明陽智能孫啟濤：打造深遠海綜合能源生態(tài)

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(nèi)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(chǎn)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。

在10月17日下午舉辦的海上風電工程裝備論壇II上，明陽智慧能源集團股份公司風能研究院軟件數(shù)字化室主任孫啟濤發(fā)表了題為《深遠海綜合能源智慧化方案Deep Fusion X》的主題演講。

以下為發(fā)言全文：

尊敬的風電行業(yè)的各位來賓，各位朋友，大家下午好。非常榮幸有這樣一個機會和平臺跟大家分享一下明陽在深遠海綜合能源應用當中做的一些工作，希望我的分享給大家?guī)聿灰粯拥氖斋@，今天我分享的題目是深遠海綜合能源智慧化發(fā)展，就是我們?nèi)掳l(fā)布的Deep Fusion X平臺。

我的分享分為五個部分，第一個為什么走向深遠海，第二走向深遠海面臨的挑戰(zhàn)，第三個深遠海發(fā)展核心技術，第四是深遠海立體融合應用結合方案，最后是對新型生態(tài)的展望。

第一，為什么走向深遠海，從這個聯(lián)合國一個權威機構發(fā)布的這個數(shù)據(jù)來看，我們?nèi)蛎媾R爆發(fā)式的人口增長，在2050年的時候，全球將達到97億的人口，對應的我們的工業(yè)發(fā)展生活當中所需要的電力需求，在2050年將會達到61萬億千瓦時的電力需求，同時我們也面臨著非常嚴重的一些環(huán)境問題，北極的海冰融化，亞馬遜雨林被大量的砍伐，以及遠古凍土，逐漸融化，所以這個全球能源發(fā)展的需求，推動了我們需要走向海洋，走向深遠海。我們知道海洋能源占全球面積層面達到71%，海洋能源生物是占到了80%以上，其實海洋能源為我們?nèi)祟愄峁┑鞍踪|(zhì)消耗只有6%，同時來說我們對于深遠海的綜合能源應用以及深遠海的發(fā)電效率。經(jīng)過測算，發(fā)電效率可以提高20%以上，這是我們發(fā)展需要的資源訴求。

看國家規(guī)劃，去年6月1日九部門聯(lián)合印發(fā)《“十四五”可再生資源發(fā)展規(guī)劃》當中，關于海上開發(fā)建設的一個重點，主要是四個方向，一是海上風電基地集群的建設，第二就是深遠海海上風電評價的一個示范，第三個就是海上能源島的示范，第四就是海上風電與海洋油氣田深度融合發(fā)展的模式。這幾個圖看到明陽在這幾個領域分別建有自己的一些示范項目，像我們在青洲三的項目，已經(jīng)建立了大規(guī)模的海上風電基地；中國第一個真正意義達到雙百標準，離岸超過100公里水深超過100米的海油觀瀾號飄浮式風機，現(xiàn)在也并網(wǎng)發(fā)電，給中海油的鉆井平臺提供綠電；同樣我們的海洋牧場，海水制氫陸續(xù)都有這樣的項目。

今年的6月2日發(fā)布了新型電力系統(tǒng)發(fā)展藍皮書，這里面關于新型電力發(fā)展，它體現(xiàn)了四大基本特征，包括安全高效、清潔低碳、柔性靈活、智慧融合這幾個領域，同時來說，這里邊特別強調(diào)了要通過多類型的儲能監(jiān)視，包括電化學儲能，抽水蓄能，氫能以及多種形式實現(xiàn)動態(tài)的延時平衡，在我們發(fā)電策和用電策實現(xiàn)延時平衡理念。

