Sovit3D數字孿生平臺 助力智慧海上風電場專案加速

我們常說地球是藍色星球，那是因為海洋約佔地球面積的71%。如今，我國正在向“雙碳”目標不斷奮鬥，海上風電也作為一種潛力清潔能源，迸發出前所未有的活力，海上吹來的風成為未來清潔能源新方向。

2024年海上風電專案加速推進

2023年中國風電新增吊裝容量77.1GW，同比上漲58%，創歷史新高。其中，陸上風電新增69.4GW，同比增長59%;海上風電新增7.6GW，同比增長48%。值得注意的是，2023年是中國風電市場在停止補貼新增風電專案後首年實現陸上海上雙增長。

2024年開年從業內瞭解到，國家能源集團、國家電投等多個央國企海風專案陸續獲批核準，2024年海上風電開工、建設、併網節奏加快。此外，海南、福建等清潔能源大省相繼公佈2024年重大海風專案投資計劃，依託海上風電資源，加快發展海上風電產業。

業內人士預計，2024年海上風電併網規模仍將不斷擴大，海上風電專案建設將保持較快增長，需求釋放將拉動海上風電產業出貨量持續增長。

2024年智慧海上風電解決方案

背景

智慧化方面從國家層面而言，我們國家的“十四五”規劃以及新基建都明確提出在智慧能源方面的建設，同時也是希望開展智慧能源建設幫助企業進行智慧化轉型。為了貫徹落實數字中國、數字經濟和智慧能源等戰略，2035戰略為指引國家電投目標打造數字化國家電投，建設智慧能源體系，將數字化、智慧化融入到能源生產運營透過數字化實現產業在規劃、設計、建設、運營等環節提質降本增效的目的。

定義

智慧海上風電場利用大資料實時監控電量分析，並透過數字視覺化大屏進行資訊展示，使參觀總覽、集團排程、遠端運維狀態一目瞭然。此外，智慧海上風電場還具備海底電纜設計與智慧運維核心技術，建立起風機、海纜等主要裝置健康狀態的預警模型，實現裝置初期劣化和故障預警、診斷，有效防止裝置欠維護和過維護。

體系架構

智慧海上風電場旨在將整個風電場作為一個整體場景，統一設計風電機組及箱變、海上升壓站、陸上站的各類子系統;採用統一的標準化介面，使其能無縫融合在統一的資訊資料交換平臺上;使用統一的人機互動介面，進行統一的執行控制和管理維護。在陸上集控中心就可實施對全場景的遠端實時視覺化監控，並進行各類資料(如故障分析與預測、裝置管理、工單的管理等)的統一智慧化管理，實現海上無人值守、陸上少人集控的智慧化運維管理模式。

開發平臺

系統基於WebGL標準下的B/S框架，前端採用HTML5+JavaScript技術為基礎，進入Sovit2D/Sovit3D視覺化平臺後，結合真實世界建立數字孿生三維場景(也可上傳背景圖)，線上拖拽資源庫中的風機、升壓站、裝置等元件，配置顏色、動畫效果，視覺化直觀呈現海上風場執行狀態。透過對場景進行放大、縮小平移等操作檢視場景效果和細節。並將環境引數、實時發電指標、節能減排資訊等資料接入 2D 皮膚，便於運維人員對整個風電場執行的有效掌控。

功能設計

#1全域性概覽

展示海上風電場運維中心及風電場總體生產運營資訊，包括實時指標、機組狀態、環境引數、發電統計、風機數量等資訊。

#2裝置管理

智慧裝置是智慧海上風電場的資料基礎。智慧裝置是智慧裝置層的基本元素，應使用標準通訊介面和協議，實現數字化監測和網路化控制;應具備就地綜合評估、實時狀態報告、故障診斷等功能。

#3風機監測

在風機上採用先進的狀態監測、資料分析、智慧控制技術，使機組準確地感知自身和外部環境，建立資料監測、異常告警機制，智慧鎖定故障位置。為風機匹配機械傳動鏈、塔筒、基礎、槳葉以及重要的螺栓載荷等重要元部件的狀態監測，實現對機組引數漸變、突變事件的智慧化故障預警與診斷。

#4海纜監測

海底電纜是海上風電場電能傳輸的關鍵部件，海底電纜的事故將導致極大的損失。有必要實時監測海纜的溫度和應力變化。藉助海纜中的光纖線芯，透過對接光纖分散式感測新技術，判斷電纜是否受損及周圍環境是否發生變化，並對海纜異常進行報警和定位。

#5環境監測

海上環境相對更加複雜，環境參量的線上監測顯得尤為重要。透過對接感測器監測結果資料和高速傳輸介質，將海上風電運營區的海洋環境統一展示，實時測量並顯示風速、風向、氣溫、相對溼度、氣壓;並對作業海區未來7天的天氣現象、氣壓、風向、風力、氣溫、浪高、能見度等要素進行預報，安排預警和預處理方案及出海作業策略。

#6智慧巡檢

鑑於海上風電場水域大、環境複雜、維護難，在海上升壓站、配電室等主要區域，以第一視角漫遊巡檢，實現 1：1 場景還原的智慧巡檢系統，結合物聯網、三維建模等技術，實現巡檢當前狀態資料展示，巡檢攝像頭實時監控資訊回傳，從管理、安防、節能、隱患排查等多維度對海上風電場實施動態監控及預警。

#7影片監控

根據風電場監控攝像頭分佈情況，在三維場景中設定影片監控點位，以攝像頭圖示展示其位置。支援場景互動來調取相應監控影片，對異常目標的自動抓拍、抓攝和留存，出現異常警告時，監控點位會有聲光報警效果。滿足運維人員對場景進行實時態勢感知、歷史資料回溯比對、應急處理預案等監測需求。

#8電子圍欄

海上風電場水域電子圍欄一旦有非法入侵時，智慧跟蹤球機立即自動跟蹤現場目標，並在現場和監控中心發出聲光報警。透過對接船事系統可獲取到施工船隻、漁船、非法入侵船隻等相關資訊，結合入侵時間、離開時間，可實時定位船舶位置(經度及緯度)和繪製歷史軌跡，提高監控管理效率。

#9智慧預警

建立預警觸發機制，對風場裝置、環境進行實時監控，在識別到後臺狀態資料時，將狀態以差異化的形式呈現在裝置模型上，當裝置狀態為異常時，系統將持續發出聲光報警，並彈出異常警報。並聯動影片監控將鏡頭聚焦，展示報警裝置詳情及位置，方便運維人員即時做出決策處理。

#10建設價值

利用數維圖(SovitJs)應用自主研發的 Sovit2D、Sovit3D 產品，無縫融合 2D、3D 技術，搭建3D 視覺化智慧海上風電場大資料管理平臺。實現可互動式的 Web 二三維場景，基於多維感知、場景物聯、物信融合的技術理念，不斷豐富與完善海上風電場全面感知，實現裝置設施智慧巡檢、環境風險監測預警，助力集控中心生產排程，輔助決策和全域性掌控。

總結

建設智慧海上風電場，實現海上風電場裝置、資產的智慧化監控與管理，對提高風電場自動化水平和運維效率、降低運維成本、提高海上風電的徑濟和社會效益、提高抵禦風險的能力具有重要意義。