世界首個無人可再生能源站點(diǎn)：中國無人機(jī)、機(jī)器狗風(fēng)電場

作為向自主綠色能源邁出的開創(chuàng)性舉措，我國推出了世界上第一個機(jī)器狗巡邏風(fēng)電場，消除了對現(xiàn)場人類工人的需求。三峽能源寧夏同利第三風(fēng)電場位于中國中北部嚴(yán)酷的沙漠景觀中，被譽(yù)為人工智能、機(jī)器人和清潔能源匯聚、為人類文明提供動力的未來象征。

可再生能源運(yùn)營的革命

2022年底，為了響應(yīng)公司集中運(yùn)維模式的推廣，寧夏區(qū)域的同利第三風(fēng)電場、靈武光伏電站、綠洲風(fēng)電場等電站通過網(wǎng)絡(luò)延伸技術(shù)，將電力監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)維職能遷移至利通檢修中心，開啟了電站無人值班、區(qū)域自主檢修、省域集中監(jiān)控的智能化管理新紀(jì)元。

其中同利第三風(fēng)電場于2021年年底投運(yùn)，裝機(jī)規(guī)模7萬千瓦，在風(fēng)電場20年服役期限來看非常年輕，運(yùn)行三年來，設(shè)備故障少。地處寧夏平原腹地的黃土丘陵，封山禁牧，周邊幾乎沒有人跡。和區(qū)域檢修中心距離合適......種種因素讓它成為無人電站試運(yùn)行的理想對象。

關(guān)門運(yùn)行后，同利第三風(fēng)電場開啟了智能電站建設(shè)，計劃用智能化部署取代人員定檢，把無人化智能化建設(shè)貫徹到底。

自 2024 年 9 月啟動以來，這座 70 兆瓦的設(shè)施已完全無人駕駛，這一壯舉通過先進(jìn)技術(shù)實(shí)現(xiàn)。該風(fēng)電場由國有清潔能源巨頭中國長江三峽建設(shè)，配備金風(fēng)科技GW150-3 MW風(fēng)機(jī)，代表了基礎(chǔ)設(shè)施管理的新范式。

人們離開后，電站勤勤懇懇工作著，看管電站的工作交給了2只無人機(jī)、1只機(jī)器狗、2個軌道機(jī)器人、數(shù)百個攝像頭、聽診器、溫度傳感器等等。檢修人員基本只在故障處理的時候，從距離20公里外的利通檢修中心驅(qū)車前來。

▲ 智能場站實(shí)現(xiàn)無人值守 攝影：劉若曦

踏入電站，首先映入眼簾的是進(jìn)門口的智能守衛(wèi)——AI網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，它具備強(qiáng)大的識別能力，能夠精準(zhǔn)捕捉并記錄進(jìn)出大門的車輛車牌信息，同時通過高度集成的人臉識別算法迅速而準(zhǔn)確地驗(yàn)證人員身份，確保場站安全。環(huán)繞電站四周，雙光譜攝像機(jī)以采用紅外與可見光雙通道模式覆蓋的姿態(tài)，默默守護(hù)著場站圍墻的每一個角落。在35kV補(bǔ)償器室、蓄電池室安裝紅外熱成像攝像機(jī)，精準(zhǔn)測量并監(jiān)測設(shè)備運(yùn)行時的溫度變化。

對主變壓器的監(jiān)測則更加全方位，通過部署多種先進(jìn)的雙光譜攝像機(jī)與云臺攝像機(jī)，結(jié)合主變局放在線監(jiān)測裝置以及高精度的工業(yè)聽診器，如同調(diào)動了五感，能夠?qū)崟r、精準(zhǔn)地捕捉主變壓器運(yùn)行的每一個細(xì)微變化。

▲ 掛軌機(jī)器人在繼保室保護(hù)屏柜上讀取設(shè)備數(shù)據(jù) 攝影：湯昊

室內(nèi)掛軌巡檢機(jī)器人，憑借其獨(dú)特的懸吊式軌道移動系統(tǒng)，在35kV高壓室與繼電保護(hù)室內(nèi)自如穿梭，自主智能識別設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)。

智能巡檢無人機(jī)定時從高效集成的機(jī)巢中自主起飛，嚴(yán)格按照既定的巡查航線執(zhí)行任務(wù)，精確捕捉風(fēng)機(jī)葉片與線路桿塔的異常情況，節(jié)省了人工定檢花費(fèi)在路途的時間。

這架無人機(jī)，基于算法訓(xùn)練與機(jī)器學(xué)習(xí)，能夠?qū)崟r監(jiān)測風(fēng)速、雨量及風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，并智能識別風(fēng)電場內(nèi)的機(jī)組、線路、周邊環(huán)境等維度的數(shù)10種潛在風(fēng)險，精準(zhǔn)定位風(fēng)險點(diǎn)，成為風(fēng)電場的“天眼”。

當(dāng)這座無人風(fēng)電場與云端斷開連接時，其內(nèi)部涌動著更深層的科技脈搏。基于邊緣節(jié)點(diǎn)自治架構(gòu)，近300臺設(shè)備在與檢修中心斷聯(lián)狀態(tài)下，仍可按既定算法執(zhí)行巡檢、分析等運(yùn)維任務(wù)。而依托部署在場站的本地服務(wù)器，場站可在網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)后迅速完成斷點(diǎn)續(xù)傳，重現(xiàn)孤網(wǎng)運(yùn)行期間的全貌。這種無需人類在場的生產(chǎn)方式，正在重塑能源開發(fā)的圖景。