第二部分，走向深遠海所面臨的挑戰(zhàn)。走向深遠海數(shù)據(jù)積累和體系建設遠遠不足，首先來說我們現(xiàn)在缺乏深遠海廣域環(huán)境的感知，先復雜環(huán)境下的預測體系的一個搭建，第二對于網(wǎng)絡通信建設，我們搞風電的都知道，光纜無論是路上的電纜還是海底光纜，未來走向深遠海面臨非常大的挑戰(zhàn)，海纜出現(xiàn)任何問題的時候，其實我們的數(shù)據(jù)通信尤其是極端天氣不能有效保證整個風電場以及風電機組的安全運行。第三我們對于感知體系的效能可靠性預測態(tài)勢模型相對來說是比較單一，現(xiàn)在對于整體體系化的一個發(fā)電效能的評價以及預測現(xiàn)在是比較缺乏的。第四其實我們都知道這些測試窗口短，運維以及難度大，周期長，時間短，這個多目標形成優(yōu)化控制策略，以及高效智能求解算法的開發(fā)，是我們面臨的重點和難點。

那么為什么說我們在廣域環(huán)境的全景監(jiān)測體系是一個空白的，首先來說，其實對于深遠海來說，我們的風機、樣本的數(shù)據(jù)是非常大缺乏的。第二就是對局復雜的一些氣象，我們監(jiān)測的手段也是比較缺乏，而且樣本數(shù)量少。第三就是我們對于動態(tài)海況實時監(jiān)測和預測難度非常大，現(xiàn)在還是偏向于理論計算和實時的仿真計算。第四就是對于深遠海感知設備的可靠性求更高，而且對于它的維護周期肯定要求也更長。

第二個挑戰(zhàn)，我們對于中國南海開發(fā)海上風電或者海洋能源開發(fā)利用，臺風是我們不可獲取或者不得不面對的挑戰(zhàn)，對于歐洲來說是沒有臺風有沒有極端天氣，這對中國海洋風電的發(fā)展帶來非常大的挑戰(zhàn)，我們知道當臺風經(jīng)過，特別高的風速下，極端風向發(fā)生180度偏轉，同時湍流強度和陣風系數(shù)也是隨著風速的增大而增大。

第三個面臨的挑戰(zhàn)就是網(wǎng)絡安全通訊，其實我們知道對于深遠海來說，我們的一個運營商基站信號無法覆蓋或者部分覆蓋，達不到一個比較穩(wěn)定的狀態(tài)，那么海纜的通訊建設，在于風電場建設的前期，對于基組部件的維護是不能提供一個有效支撐，同時來說對于風電場建設完成，像極端天氣，海纜故障，一些船只拖拽等等，都會造成一些通訊的缺失，所以這樣我們對于網(wǎng)絡通訊安全，甚至于說整個實施高效的網(wǎng)絡通訊也是我們所面臨的一個挑戰(zhàn)。

第四就是對于剛才提到的新型電力系統(tǒng)。新型電力系統(tǒng)面臨的挑戰(zhàn)，綜合能源智慧調(diào)度也會面臨非常大的挑戰(zhàn)。如果實現(xiàn)以風電或者新能源為主體的這種新型電力系統(tǒng)建設，通過啟動式，分布式這種結合的方式，其實我們需要打破的是數(shù)據(jù)孤島的現(xiàn)象，發(fā)、輸、配、儲、售等等這個之間的這種數(shù)據(jù)，其實目前來說是彼此之間相對獨立的，而且沒有進行一個有效的協(xié)同，同時來說我們大型的設備，不僅僅是風電機組全鏈路存在大量亞設備，依靠重點的人工維護效率低，而且反饋數(shù)字化的環(huán)節(jié)是一個脫節(jié)的狀態(tài)。

第三個就是對于智能化的增效，其實我們現(xiàn)在大數(shù)據(jù)分析或者大數(shù)據(jù)的建設，其實已經(jīng)說了很多年，也做了很多工作，但是相對來說的話，還是這種自主自知的能力還是比較缺乏，相對來說比較少，現(xiàn)在目前做到的只是實時告警為主預測性預警，主動性，自動性機組自我感知，自我維護比較少。第四我們系統(tǒng)安全穩(wěn)定，其實現(xiàn)在沒有一個有效的一個系統(tǒng)自檢體系，其實是不少功能或者說我們在信息化、數(shù)字化建設當中，落地一結束，沒有進行一個有效的持續(xù)迭代更新，體驗是比較差的。

