風(fēng)電的另一場(chǎng)革命

文/本刊記者 范珊珊

無(wú)人化運(yùn)維，不僅是新能源場(chǎng)站的技術(shù)升級(jí)，而且是一場(chǎng)重構(gòu)行業(yè)邏輯的革命。

在寧夏吳忠市的戈壁深處，風(fēng)沙掠過(guò)百米高的風(fēng)電機(jī)組葉片，一架無(wú)人機(jī)從機(jī)巢起飛，沿預(yù)設(shè)航線掠過(guò)3200個(gè)巡檢點(diǎn)位；四足“機(jī)器狗”踩著“防滑鞋”穿梭于升壓站，紅外鏡頭捕捉著設(shè)備接頭的細(xì)微溫差；繼電保護(hù)室內(nèi)，掛軌機(jī)器人攜著“工業(yè)聽(tīng)診器”，監(jiān)聽(tīng)著主變壓器的運(yùn)行脈搏。這是我國(guó)首個(gè)L3級(jí)新能源無(wú)人場(chǎng)站——三峽能源寧夏同利第三風(fēng)電場(chǎng)的日常，也是中國(guó)風(fēng)電運(yùn)維邁向“無(wú)人自主”的縮影。

2024年中國(guó)風(fēng)電裝機(jī)容量達(dá)5.21億千瓦，但“重建設(shè)、輕運(yùn)維”的痛點(diǎn)日益凸顯：偏遠(yuǎn)場(chǎng)站的惡劣環(huán)境、高企的人力成本、專業(yè)人才的斷層，正制約著風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展。

2025年9月，國(guó)家發(fā)展改革委、國(guó)家能源局發(fā)布《關(guān)于推進(jìn)“人工智能+”能源高質(zhì)量發(fā)展的實(shí)施意見(jiàn)》，能源行業(yè)正加速邁入以人工智能驅(qū)動(dòng)的高質(zhì)量發(fā)展新階段。

隨著行業(yè)規(guī)模化發(fā)展的持續(xù)推進(jìn)，新能源場(chǎng)站的運(yùn)維質(zhì)量對(duì)發(fā)電效益的影響日益顯著，精益化運(yùn)維已成為行業(yè)提質(zhì)增效的關(guān)鍵路徑。

在此背景下，無(wú)人化運(yùn)維不僅是新能源場(chǎng)站的技術(shù)升級(jí)，而且是一場(chǎng)重構(gòu)行業(yè)邏輯的革命。

戈壁突圍

“以前檢修，我們得背著20多斤重的工具包，在戈壁里徒步幾公里，爬上百米高的風(fēng)機(jī)，一天下來(lái)只能巡檢3～4臺(tái)設(shè)備。現(xiàn)在，一臺(tái)無(wú)人機(jī)就能包攬數(shù)千個(gè)巡檢目標(biāo)，誤差率不到5%。”曾在傳統(tǒng)風(fēng)電場(chǎng)工作8年的三峽能源寧夏分公司副檢修長(zhǎng)李旭強(qiáng)回憶道。如今其已轉(zhuǎn)型為“算法牧羊人”，在30公里外的檢修中心，遠(yuǎn)程遙控300多個(gè)智能設(shè)備監(jiān)管全場(chǎng)站。

傳統(tǒng)風(fēng)電運(yùn)維的困境，在偏遠(yuǎn)地區(qū)尤為突出。中國(guó)70%以上的風(fēng)電場(chǎng)分布在戈壁、草原、海上等區(qū)域，自然條件惡劣——寧夏戈壁的年風(fēng)沙日超100天，冬季低溫可達(dá)-25℃；海上風(fēng)電場(chǎng)則面臨著高濕度、高鹽霧的侵蝕。這些環(huán)境不僅讓人工巡檢效率低下，而且潛藏著高空墜落、設(shè)備凍傷等安全風(fēng)險(xiǎn)。

更嚴(yán)峻的是“人力困局”。一個(gè)裝機(jī)容量10萬(wàn)千瓦的傳統(tǒng)風(fēng)電場(chǎng)，需要配備10人左右的運(yùn)維團(tuán)隊(duì)，但年輕人對(duì)“常年駐守偏遠(yuǎn)地區(qū)、高強(qiáng)度體力勞動(dòng)”的接受度越來(lái)越低。

