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2024年度云南省科学技术进步奖一等奖:“高原智慧驭风术”实现风能高效安全利用
来源:省科技厅科技宣传教育中心     2025-09-08 15:54:46     【字体: 】    

由国家电投集团云南国际电力投资有限公司(以下简称“云南国际”)牵头完成的“高原复杂地形风能高效安全利用关键技术研究及规模化应用”项目,有效解决了高原复杂地形风能利用率低、机组高效安全运行难、风电场运维难度大等难题,实现了从风电场选址规划到设备运维全链条的技术创新,在多变与极端风况下实现了风电机组的最优功率控制、安全调控和机群协同运行,有效提升了风电场发电量并降低了运维成本,给出了云南本土企业的解决方案,获得2024年度云南省科学技术进步奖一等奖。

富源西环境友好型智慧风电场

精准选址驭风有“术”

云南风电平均利用小时数长期保持全国第一,但复杂地形与恶劣气象条件为风能开发利用带来严峻挑战。“如何将高原复杂多变的风能转化为稳定高效的绿色电能?”“怎样保障高原复杂地形下风电场安全运行与智能运维?”项目组成员、云南国际全资子公司云南电投绿能科技有限公司副总经理朱琳介绍,“风机选址如同‘出生决定命运’,位置没选好,发电量就输在了起跑线上。”

高原山区“一山一气候”,传统风资源模型往往精度不够,测风数据易受仪器故障或极端天气影响而残缺,导致发电量评估偏差较大。此外,低空气密度、高湍流、草帽风等极端风况频发,不仅影响发电效率,更易引发叶片断裂、倒塔等严重安全事故。“我们懂一线痛点,高校院所和龙头企业有顶尖研发能力,大家合力才能打通创新‘最后一公里’。”朱琳强调,产学研用深度融合正是项目成功的关键。

云南国际直面挑战,联合重庆大学、哈尔滨工业大学等单位组建跨领域团队展开科研攻关,团队通过产学研用联合攻关,发明了高原复杂地形风资源精准评估及机群优化选址技术,实现高原风电场装机容量提升20%以上,完成了国内外70余座风电场的优化选址。同时攻克了适用于高原环境的大容量风电机组高效安全控制技术,优化机组设计,创新控制策略,使发电量提升1.5%至3%,平均无故障时间提升6.0%~8.5%,增强了机组可靠性和精准性。

 

国家电投昆明生产运营中心 

协同调度以“智”控风

项目另一重要突破,在于发明了基于数智化技术的高原风电场智能运维及效能提升技术,构建了以国家电投云南国际昆明生产运营中心为核心的“智慧大脑”——高原风电场高效能量管理平台和智能运维系统,成为云南首个拥有风电调度权的集控中心。该集控中心依托高精度的数字孪生模型,实现对崇山峻岭间数百台风机的全域、全息、实时监测,目前已接入44座新能源场站,总装机容量超3880兆瓦。在这里,值班人员能够突破空间限制,对千里之外的风机进行远程精准控制,从启停、复位到功率调节,均可一键操作完成。

云南国际昆明生产运营中心值长方红伟介绍,集控中心部署了国内领先的风电场大数据预警系统,致力于“未病先治”,建立了覆盖变桨系统、传动链、叶片等核心部件的超100个智能诊断模型。预警系统能通过安装在机舱的麦克风“听声辨病”,精准捕捉叶片旋转时的异常声波,定位潜在裂纹隐患,高精度振动传感器实时监测传动链状态,捕捉人眼难以察觉的震动异常。

2023年,预警系统成功预警726条故障,准确率达92.8%,挽回经济损失超2000万元;2024年预警准确率提升至94.3%。智能运维系统的应用实现了单机运维成本降低20%以上,年发电量提升至少3%。结合无人机自动巡检、轨道机器人智能巡检等技术,传统依赖人力的运维模式被彻底颠覆,多个风电场正稳步迈向“少人值守”乃至“无人值守”的新阶段。

 

富源西风电数字孪生平台 

高原风能“风”光无限

目前,项目创新成果已在全球范围内广泛应用,将风能资源切实转化为绿色生产力。基于项目创新技术,研发的选址技术及系列高原机型已规模化应用于云贵川、青藏高原、泰国等国内外400余座大型风电场中,涉及机组数量超过10000台。

机群协同运行与数智化运维管理平台在富源西、大荒山等风电场得到了规模化推广应用,有效支撑高原环境下风能高效安全利用。其中,富源西风电场建成“数字孪生平台+超级算力”智慧风电场系统,成为国内首家拥有超算中心的环境友好型智慧风电场,为本地化高速智能诊断提供了强大算力支撑,标志着高原风电运维正式迈入智能化、数字化时代。

“云南国际将持续服务云南‘3815’战略,牵头制定风电国家标准,培育新质生产力。”朱琳表示,团队将在清洁能源布局与成果转化上持续发力,为建设绿色能源强省贡献国家电投力量。从实验室到风电场,从技术突破到产业升级,这场科技创新与产业创新的深度融合,正为云南乃至全球高原风能开发写下生动注脚。

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