第三個章節(jié)重點分析我們深遠海發(fā)展所需要的核心技術，首先來說其實中國的風電走智慧化已經(jīng)走了一定的年頭，其實我們做智慧風電的發(fā)展，智慧風機到智慧風電場到智慧能源，我們有很多案例和技術突破。

實際上我們明陽認為過去可能我們更多的是停留在或者說是在智慧1.0時代發(fā)展，這里面面臨的一些問題或者特點，我維護成本比較高，感知深度廣度不足，分析維度相對比較單一，我分析齒輪箱或者軸承，可能就只分析齒輪箱，只分析軸承，沒有系統(tǒng)化建設，整個機組評價體系建設是欠缺，第五相互之間控制容錯率比較低，更多我們?nèi)藭腔?.0時代以人為中心的輔助型智慧化管理模式，保障人員的安全，并且強調(diào)人員決策的效率質(zhì)量。

隨著這個技術的發(fā)展，現(xiàn)在到了智慧2.0的時代，我們明陽認為更多平臺服務化的集中管理，提升感知廣度與深度，數(shù)據(jù)化的多元易構數(shù)據(jù)融合，打造并且建設整個效能添加體系，而且尋求多業(yè)務協(xié)同聯(lián)動，提升機組感知能力，增強控制容錯性，真正實現(xiàn)以機組為中心或者以他為核心的一些決策性數(shù)智化聯(lián)動管理模式。

要實現(xiàn)這樣的一些目的，實現(xiàn)來說可能我們需要打造一些全鏈路，全生命周期的安全管理，這不僅僅是系統(tǒng)安全，更多層面上是在這個過程當中數(shù)據(jù)本身的安全，同時來說包括我的數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)存儲甚至于數(shù)據(jù)標準化，同時數(shù)據(jù)傳輸過程中，我們更多體現(xiàn)通訊的安全，對于我們現(xiàn)在其實都有自己的云平臺或者公有云、私有云，云平臺的安全是不是數(shù)據(jù)進行有效的，敏感數(shù)據(jù)是不是加密，系統(tǒng)是不是帶有自檢和防護，自修復的能力，這都是我們需要掌握的核心技術。

那么數(shù)據(jù)采集和治理，我覺得這個大家搞數(shù)據(jù)分析或者數(shù)據(jù)挖掘，這個行業(yè)當中提了很多，數(shù)據(jù)采集的質(zhì)量就決定了你后面數(shù)字化或者智慧化的天花板，我們傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)管理模式可能更多的一些數(shù)據(jù)部門是一個管理的一些職責，他管理的思路是自我應用或者說一些開發(fā)，以系統(tǒng)建設的能力為主，新時代的這種，智慧2.0時代數(shù)據(jù)采集與治理，應該更偏向于數(shù)據(jù)治理的一些管理，那么更多的是提效，提升數(shù)據(jù)服務的維度，不僅僅自己運用，而且是方便別人，方便業(yè)主，方便行業(yè)，甚至方便第三方檢測機構。更多組織管理團隊建設上是有這種系統(tǒng)開發(fā)層面偏向于專業(yè)的數(shù)據(jù)服務層面的一些團隊管理。

從過去管理中心轉變?yōu)榉罩行模瑥淖儸F(xiàn)數(shù)據(jù)價值維度來說，從過去成本中心逐漸轉化成利潤中心，我們采集到這么多數(shù)據(jù)或者應用這么多數(shù)據(jù)之后，它如何實現(xiàn)發(fā)揮它的價值，如何把數(shù)據(jù)變成一種利潤，我們現(xiàn)在更多要做的是多源異構融合分析，其實我們知道我們現(xiàn)在的風電機組，下面裝的傳感器，甚至于一些更多的設備都在不斷疊加，像我們有監(jiān)控系統(tǒng)上的數(shù)據(jù)，有主控系統(tǒng)上的數(shù)據(jù)，有在線制動檢測的數(shù)據(jù)還有現(xiàn)在有很多像發(fā)電機絕緣監(jiān)測，像雷擊，像基礎塔筒傾斜螺栓，甚至是自動消防，齒輪油等等監(jiān)測的設備越來越多，或者說我監(jiān)測的手段越來越多，而且維度越來越廣，目前相對來說都是比較單一，希望以機組，機組核心部件為單位，建立多源異構融合分析的評價體系，這個我認為也是深遠海發(fā)展所需要的一個核心的一些技術。

