热门话题: 中美关系·贸易ACG垃圾分类军事电影

如何造一台终生进化的风力发电机

视频连接请戳https://mp.weixin.qq.com/s/mGmeCbsV512WWBn90zlrGg

我是张每羊,这里是回形针事务所。你现在看到的是目前最大的民航飞机空客 A380 ,翼展近 80 米,在运行时,两片机翼必须能承受狂风、暴雨的攻击。

但有一种机器,它的单个叶片就有整架 A380 那么长,并且需要在 150 米的高空连续工作 20 年,这就是风力发电机。

它们通常坐落在山区、戈壁乃至海上,和飞机一样面临自然界的摧残,却因为地处偏远且数量众多,很难得到精心的养护和维修。

在这样艰苦的环境下,怎样才能造出发电效益高,同时又不给人添麻烦、顾全大局的风力发电机?

风力发电机,也叫风机,能利用风带动叶片转动,叶片再带动内部的发电机转动来发电。

但并不是有风就能发电,因为自然界的风,方向、速度总在不断变化,很可能让风机转不起来发不了电,或者转的太快损坏部件。

所以在风机上安装风向标和风速仪,时刻监测风向、风速是必须的,基于此,风机会通过偏航和变桨调整姿态。

偏航指的是转动顶部机舱,使风机尽可能迎着风向,尽可能多的捕捉风能,提高发电效率。

变桨指的是调整叶片角度,当风速较低时,三个叶片会同时往前转,提高叶片与风的接触面,保持风机转速,当风速过大乃至遭遇台风时,叶片则会同时向后转动,减少与风的接触面,降低叶片升力,使风机降速乃至停机,避免因转速过快而出现故障。

然而,它们的上班地点实在太过凶险。山间的乱流、戈壁的风沙、海上的风暴,很多意想不到的情况仍然可能突破风机的安全工作极限。

所以,我们需要更可靠的风机,它们安装了大量的传感器,用来检测健康状况。比如通过温度变化监视部件安全,通过振动变化判断是否故障,通过声音分析叶片是否完好,借此让风机拥有 “视觉”、“触觉”、“听觉” 这些基础的 “感觉” 。

但要想让风机健康工作 20 年,这还远远不够。

首先,传感器难以覆盖风机所有部件,且过多的传感器稍不注意反而还会增加故障,徒增维护负担。其次,传感器只能监测到故障发生的结果,无法了解风机各部件内在的健康趋势变化,也就无法在遭遇特殊情况时主动调整、预防损伤。

如何解决这个问题呢?远景科技集团(Envision Group)的 “超感知” 智能风机,让风机不仅拥有“感觉”,更具备主动意识与行动能力。

利用风机运动学模型和大数据驱动的机器学习模型,远景搭建出了风机各个系统内在运行机理的数字模型。这个模型部署在风机上,可以利用物理传感器的实时数据,还原风机各个关键部件的实时健康趋势。

不仅如此,位于各地各种型号的千万台风机,它们各自的数据将汇集在云端,帮助数字模型更新迭代,而不断升级的数字模型又会让所有风机的 “感觉” 和 “意识” 能力持续进化。换言之,这种智能的自主进化,能力不仅来自个体,还来自网络中的所有工作伙伴。

那么在实际运行时,这种 “超感知” 智能风机会有哪些优势?

以风切变为例,风切变一般指的是风在垂直方向上的风速变化,比如越靠近风轮顶部,风速越高,越靠近底部,风速越低。

传统风机,三根叶片只能一起变桨,每根叶片都不能在最佳角度工作,且由于风速不均匀,风轮还会出现周期性的上下摇动,使主轴承磨损。

远景 “超感知” 智能风机则可以利用物理传感器和数字模型,时刻得知各个部件损耗的趋势分布,并通过三根叶片频繁的独立变桨,减少主轴承磨损。这种动态调整有助于均衡各个部件的健康状况,延长整机寿命。

从 “感觉” 到 “主动意识” ,远景不仅让风机学会了自力更生,还学会了顾全大局。

比如在风电场中,尾流效应是个常见的问题。

当上游的风经过机组时,由于阻力,风速会降低,经过下游机组的风能就会变少,从而造成电能损失;且这个风还会对下游风机产生尾流,增加叶片载荷,造成颤震,引起疲劳甚至损伤。

而远景的 “超感知” 智能风机则可以通过叶片的颤震能量,感知到尾流。后排风机将发出请求,协调前排风机偏航,从而避开尾流。

而利用尾流协同,在保证风机健康运行的前提下,100MW 规模的海上风场站发电效率预计将提升 1.5% ,一年增加收益 375 万人民币。

可以看到,在这套被远景称为 EnOS™ Inside 人工智能机器进化系统的数字模型加持下,风机不再是遇到特定情况再被动执行命令的旧机器,而是真正具有网络协同智能和集群进化能力的 “新机器” 。

它们能像人一样,主动适应多变的环境,智能规避风险,及时沟通协作,高效地清洁发电。

免责声明

全部专栏