數(shù)據(jù)顯示，風(fēng)電運(yùn)維人員年均流失率超過(guò)20%。而企業(yè)培養(yǎng)一名熟練運(yùn)維人員，需投入超10萬(wàn)元、耗時(shí)2～3年，人員流動(dòng)帶來(lái)的隱性成本居高不下。

無(wú)人化運(yùn)維的出現(xiàn)，恰好精準(zhǔn)破解了這些痛點(diǎn)。在同利第三風(fēng)電場(chǎng)，5000多個(gè)巡檢點(diǎn)位被智能設(shè)備“承包”：無(wú)人機(jī)負(fù)責(zé)風(fēng)機(jī)葉片、線路桿塔的高空巡檢，通過(guò)AI算法識(shí)別裂紋、腐蝕等缺陷；機(jī)器狗憑借激光定位系統(tǒng)，在室外設(shè)備間精準(zhǔn)穿梭，實(shí)時(shí)傳輸表計(jì)數(shù)據(jù)與溫度異常；掛軌機(jī)器人則深入室內(nèi)，搭配雙光譜攝像機(jī)與工業(yè)聽(tīng)診器，實(shí)現(xiàn)對(duì)主變壓器的“全維度體檢”。

所達(dá)到的成效立竿見(jiàn)影——該場(chǎng)站巡檢工時(shí)減少3000多小時(shí)/年，設(shè)備故障響應(yīng)速度提升80%，安全性提高3～5倍，綜合人效提升超27%。“以前每月至少要去場(chǎng)站20天，現(xiàn)在最多1次，還能遠(yuǎn)程處理90%以上的預(yù)警。”李旭強(qiáng)說(shuō)。這種“人退機(jī)進(jìn)”的模式，正在重新定義風(fēng)電運(yùn)維的工作形態(tài)。

技術(shù)攻堅(jiān)

無(wú)人化運(yùn)維的背后，并非簡(jiǎn)單的“設(shè)備堆砌”，而是一套融合了硬件、算法、數(shù)據(jù)的復(fù)雜系統(tǒng)。在同利第三風(fēng)電場(chǎng)，能夠抵御風(fēng)沙、低溫的“秘密武器”，是三峽能源聯(lián)合金風(fēng)科技研發(fā)的“云邊端”三級(jí)架構(gòu)協(xié)同系統(tǒng)。

“云端”是整個(gè)系統(tǒng)的“大腦”，匯聚了全國(guó)數(shù)十座風(fēng)電場(chǎng)的運(yùn)維數(shù)據(jù)與算法模型。通過(guò)機(jī)器學(xué)習(xí)，“云端”會(huì)持續(xù)優(yōu)化故障識(shí)別精度。例如，針對(duì)寧夏戈壁的沙塵場(chǎng)景，算法會(huì)自動(dòng)調(diào)整圖像識(shí)別參數(shù)，過(guò)濾沙塵干擾；針對(duì)冬季低溫，會(huì)提前推送設(shè)備保溫預(yù)警方案。“相當(dāng)于讓每個(gè)場(chǎng)站都能共享全國(guó)的運(yùn)維經(jīng)驗(yàn)，避免‘重復(fù)踩坑’。”三峽能源寧夏分公司總經(jīng)理助理張?zhí)孛鹘忉尩馈?/p>

“邊端”則是“大腦”與“手腳”的橋梁。它既可以接收“云端”的指令，轉(zhuǎn)化為適合現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的操作方案，又能將現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行本地化處理，減少向“云端”傳輸?shù)难舆t。在風(fēng)沙導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)信號(hào)不穩(wěn)定時(shí)，“邊端”甚至能獨(dú)立完成巡檢路線調(diào)整、簡(jiǎn)單故障判斷，確保運(yùn)維不中斷。

“端側(cè)”作為現(xiàn)場(chǎng)感知與執(zhí)行層，涵蓋風(fēng)電場(chǎng)現(xiàn)場(chǎng)的傳感器、攝像頭等設(shè)備，是數(shù)據(jù)采集的“感知觸角”。其核心職責(zé)是采集現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，如設(shè)備運(yùn)行參數(shù)、環(huán)境狀態(tài)等，并將數(shù)據(jù)精準(zhǔn)傳輸至邊端，為后續(xù)分析、決策提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐，是整個(gè)架構(gòu)的數(shù)據(jù)來(lái)源基礎(chǔ)。

