近日，我國(guó)規(guī)模最大的華能江蘇如東海上風(fēng)電場(chǎng)全部建設(shè)完成，總規(guī)模達(dá)70萬(wàn)千瓦，預(yù)計(jì)年發(fā)電量為17.5億千瓦時(shí)，每年可減少二氧化碳排放超146萬(wàn)噸。
2021年6月29日晚，CCTV-2《經(jīng)濟(jì)半小時(shí)》以整檔節(jié)目容量，聚焦江蘇如東的海上風(fēng)電建設(shè)。今年以來(lái)，在我國(guó)東南沿海，海上風(fēng)電項(xiàng)目的建設(shè)如火如荼，也帶動(dòng)了上下游產(chǎn)業(yè)，一些海纜生產(chǎn)企業(yè)的產(chǎn)量翻了倍，風(fēng)電葉片制造基地的訂單排到了兩年后。
為何要發(fā)展海上風(fēng)電？
為應(yīng)對(duì)全球氣候變暖，緩解經(jīng)濟(jì)發(fā)展和環(huán)境污染矛盾，我國(guó)率先向世界做出“碳達(dá)峰、碳中和”的鄭重承諾。風(fēng)電是重要的清潔能源，而海上風(fēng)能輸出比陸地風(fēng)能更要高出50%左右。海上很少有靜風(fēng)期，我國(guó)擁有1.8萬(wàn)多公里海岸線。經(jīng)測(cè)算，一臺(tái)5兆瓦風(fēng)機(jī)滿發(fā)狀態(tài)下，旋轉(zhuǎn)1小時(shí)，其發(fā)電量可供一普通家庭使用2年。
海上風(fēng)電建設(shè)難度
海上風(fēng)電項(xiàng)目建設(shè)是一項(xiàng)艱巨的任務(wù)，除了項(xiàng)目前期要對(duì)風(fēng)場(chǎng)技術(shù)，電網(wǎng)連接方式和技術(shù)，相關(guān)利益方，空間規(guī)劃嵌入，供應(yīng)鏈管理，后勤作業(yè)保障，主要供應(yīng)和建設(shè)工程的評(píng)估，環(huán)境及社會(huì)影響，開(kāi)發(fā)戰(zhàn)略以及項(xiàng)目結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳盡的調(diào)研和審批外，海上風(fēng)電建設(shè)過(guò)程也是一個(gè)大集成、多兵種、大協(xié)同的作戰(zhàn)過(guò)程，對(duì)裝備能力、技術(shù)創(chuàng)新能力、項(xiàng)目管控能力要求非常高。
海上風(fēng)電項(xiàng)目建設(shè)過(guò)程通常包括了一系列復(fù)雜過(guò)程：場(chǎng)地準(zhǔn)備，岸上預(yù)組裝，安裝風(fēng)機(jī)底座和變電站，安裝風(fēng)電機(jī)組（管線，葉片、鋪設(shè)電纜、測(cè)試）安裝海上和港口的電氣設(shè)備（變電站，上岸電纜，入網(wǎng)設(shè)施），調(diào)試監(jiān)控和數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)，最終測(cè)試和監(jiān)控。
此外，在項(xiàng)目建設(shè)期，相比于陸上風(fēng)電場(chǎng)，海上風(fēng)電項(xiàng)目建設(shè)中，設(shè)備費(fèi)用和施工安裝費(fèi)用均有顯著增加。設(shè)備費(fèi)用中，海上風(fēng)電機(jī)組千瓦價(jià)格約是陸上風(fēng)電機(jī)組的2倍、海纜以及海上升壓站等電氣設(shè)備價(jià)格均比陸上風(fēng)電場(chǎng)高出較多；施工安裝費(fèi)用中，由于海上施工條件差，施工難度高，風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)、風(fēng)機(jī)安裝等費(fèi)用遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出陸上風(fēng)電場(chǎng)費(fèi)用。
數(shù)字孿生建設(shè)管理平臺(tái)對(duì)于海上風(fēng)電項(xiàng)目有什么樣的作用和意義？
數(shù)字孿生是指針對(duì)物理世界中的物體，通過(guò)數(shù)字化的手段來(lái)構(gòu)建一個(gè)孿生的數(shù)字實(shí)體，充分利用物理模型、傳感器更新、運(yùn)行歷史等數(shù)據(jù)，在數(shù)字實(shí)體完成映射，從而反映相對(duì)應(yīng)的實(shí)體的全生命周期過(guò)程。
在工程建設(shè)領(lǐng)域，數(shù)字孿生技術(shù)能夠應(yīng)用在勘察設(shè)計(jì)、建設(shè)過(guò)程管理以及數(shù)字化運(yùn)維三個(gè)方面。以海上風(fēng)電建設(shè)過(guò)程為例，構(gòu)建海上風(fēng)電數(shù)字孿生平臺(tái)，利用空間模型、IOT、大數(shù)據(jù)等技術(shù)在虛擬空間中完整真實(shí)世界的映射，來(lái)反映海上風(fēng)電場(chǎng)施工建設(shè)項(xiàng)目周期，以及實(shí)體裝備安裝、運(yùn)維全生命周期過(guò)程。運(yùn)維方在數(shù)字孿生平臺(tái)上，能夠?qū)φ麄€(gè)風(fēng)電場(chǎng)的建設(shè)、運(yùn)營(yíng)、維護(hù)等業(yè)務(wù)有更深入的了解和把控，從而提高運(yùn)維能力。