▲ 機(jī)器狗在廠區(qū)內(nèi)巡檢 攝影：劉若曦

升壓站的四足機(jī)器人，也被大家稱為“機(jī)器狗”，內(nèi)置高精度激光定位系統(tǒng)，搭配高清攝像頭與先進(jìn)紅外熱像儀，每日穿梭于升壓站室外各設(shè)備之間。巡檢一趟，設(shè)備表計數(shù)據(jù)、接頭溫度、異常圖像它都能收納眼底，實(shí)時將異常數(shù)據(jù)通過智能運(yùn)檢子站推送到智能運(yùn)檢系統(tǒng)，結(jié)合AI算法綜合管理平臺，將數(shù)據(jù)特征與預(yù)設(shè)故障現(xiàn)象進(jìn)行精準(zhǔn)匹配，實(shí)現(xiàn)故障的智能識別與報警。

這些機(jī)器狗由我國機(jī)器人公司設(shè)計，非常耐用，在不平坦的地形上靈活，并且能夠 24/7 全天候運(yùn)行。它們的性能已經(jīng)為如何在不實(shí)地維護(hù)關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施方面樹立了新的基準(zhǔn)。

一套組合拳下來，寧夏同利第三風(fēng)電場不僅節(jié)約了人力，還能及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備缺陷和作業(yè)人員安全隱患，為員工的安全再加一道保險，在極端天氣下優(yōu)勢更加突出。

機(jī)器狗風(fēng)電場不僅僅是一個工程奇跡，它是對沙漠環(huán)境挑戰(zhàn)的實(shí)際回應(yīng)，在沙漠環(huán)境中，酷熱、大風(fēng)和沙塵暴使人類的存在代價高昂且危險。在這種環(huán)境中，配備熱像儀和人工智能驅(qū)動診斷的機(jī)器狗在渦輪機(jī)之間行走，捕獲數(shù)據(jù)、識別故障，甚至進(jìn)行小干預(yù)。

傳統(tǒng)運(yùn)營的終結(jié)？

▲ 三峽能源寧夏同利第三風(fēng)電場（圖源：三峽能源）

在完全自主的風(fēng)電場中部署機(jī)器狗不僅具有象征意義，而且標(biāo)志著人工智能驅(qū)動的維護(hù)所能實(shí)現(xiàn)的飛躍。我們正在看到一個真正的智能基礎(chǔ)設(shè)施的出現(xiàn)：人類監(jiān)督，但機(jī)器行動。

事實(shí)上，機(jī)器狗風(fēng)電場標(biāo)志著勞動力動態(tài)的轉(zhuǎn)變。訓(xùn)練有素的遠(yuǎn)程團(tuán)隊(duì)現(xiàn)在不再由駐扎在現(xiàn)場的工程師和技術(shù)人員來解釋機(jī)器生成的報告、調(diào)度自動化例程并根據(jù)實(shí)時分析做出戰(zhàn)略決策。

戈壁自動化成功

我國沙漠地區(qū)，特別是內(nèi)蒙古和寧夏，由于風(fēng)流強(qiáng)、空曠空間廣闊，長期以來一直是風(fēng)能開發(fā)的目標(biāo)。然而，到目前為止，挑戰(zhàn)在于運(yùn)營可持續(xù)性。2021 年，戈壁沙漠的一個風(fēng)電場由于勞動力對氣候挑戰(zhàn)的適應(yīng)能力不足而出現(xiàn)延誤和維護(hù)問題。

相比之下，機(jī)器狗風(fēng)電場已經(jīng)運(yùn)行了近一年，沒有中斷。由于人工智能驅(qū)動的性能優(yōu)化，維護(hù)停機(jī)時間減少了 60%，能源生產(chǎn)效率也得到了提高。這個案例不僅展示了在偏遠(yuǎn)和惡劣地形中完全自動化的可行性，而且展示了其優(yōu)勢。

無人風(fēng)電場的全球影響和未來

據(jù)麥肯錫公司稱，能源基礎(chǔ)設(shè)施的自動化可以將全球 O&M（運(yùn)營和維護(hù)）成本降低多達(dá) 40%。這不僅提高了盈利能力，還加速了零碳運(yùn)營的道路。

在全球范圍內(nèi)，可再生能源行業(yè)正在努力應(yīng)對兩大挑戰(zhàn)：安全和勞動力短缺。中國項(xiàng)目的成功表明，無人風(fēng)電場可以提供一種可擴(kuò)展的解決方案。美國、澳大利亞等地形廣闊而困難的國家以及非洲地區(qū)正在密切關(guān)注這種模式。

無人化不只在于一座風(fēng)電場的自主運(yùn)行，更在于整個產(chǎn)業(yè)的升級和生產(chǎn)邏輯的變革。同利風(fēng)電場的無人化自我革命是新能源行業(yè)的一次大膽嘗試，也成為能源開發(fā)無人化的一道縮影。

素材來源：中國三峽能源、金風(fēng)科技微平臺、三峽小微等