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破局“卡脖子”,风机主控系统国产化升级之路

发布时间:2026-01-09来源:CPEM全国电力设备管理网

在“双碳”目标引领下,风电作为新能源产业的核心支柱,正朝着规模化、智能化、自主化方向加速发展。


CPEM获悉:近期,国能云南新能源有限公司元谋分公司发布“支持多数据融合风机故障智能诊断系统开发与应用公开招标项目招标公告”。公告指出:元谋分公司早期投运的91台风电机组主控PLC硬件为德国的倍福系统,系统使用未终身授权,且存在被取消和关闭的风险,同时随着风电机组运行年限的增加,国外技术的弊端也日益显现,备品备件价格昂贵,维护成本日益增加,风电机组的故障率居高不下。为降低主控系统故障率提升设备发电效率,实现风机控制系统安全、稳定、高效、自主可控,现需开发研制开发一款支持多数据融合风机故障智能诊断的主控系统。


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一、进口主控系统困境凸显,运维安全面临多重挑战


元谋分公司现有91台风电机组包含66台单机1.5MW(UP1500-86)联合动力风机与25台单机2.0MW(H87GL-2MW)中船重工(重庆)海装风机,均采用德国倍福PLC系统作为控制核心。这套进口系统在初期运行阶段展现了一定的稳定性,但随着时间推移,其固有缺陷与潜在风险日益显现,主要集中在三个方面:


一是授权风险持续高悬。该系统采用非终身授权模式,存在授权被取消或关闭的可能性。一旦授权失效,将直接导致风机主控系统瘫痪,机组被迫停机。参考行业案例,倍福控制器曾出现因授权文件缺失、系统时间校准异常导致错误灯持续闪烁、无法正常连接的故障现象,此类风险若在元谋分公司大规模爆发,将对区域电力供应稳定性造成严重冲击。


二是运维成本居高不下。随着机组运行年限增加,设备损耗加剧,备品备件需求日益频繁。但进口系统备品备件存在价格昂贵、采购周期长等问题,据行业数据显示,风电领域进口核心部件价格普遍是国产同类产品的3-4倍,部分关键备件采购周期长达3-6个月。这不仅大幅提升了运维成本,更可能因备件短缺导致故障机组长期无法恢复运行,造成巨额发电损失。


三是故障频发制约效能。元谋地区风电场海拔介于1920-2260m,环境条件复杂,对控制系统的适应性提出了较高要求。进口系统受技术封锁限制,无法根据本地风资源特点与机组老化状态进行针对性优化,导致故障率逐年攀升。传统基于单一数据的故障诊断模式漏报率较高,难以实现精准预警与及时处置,进一步降低了设备发电效率。


二、国产化升级势在必行,智能诊断成核心突破方向


面对进口系统的多重困境,开发具备自主可控特性的风机主控系统已成为行业共识。国家能源局等四部门联合印发的《关于推进能源装备高质量发展的指导意见》明确提出,要重点突破自主可控工业控制系统、设备智能感知和智能运维等数智产品,推动能源装备数字化智能化升级。元谋分公司立足自身需求,提出开发支持多数据融合故障智能诊断的主控系统,既是响应国家战略导向的必然选择,也是破解自身发展难题的关键路径。


相较于传统进口系统,新系统以“安全、稳定、高效、自主可控”为核心目标,将实现两大核心突破:


一方面,实现全链条国产化替代。借鉴龙源电力、中科时代等企业在风电控制系统国产化改造中的成功经验,新系统将突破主控制器、配套IO模块、操作系统等核心组件的进口依赖,采用国产工业级硬件与自主研发的操作系统,构建从硬件到软件的全链条自主可控体系。这不仅能彻底消除授权失效风险,还能大幅降低备品备件采购成本与维护难度,提升系统长期运行的稳定性与可靠性。


另一方面,构建多数据融合智能诊断能力。传统故障诊断模式依赖单一传感器数据,诊断精度有限。新系统将整合风机SCADA系统实时运行数据、振动传感器频域信号、环境监测数据等多源异构数据,通过引入卷积神经网络、梯度提升树等智能算法,构建多维度故障诊断模型。同时结合边缘计算技术,实现数据的实时处理与秒级响应,将故障预警时间窗前移,从被动维修转向主动预防,有效降低故障停机率。


三、技术路径清晰可期,价值效益多维凸显


多数据融合故障智能诊断主控系统的开发将遵循“数据采集-特征提取-模型构建-实时诊断-控制优化”的技术路径。在数据采集层面,将构建覆盖机械参数、电气特性、环境参数的全维度传感器网络,采用工业以太网与无线传感网络混合架构,确保数据传输的稳定性与安全性;在数据处理层面,通过主成分分析等技术实现海量数据维度压缩,提升处理效率;在诊断模型层面,集成监督学习与无监督学习算法,既能实现已知故障的精准分类,也能完成未知故障的异常检测;在应用落地层面,通过数字孪生技术构建设备虚拟模型,实现故障模拟与控制策略优化,进一步提升系统运行效能。


该系统的成功开发与应用,将为元谋分公司带来多维价值提升:一是安全价值,彻底摆脱进口系统授权束缚,保障风机控制系统自主可控,筑牢能源安全防线;二是经济价值,降低备品备件与维护成本,提升机组发电效率,预计可大幅减少非计划停机损失,显著提升项目投资回报率;三是行业价值,为国内早期投运的老旧风电场主控系统升级改造提供可复制的技术方案,助力风电行业核心装备自主化进程。


风电产业的高质量发展离不开核心技术的自主创新。国能云南新能源有限公司元谋分公司推动风机主控系统国产化升级,开发多数据融合故障智能诊断体系,既是破解自身运维困境的现实需要,也是践行能源装备自主可控战略的生动实践。随着技术研发的不断深入,这款兼具自主可控特性与智能诊断能力的主控系统,必将为元谋分公司实现降本增效、安全发展注入强劲动力,也将为我国风电行业核心技术突破与高质量发展贡献重要力量。


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