fēng)場由若幹台(tái)風電機組和升(shēng)壓站(控製室)組成,日常除(chú)遠(yuǎn)程監控以外,維護工作需要在幾十米至百米以上的高塔上進(jìn)行,維護難度大。
風電機組(zǔ)本身是由空氣動力係統、機械傳動(dòng)係統、電(diàn)氣係統、液壓係統和控製係統組成的(de)複雜機器,惡劣的運行環境及複雜的機器結構與有限的運維力量之間的矛盾日益凸顯。
根據國家能源(yuán)局的相關風電建設和項目競爭指導方案,未來風電上網電價將(jiāng)逐漸走低,除棄風限電等因(yīn)素(sù)以外,如何保證風(fēng)電的機組長期穩定(dìng)高效的運(yùn)行成(chéng)為風電(diàn)企業優勝劣汰的關鍵因素。
在此大背景下,很多人(rén)將目光聚焦到風場(chǎng)精細化管(guǎn)理,試圖依托大數據分析(xī)等手段,為機組的可(kě)靠(kào)運行提供保障。毋庸置疑,風電場每天(tiān)通過SCADA錄取海量數(shù)據,這些數據涵(hán)蓋風(fēng)場運行的方方麵麵,對其加以合理分析和研究有望為風場運維提供決策依據。然而,大量的曆史沉澱數據目前(qián)並未得到有效的開發和利用(yòng),如何對曆史數據進行歸納和整理,如(rú)何提煉有效數據作為分析對象進而指導運維,都對相(xiàng)關算法(fǎ)和算力提出了前所未有的挑戰。
海量數據通常存儲於企業的各級服(fú)務器,與之匹配的運維日誌散落各處,收集難度大,數據的可利用程度不確定。另一方麵,麵對海量數據可能蘊藏的巨大價值(zhí),風電運營企(qǐ)業不能直接公開他們所持有的數據。而那些可以提供數(shù)據分析的企業要依托自身積累的寶(bǎo)貴經驗和相關自有數據迎接算法開發過程中的巨大挑戰,也無法將(jiāng)自己的數字資產(chǎn)公開,更別提算法的驗證和迭代。
究其根本,在沒有產生實際效果之前,我們無法量(liàng)化大多數(shù)數字資產的價(jià)值,其次,數據和算法的短暫單一交互很難保證為(wéi)雙方創造出明顯的商業價值。這急需一種長效機製解決諸多瓶頸問題。
03 區塊鏈技術的應用
那麽(me)是否有辦法運用目前非常流行的區塊鏈概念和底層技(jì)術來解決這對“數據分享”的矛盾呢?從根本上來講,風電運(yùn)維中的數(shù)據分享難題其實就是交易和價值確認的難題。那麽,一種“加(jiā)密的分布式記賬技術”,即(jí)區(qū)塊鏈就是(shì)為了針對性的解決這個問題而(ér)被(bèi)引入到風電場(chǎng)運維價值鏈之中。
之所以以價值鏈為基礎,是因(yīn)為目前風場運維的具體活動無法以數字(zì)化(huà)的(de)形式來體現風場運維活動無法全部數字化。機械(xiè)係統的具象性、具體(tǐ)運維(wéi)人員和工序的物理性導致在具體工作中許多數據的缺失和遺漏。還(hái)有備(bèi)件供應商以及在(zài)風場背後的諸多(duō)金融(róng)和(hé)保險(xiǎn)機構(gòu),加之相關的管理條例和部(bù)門之間的協調,造成(chéng)了信息和數(shù)據(jù)的不協同。雖然這些應用和條件與現有成熟的區塊鏈應用迥然不同(tóng),比方說時下大熱的“比特幣(bitcoin)”,但是殊途同歸,由於兩者前提的(de)一致性(交易和價值確認),所以將區塊鏈底層技術運用於風場運維是一個可取的選(xuǎn)項。
首先,我們需要了解區塊鏈的三種基本類型:
1.以比特幣(bitcoin)為代表的“公共鏈”(Public blockchain),具備典型的去中(zhōng)心化特質,可以直(zhí)接由不同的利益(yì)相關各方來交換各自的數據(價值)。
2.為了避免隱私問(wèn)題,產生了背離這種去中心化特質的“私有鏈”(Private blockchain),這種鏈一般在私有組織內部使用。
3.介於(yú)以(yǐ)上兩種鏈之間,被寄予厚望的“聯盟鏈”(Consortium blockchain),聯盟鏈更(gèng)像是一(yī)種局(jú)域鏈,鏈上所有(yǒu)節點因為某種利益而組成一個聯合共(gòng)同體,共同建立一個成本更低的信用關係。同時,不同的利益相關方參(cān)與(yǔ)可以建立多種多樣的(de)聯盟璉形式,網絡中鏈與鏈的(de)互聯互通,形成“互聯鏈”(Interchain)[3],從而提供一個(gè)更多樣(yàng)化的(de)價值交換方式(服務形式)。