第三塊可能就是說我們需要建立自己的能效評估體系，其實我們都知道我們的業(yè)主也好，或者是第三方運維公司也好，甚至是風能協(xié)會也頒布了風電機組的一個運行指標評價體系的一個標準，其實更多的，我們都知道我們分析了PBA，分析了TBA，分析了MTBF，MTBR，還有理論功能曲線，實際功能曲線，多機的功率曲線這樣去比較。那么實際上我們認為應該更多的在整個你發(fā)電過程效能評估，我通過分析我的風能捕獲系統(tǒng)，分析從風能轉化成機械能的一些轉化效率。第二也要分析從機械能轉化成電能的效率，這個更多的考驗是整個機組的一些機械傳統(tǒng)系統(tǒng)。第三就是我的這個電氣系統(tǒng)，包括我們的變頻器，變流器等等，如何能夠給電網(wǎng)提供有效支撐，也是非常有效體現(xiàn)我電能轉換效率，這樣一些效能評估體系，不僅僅體現(xiàn)運維排查，還能給我能量管理提供一些有效支撐。

第五部分就是多機協(xié)同，無論是智慧化風機還是智慧風場，更多風電機組是一個單一的，相對獨立的個體化，單機自我驅動，自我控制，整個風電場的能源綜合調(diào)度還需要發(fā)揮他更大的價值，比如說臨近機位的綜合感知，全場的風速風向的基準校正，這樣對于機組的控制參數(shù)，運行數(shù)據(jù)甚至控制版本的迭代，相對來說我要實時感知周圍狀態(tài)，周圍伙伴信息自我驅動和自我升級，這樣可以有效對于故障率的提升帶來一些大的幫助。

最后一個核心建樹，我們也是對標了一些自動駕駛的一些領域，其實我們知道現(xiàn)在特斯拉剛剛發(fā)布自動駕駛的V12的版本，這里邊其實提到了我要摒棄所有規(guī)則，通過純數(shù)據(jù)起動，馬思克實際上在前期測試階段就給他的這個自動駕駛的模型，為了100萬條的自動駕駛訓練數(shù)據(jù)，計劃達到1000萬條自動駕駛數(shù)據(jù)，這里邊這些自動駕駛都是老司機的駕駛路線或者駕駛習慣，所以我們要基于深度強化學習，通過端到端的控制架構，克服傳統(tǒng)依賴于環(huán)境，先建模，先測試，真正實現(xiàn)從感知到控制的影射，指揮風電2.0多業(yè)務聯(lián)動，提升機組感知，決策，增強容錯，實現(xiàn)控制能力。

第四章節(jié)說說我們明陽在深遠海立體融合應用的一些解決方案。我們的Deep Fusion X平臺是今年5月15日，也是為明陽集團建立30周年獻禮的項目，通過構建1+3+N的智能感知體系，破解整個我能源立體融合開發(fā)過程中存在的一些數(shù)據(jù)孤島的問題，通過增強大數(shù)據(jù)治理共享分析與預測技術，來提升海洋綜合能源的一些全生命周期的管理，從而實現(xiàn)全息感知，智能傳輸和協(xié)同控制的功能，這就是3代表的數(shù)字，1代表一個平臺，N指的就是多種能源。