算法的“進(jìn)化”同樣關(guān)鍵。工程師們通過(guò)兩種方式突破：一是“模擬訓(xùn)練”，生成數(shù)萬(wàn)張沙塵、逆光、雨雪場(chǎng)景的圖像，讓算法反復(fù)學(xué)習(xí)；二是“實(shí)地迭代”，將每次設(shè)備故障的數(shù)據(jù)反饋至“云端”，優(yōu)化識(shí)別模型。最終，設(shè)備識(shí)別精度從初期的75%提升至90%以上。

“無(wú)人化的核心競(jìng)爭(zhēng)力，在于‘適應(yīng)性’——既能應(yīng)對(duì)不同地區(qū)的環(huán)境差異，又能適配不同品牌、型號(hào)的風(fēng)機(jī)。”金風(fēng)慧能副總經(jīng)理馬輝表示。目前金風(fēng)的無(wú)人化解決方案已覆蓋風(fēng)機(jī)、光伏、集電線路、升壓站四大場(chǎng)景，可根據(jù)場(chǎng)站需求定制化調(diào)整。“無(wú)人化并非統(tǒng)一模板，而是根據(jù)各電場(chǎng)的管理側(cè)重差異化定制。比如海上風(fēng)電場(chǎng)，我們會(huì)給設(shè)備加裝防鹽霧涂層，優(yōu)化無(wú)人機(jī)的抗風(fēng)能力，讓系統(tǒng)在8級(jí)風(fēng)中也能穩(wěn)定作業(yè)。”

行業(yè)重構(gòu)

同利第三風(fēng)電場(chǎng)的成功，讓風(fēng)電行業(yè)看到了無(wú)人化的潛力，但要從“樣板試點(diǎn)”走向“規(guī)模化應(yīng)用”，仍需要跨越標(biāo)準(zhǔn)缺失、成本控制、人才轉(zhuǎn)型三道關(guān)卡。

此前，新能源無(wú)人化領(lǐng)域存在“各自為戰(zhàn)”的問(wèn)題——不同企業(yè)對(duì)“無(wú)人化等級(jí)”的定義不同，有的將“少人值守”稱為L(zhǎng)3級(jí)，有的則要求“完全自主運(yùn)維”；設(shè)備接口、數(shù)據(jù)格式也不統(tǒng)一，導(dǎo)致甲企業(yè)的無(wú)人機(jī)無(wú)法接入乙企業(yè)的系統(tǒng)。這種“碎片化”狀態(tài)，制約了技術(shù)的推廣。

為打破這一局面，行業(yè)龍頭開(kāi)始主動(dòng)牽頭制定標(biāo)準(zhǔn)。2024年，金風(fēng)科技聯(lián)合三峽能源、國(guó)家能源集團(tuán)等企業(yè)，發(fā)布了行業(yè)首個(gè)《風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)營(yíng)智能化水平分級(jí)規(guī)范》，明確將運(yùn)維分為L(zhǎng)1（純?nèi)斯ぃ2（少人化）、L3（無(wú)人化）、L4（自主化）四個(gè)等級(jí)，并細(xì)化了每個(gè)等級(jí)的技術(shù)要求。三峽能源總結(jié)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)與技術(shù)路徑，近日發(fā)布了《智能場(chǎng)站規(guī)范化建設(shè)推廣白皮書(shū)》，系統(tǒng)闡述了智能場(chǎng)站建設(shè)的轉(zhuǎn)型需求、體系架構(gòu)、技術(shù)方案、實(shí)施路徑和發(fā)展前景，不僅為行業(yè)提供了可參考的規(guī)范化建設(shè)范例，而且為無(wú)人化技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。

“標(biāo)準(zhǔn)的落地，讓無(wú)人化從‘非標(biāo)定制’走向‘標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品’。”張?zhí)孛鞅硎尽Ｄ壳埃龒{能源已在甘肅、寧夏、青海、西藏、山西等地投運(yùn)了多個(gè)新能源無(wú)人化場(chǎng)站。