賽瓦軟件海上風(fēng)電數(shù)字孿生建設(shè)管理平臺(tái)
賽瓦軟件的海上風(fēng)電數(shù)字孿生建設(shè)管理平臺(tái)，關(guān)注建設(shè)項(xiàng)目生命周期管理與監(jiān)控，以及建設(shè)過(guò)程規(guī)劃與建設(shè)成果監(jiān)控，為風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)了精細(xì)化的各類(lèi)設(shè)備設(shè)施模型，融合地理、工程、設(shè)備等多源數(shù)據(jù)，構(gòu)建海上風(fēng)電場(chǎng)信息模型，搭建物聯(lián)感知體系，實(shí)現(xiàn)了風(fēng)電場(chǎng)地形地貌、設(shè)備設(shè)施結(jié)構(gòu)、集控中心布局、運(yùn)作的孿生。
例如，在地理環(huán)境孿生層面，數(shù)字化復(fù)現(xiàn)了海域場(chǎng)景內(nèi)的風(fēng)場(chǎng)區(qū)域、重要地標(biāo)（如觀測(cè)站、島嶼、生態(tài)區(qū)等）、海況指標(biāo)（實(shí)時(shí)氣象、水文數(shù)據(jù)）、海域管制信息（區(qū)域、時(shí)段、內(nèi)容）、管理單位的實(shí)時(shí)通報(bào)管理信息（漁政、海事及其他）；對(duì)重點(diǎn)區(qū)域及點(diǎn)位顯示與查詢，包括項(xiàng)目施工區(qū)域、海上作業(yè)污水排放區(qū)域及點(diǎn)位、作業(yè)垃圾處置點(diǎn)位等。
在設(shè)備孿生層面，數(shù)字孿生平臺(tái)通過(guò)集成風(fēng)力發(fā)電機(jī)組數(shù)據(jù)采集及監(jiān)控系統(tǒng)、電站綜合自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)、海纜監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組振動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)和天氣預(yù)報(bào)預(yù)測(cè)系統(tǒng)等系統(tǒng)的功能展示與示意指標(biāo)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)、運(yùn)行機(jī)制的數(shù)字化展示、海上升壓站詳細(xì)結(jié)構(gòu)與布局、計(jì)劃生產(chǎn)指標(biāo)展示等；
在項(xiàng)目管理層面，數(shù)字孿生平臺(tái)借助項(xiàng)目管理系統(tǒng)、物聯(lián)傳感建立項(xiàng)目建設(shè)感知體系，涵蓋了項(xiàng)目規(guī)劃的時(shí)、空維度展示、項(xiàng)目進(jìn)度監(jiān)控與預(yù)警、項(xiàng)目?jī)?nèi)容全程可視化模擬、項(xiàng)目綜合畫(huà)像、項(xiàng)目建設(shè)應(yīng)急管理與處置、項(xiàng)目調(diào)度管理等，完成項(xiàng)目規(guī)劃內(nèi)容與建設(shè)進(jìn)度的可視化對(duì)比，項(xiàng)目規(guī)劃內(nèi)容與建設(shè)成果的驗(yàn)收對(duì)比。
后記
海上風(fēng)電建設(shè)費(fèi)用高、周期長(zhǎng)、難度大，數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用顯得尤為重要。數(shù)字孿生技術(shù)，作為數(shù)字化技術(shù)研究和應(yīng)用的代表,應(yīng)用于風(fēng)電項(xiàng)目的規(guī)劃、建設(shè)、運(yùn)維全生命周期，能夠提高項(xiàng)目建設(shè)的設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)維管理的水平,成為海上風(fēng)電品質(zhì)工程建設(shè)的重要抓手。
國(guó)家能源局發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示：截至2021年4月底，我國(guó)海上風(fēng)電并網(wǎng)容量達(dá)到1042萬(wàn)千瓦，國(guó)內(nèi)海上風(fēng)電建設(shè)已經(jīng)按下了“快進(jìn)鍵”。2020年，我國(guó)風(fēng)電、光伏2020年新增裝機(jī)約1.2億千瓦，占全球風(fēng)電、光伏新增裝機(jī)容量的一半以上，成為全球可再生能源發(fā)展的中堅(jiān)力量，可以說(shuō)，海上風(fēng)電，世界看歐洲，亞洲看中國(guó)。我國(guó)海上風(fēng)電的蓬勃發(fā)展，正在助力碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)實(shí)現(xiàn)。