我們這個Deep Fusion X平臺具備的核心功能四個維度，首先就是全息數(shù)據(jù)感知，感知到極致，不僅僅是固有傳感器，還有第三方檢測數(shù)據(jù)，還有氣象數(shù)據(jù)，和華為盤古大模型融合，充分體現(xiàn)7懲24小時在線監(jiān)測有時。二是萬物互聯(lián)邊緣先行，三是多源鏈接融合預測，實現(xiàn)通過氣象預測，功率預測，設備全生命周期發(fā)電過程能源變化姿態(tài)的一些精準化預測，并且對于結果反饋給我的控制系統(tǒng)，反饋給我控制邏輯，實現(xiàn)機組常態(tài)化的自我驅動，自我控制。四是智能決策引領未來，包括跟電網(wǎng)有效融合調(diào)度，包括我微網(wǎng)自我的一種循環(huán)，打造全世域、全方位、高可靠、高安全的一體化能源平臺，這里邊一些核心的技術理念就是原生的感知數(shù)據(jù)通過多尺度的特征融合，通過深度強化學習的算法實現(xiàn)平臺的自我驅動的能力。

第二部分更多就是海陸空協(xié)同安全網(wǎng)絡，不得不面對必須功課的難點，深遠海海上風電發(fā)展，我們現(xiàn)在已有海底的電纜鋪設完全不滿足需求，而且也不能夠有效的支撐現(xiàn)代網(wǎng)絡建設，現(xiàn)在明陽也是通過跟北斗衛(wèi)星和亞太6D衛(wèi)星的一種應用，實現(xiàn)了海上設備升壓站數(shù)據(jù)中心，這種互聯(lián)互通，不僅僅有海底網(wǎng)絡，也通過衛(wèi)星的數(shù)據(jù)，建立可靠海陸空協(xié)同安全網(wǎng)絡體系，這些其實是已經(jīng)在我們一些商業(yè)化批量運行的風電場得以應用，這些不僅僅在風電場前期，我們可以進行一些對于海上風電設備的一個有效監(jiān)控，同時來說對于海纜的一些故障，或者極端天氣的一些出現(xiàn)，都可以保證它很好的可靠性。

三是萬物互聯(lián)弦平臺，每臺機組配有一個PLC，這個機組大腦有自己的一些不可達到的一些能力，比如說大量計算，大量數(shù)據(jù)處理能力，其實它是做不到的，我們明陽來說在PLC之外打造弦平臺，這個也是仰望于智能衛(wèi)星這樣一種發(fā)展模式，每一臺風電機組都有一個弦平臺，它不僅僅可以進行全姿態(tài)的監(jiān)控，也可以進行大量的實時數(shù)據(jù)和仿真數(shù)據(jù)計算，通過我進行有效的預測數(shù)據(jù)，嵌入到我全平臺，我可以根據(jù)氣象預測或者功率預測感知預測到未來機組發(fā)生的變化，這些信息在發(fā)布給我的PRC，實現(xiàn)一些智能化綜合控制。

第四部分就是感知分析以及協(xié)同控制之后，其實我們大量的支持工程，還是不停地停留在我們的一些研發(fā)人員或者開發(fā)人員，整個知識工程的構建，其實沒有通過這種自然語言識別的人工智能專家的方式體現(xiàn)出來，ChatGPT的這種發(fā)展，其實也通過這種自然語言，大語言模型，給這樣一些工作提供有效的契機，這樣我們也在逐步建立了整個以自然語言模型識別驅動的一個知識工程的一個體系。

第五就是我們的多源異構數(shù)據(jù)健康管理，全生命周期的數(shù)據(jù)監(jiān)測，包括我的多模融合趨勢預測等等，不僅僅是過去單一的趨向于監(jiān)控數(shù)據(jù)，主控數(shù)據(jù)分析維度，以機組為核心，以部件為核心的健康狀態(tài)監(jiān)測以及數(shù)據(jù)評估，更多的這是一個交叉驗證和相互融合的過程，這樣整個機組多模塊融合的綜合狀態(tài)分析。