成本控制是另一大關(guān)鍵。隨著規(guī)模化應(yīng)用與技術(shù)迭代，成本正快速下降。據(jù)三峽能源與金風(fēng)專家團(tuán)隊(duì)測(cè)算，在理想狀態(tài)下，若某區(qū)域內(nèi)有5座5萬(wàn)千瓦新能源場(chǎng)站，依托該系統(tǒng)進(jìn)行區(qū)域級(jí)L3無(wú)人化改造后，全域可比傳統(tǒng)人工場(chǎng)站節(jié)省20人，人機(jī)效能提升至1.67萬(wàn)千瓦/人。

“未來(lái)硬件成本大概率會(huì)有較大幅度下降。當(dāng)前所用的機(jī)器人、無(wú)人機(jī)等設(shè)備，均從通用場(chǎng)景演變而來(lái)，尚未針對(duì)風(fēng)電場(chǎng)場(chǎng)景定制開(kāi)發(fā)，部分功能雖已設(shè)定，但實(shí)際未得到使用，造成功能冗余與成本浪費(fèi)。隨著定制化設(shè)備的研發(fā)，冗余問(wèn)題將得到解決，硬件成本有望顯著降低。”馬輝解釋道。

人才轉(zhuǎn)型也在同步推進(jìn)。傳統(tǒng)運(yùn)維人員需要從“設(shè)備維修者”轉(zhuǎn)型為“系統(tǒng)管理者”，掌握算法優(yōu)化、數(shù)據(jù)分析等技能。三峽能源為此搭建了“線上+線下”培訓(xùn)體系：線上通過(guò)模擬系統(tǒng)讓員工練習(xí)故障判斷，線下在檢修中心設(shè)置“算法實(shí)驗(yàn)室”，允許員工調(diào)試巡檢路線與識(shí)別參數(shù)。“以前靠經(jīng)驗(yàn)，現(xiàn)在靠數(shù)據(jù)。系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)生成設(shè)備健康報(bào)告，我們只需要聚焦異常數(shù)據(jù)，工作更精準(zhǔn)、更有技術(shù)含量。”李旭強(qiáng)說(shuō)。這種轉(zhuǎn)型，讓不少老員工重新找到了職業(yè)價(jià)值。

2025年，三峽能源將邁出關(guān)鍵一步——將無(wú)人化系統(tǒng)應(yīng)用于海上風(fēng)電場(chǎng)。相比于陸上，海上風(fēng)電場(chǎng)的運(yùn)維難度更大：設(shè)備故障維修需要依賴專業(yè)船只，單次出海成本超10萬(wàn)元。而無(wú)人化技術(shù)的介入，有望徹底改變這一現(xiàn)狀。

從更宏觀的視角看，風(fēng)電運(yùn)維無(wú)人化的意義，遠(yuǎn)超行業(yè)本身。隨著“雙碳”目標(biāo)的推進(jìn)，中國(guó)風(fēng)電、光伏等新能源裝機(jī)容量將持續(xù)增長(zhǎng)，運(yùn)維需求也將呈指數(shù)級(jí)上升。“未來(lái)的風(fēng)電場(chǎng)，不僅是發(fā)電站而且是數(shù)據(jù)站。”張?zhí)孛髡J(rèn)為。隨著無(wú)人化技術(shù)的普及，風(fēng)電場(chǎng)產(chǎn)生的設(shè)備數(shù)據(jù)、環(huán)境數(shù)據(jù)將成為寶貴資源。通過(guò)分析這些數(shù)據(jù)，既能優(yōu)化運(yùn)維方案，又能為風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)、電網(wǎng)調(diào)度提供支撐，形成“數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)能源發(fā)展”的新閉環(huán)。

不止于風(fēng)電，無(wú)人化解決方案可復(fù)制到光、儲(chǔ)、氫等多能融合場(chǎng)景。無(wú)人化不僅能保障新能源場(chǎng)站的高效運(yùn)行，而且能釋放大量人力，推動(dòng)能源行業(yè)從“勞動(dòng)密集型”向“技術(shù)密集型”轉(zhuǎn)型。從寧夏戈壁的第一座新能源無(wú)人化場(chǎng)站，到未來(lái)遍布海陸的智能運(yùn)維網(wǎng)絡(luò)，風(fēng)電運(yùn)維無(wú)人化的革命才剛剛開(kāi)始。這場(chǎng)革命不僅正在重塑風(fēng)電行業(yè)的運(yùn)維邏輯，而且為中國(guó)能源利用和生產(chǎn)力關(guān)系升級(jí)寫(xiě)下具有劃時(shí)代意義的注腳。

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