以風電機組傳動鏈軸承的(de)運行狀態監測為例,當(dāng)風機傳感器數據根據智能合約觸發一次診(zhěn)斷分(fèn)析之後,鏈上所有(yǒu)節點都將記(jì)錄下這次分析動作,而隨著監測數據的積累,逐(zhú)漸對該位置軸承形成一個趨(qū)勢判(pàn)斷指導維護,結合鏈下實地檢(jiǎn)查保養日誌及後期的零部件失效分析,為後續的備件生產和維修策略的(de)製定提供數據支(zhī)撐。
在監測分析的整個過程中,診斷數據再(zài)以(yǐ)加密(mì)的形式被同步交換至區(qū)域(yù)風電資產(chǎn)聯盟鏈(liàn),金融和保險機(jī)構(gòu)也可依此為各方提供資金保障和理賠服務(wù)。Z大限度地保證機組的(de)可(kě)靠運行,追蹤度電成本變化以及Z大限度降低了整個鏈(liàn)條上的運營風險和成本,Z終降低風電度電價格,服務於(yú)整個社會。
另外,在此過程中(zhōng)形成的共識數據可以為清潔能源(yuán)的(de)發展提供更多的(de)支(zhī)持,例如綠證交易所可以鏈接該區域的風力發電量信息,在交易過程中(zhōng)自動生成綠色電力購買證明(míng),使綠證作為未來實體信(xìn)用加(jiā)分或其(qí)他權益(yì)憑證成為可(kě)能。如圖2:
04 結語
區(qū)塊鏈技術本身正在(zài)不斷發展和演化,備受矚目,但是,距離真正的應用落地還需解決很多實際問題。
首先,如前文提到(dào)的算力算法(fǎ)在麵對海量數據時的應付能力有待提高。比(bǐ)如說現在業界(jiè)普遍頭疼的一個問題 – 鑒別軸承(備件)的真假(jiǎ),也就是之前所提到價值確認的一部分。在(zài)目前(qián),這部分的工作由斯凱孚(fú)之類的軸承供應商來承擔,但是由於工作量大且風場分布分散,這種工作方式勢必帶來效率低下,溝通(tōng)不及時導致市場魚龍混雜(zá)等(děng)弊端。在區塊鏈的應用日(rì)漸成熟之後,這個工作(價(jià)值確認)可以由這(zhè)個鏈條上的每一(yī)部分通(tōng)過智能硬(yìng)件或者上下遊數據交換來確認。這樣的話,就需要海量的數據和大運算能力來(lái)作為價值確認的支撐,在5G技術沒有成熟前,這是目前需要麵對的一大挑戰。
其(qí)次,從商業的角度,留在(zài)鏈上的企業要有足(zú)夠的動力和能力,需要(yào)實現各自(zì)的商業(yè)利益和(hé)社會(huì)價值。區塊(kuài)鏈技(jì)術除了去中(zhōng)心化和價值確認外,還有一大功能就(jiù)是可(kě)以做到(dào)“弱價值”的集成。所謂“弱價值”,就是指將(jiāng)鏈上的碎片(piàn)化的數據和服(fú)務價值(比方說(shuō)風機傳動鏈檢測服務上的一(yī)個小的子項)。在傳(chuán)統垂直業務過程(chéng)中,這些價值都是通過服務的上遊(風場業主)來進行確認。由於專業性的缺失和數據(jù)交換的不及時,這(zhè)種模式,不利於將這些“弱價值(zhí)”來進(jìn)行(háng)細分(fèn),整(zhěng)合以及有效的利用(yòng)。在區塊鏈的模式中,這些“弱(ruò)價值”都可以被鏈上的每一個利益方來評估並且給予相應的信用得分(credit token),從而可以將之前沒有關(guān)聯的“弱(ruò)價值”整(zhěng)合形成一個全新的“強價值”,從而更好(hǎo)的服務於全鏈。
斯凱孚作為全球風電零部件供應商,一直(zhí)致力於實現風(fēng)電運維的數字化進程(chéng)。REP解決方案(àn)將可以靈活嵌入各個終端的數據平台,如(rú)圖3 ,在數據保密性得到保證(zhèng)的同時對於傳(chuán)動鏈關鍵轉動部件的診斷和故障預測做到全自動實現,規避(bì)了人工幹預不確定(dìng)性的風險,提高診斷效率。同時斯(sī)凱孚也在(zài)風電運維市場上努力參與“聯盟(méng)璉”的建設,協同(tóng)鏈條上的各方豪傑以及我們特約的“風電服務合作夥伴(SKF CSP)”力(lì)爭給(gěi)整個(gè)行業帶來新的氣象和Z優(yōu)的價值。
Z後(hòu),當前風電運維(wéi)過程(chéng)產生(shēng)的各類鏈下信息要(yào)有一個標準化的數字化過程,否則很難與鏈上信息形成互補,更無(wú)法實現價值(zhí)鏈閉環。很顯然(rán),風電運維應用場景下的區塊鏈技術的發展還有很長的路要走。