第六的話，就是我們的鏈接融合效能，剛才我提到了，可能我們也做過一些能效分析或者說能效評判，那么實際上我們分析的風能轉化為機械能的過程，這里邊包括葉輪系統(tǒng)偏航對風系統(tǒng)，那么機械能轉化電能的話，就是我的齒輪箱，我的發(fā)電機，還有我的整個傳統(tǒng)鏈，整個電能轉化的一個過程，也有發(fā)電機的一些轉距等等，這些綜合的實現(xiàn)它的一個效能評價體系，這樣我就實時不僅知道當前機組本身發(fā)電效能，未來它的一些效能趨勢的變化，這個一部分的數(shù)據(jù)，我可以及時的傳輸給我廠站級能量管理系統(tǒng)，整個綜合能源調(diào)動，對于電網(wǎng)進行支撐，他可以知道誰的能力強，誰的能力差，誰的發(fā)電效果好，誰的發(fā)電效果差，這樣對于調(diào)度精準性可以進行有效提高，

第二個維度就是能效，效能低進行進一步的效能診斷，到底什么原因造成的，我們深入找到它原因的本質(zhì)，再進行相應的技術改造或者說是一些運維，不斷的來優(yōu)化或者提升機組本身的發(fā)展效能。

第七部分整個廠站級態(tài)勢感知和協(xié)同共享，這個更多的是我感知周圍伙伴的一些信息，實現(xiàn)毫秒級廠站控制，這個我們也在做，通過弦平臺支持大量的計算當中，將這個功能或者說這個作用得以實現(xiàn)，或者真正變了一個現(xiàn)實。

第八部分就是我的數(shù)字化運維，這個應該是老生常談，我們一切的分析或者挖掘的工作還是偏向于模態(tài)全息感知或者狀態(tài)預測，實現(xiàn)智能化的運維，這里邊也結合著氣象，實現(xiàn)這個運維排程等等一些工作。

講完機組，我們還有風漁融合，海洋牧場現(xiàn)在其實已經(jīng)在青州寺開始養(yǎng)殖，這也是中國第一個風電，海上風電和海洋牧場相融合，那么Deep Fusion X平臺，不僅僅可以實現(xiàn)它智能化設備監(jiān)測，數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪@種治理，更多實現(xiàn)的是實時海洋牧場里邊的魚的生長曲線或者自動投喂這樣的一些功能。海上風電還與制氫去深度融合，同時來說我們也根據(jù)這樣的一個Deep Fusion X平臺實現(xiàn)制氫實時監(jiān)控和能量管理調(diào)配，制氫，未來制氫之后不僅僅是能源，而且是儲能另外一種形式的存在。

最后就是打造綜合能源島，AI能源中樞，構建一個新型電力系統(tǒng)生態(tài)，這個我們在中海油已經(jīng)做了一個微網(wǎng)項目，海上風電直接給石油鉆井平臺直接制供綠電，未來能源島當中對于風光儲，對于制氫，對于牧場，對于網(wǎng)絡都是可調(diào)可控，實現(xiàn)智能化快速調(diào)節(jié)狀態(tài)。這是我們地中海或者是歐洲第一個海上風電項目，它是在2022年4月21日并網(wǎng)發(fā)電，2023年5月15日Deep Fusion X平臺發(fā)布上線之后的話，所有的這些數(shù)據(jù)模塊同步進行了線上的應用。同時來說，我們新能源效能分析系統(tǒng)也在給我們行業(yè)客戶提供這樣一些服務，實現(xiàn)了一個以單個機組為單元的融合功能開發(fā)，也是得到業(yè)主好評，低效機組的識別率達到95%以上，綜合評價的準確率達到90%以上。

最后新型生態(tài)化未來展望，未來其實我們要做深遠海綜合能源的生態(tài)和發(fā)展，將來不僅僅是海上風電，海洋牧場，海水制氫還有一些波浪能，甚至一些儲能，無人艇，這些都需要我們體系搭建，還有一個大的系統(tǒng)平臺進行高效數(shù)據(jù)融合，這樣真正未來可能支撐我們走向深遠海，打造海洋糧倉，海上綜合能源示范的應用。最后也是希望明陽通過數(shù)字化、信息化技術的發(fā)展，通過Deep Fusion X平臺的廣泛應用來推動整個行業(yè)的一些創(chuàng)新的發(fā)展，以上就是我分享的全部內(nèi)容，謝謝大家。

（根據(jù)演講速記整理，未經(jīng)演講人審核）