海上風電電氣一體化平臺設計與運用

丘善榮

摘要：海上風電電氣一體化平臺設計與運用是研究中心，首先對設計的內容與重要性進行分析，其次是總結一體化平臺設計的難點，最后是制定完善的設計方案，及時完成一體化平臺設計工作，目的在于提高一體化平臺設計質量，取得理想的運用效果。

關鍵詞：風電電氣;一體化平臺;數據庫設計;架構設計

海上風電電氣一體化平臺設計與運用，是落實一體化設計理念與海上風電電氣現代化、智能化發展的重要基礎。電氣一體化平臺的設計，初步發展集中在歐洲，經過不斷發展與研究，國內關于海上風電電氣一體化與的研究力度加大，同時著重對設計與運用影響因素等進行剖析。海上風電作為一種可用的新能源，如果能夠全面發展的話，將大大減輕該問題導致的不良影響。然而對于發展海上風電，我國現在仍處于初步階段，在前期預可研以及可研等階段，存在很多典型工序，計算量大且重復率高，人工計算需要多部門協調運作，所需工時較多，導致海上風電的發展緩慢。并且對其中的不利因素進行規避，科學調整海上風電電氣一體化平臺設計與運用成本，將運用效率提高。

一、海上風電電氣一體化平臺設計內容以及重要性研究

海上風電電氣一體化設計，核心在于將風電電氣相關機組打造成一體化的結構形態，做到各類機組、支撐結構等，綜合外界風況變化以及海床等環境條件，統一完成模擬分析，并及時進行校核，以此來實現迅速、高效的風電電氣運行[1]。通過一體化平臺的設計，及時對受力狀況作出全面評估，并且保證風電電氣設備運行安全，完善設計方案，進一步對海上風電電氣一體化的設計以及應用信心增強，拓展設計優化空間，及時對設計細節進行完善，并且協助海上風電電氣結構降低成本與能量消耗[2]。

以某海上風電電氣機組為例展開模擬測算，同時對比基礎分離迭代以及原有機組結構，對風電一體化平臺的設計展開全面性剖析與優化，具體結構設計詳見表1。結合表1可以發現，為了實現海上風電電氣運行效率提高，一體化設計是必然選擇。

二、海上風電電氣一體化設計難點

海上風電電氣一體化設計過程中，機組設計以設計院為主，供應商協助下，完成基礎設計，雖然在一定程度上做到了一體化設計，但是還沒有真正實現。全面實現一體化設計，存在一些設計難點，加上設計標準沒有實現一體化，客觀因素干擾等，無法做到對動態荷載進行完整提取，這方面還需不斷努力。具體海上風電電氣一體化設計難點總結如下：

（一）一體化設計標準方面的難點

海上風電電氣類型眾多，結構復雜，設計中需要注意的關鍵點也比較多，因此設計標準方面是一體化設計實施的難點之一。當下風電機組在開展設計工作期間，所涉及到的國標標準為IEC61400系列，同時港工設計標準同樣會約束基礎設計內容，尤其是JTJ215、JTS167-4?；A設計方面國標標準針對一體化設計情況，以整體設計為實施方向，將所有設計要求明確。但是設計標準中，存在部分指標以及要求與港工設計標準相沖突或者重復，如此一來就會為一體化設計的實施帶來困擾[3]。

如一體化設計中的極限載荷設計環節，國際標準下安全系數為1.35，但是港工標準下安全系數則設定在1.4-1.5，基礎設計實施就需要加大對這方面的研究力度，選擇適合的安全系數范圍，不僅設計步驟增加，而且基礎成本也明顯提高。為了進一步推進一體化設計的落實，當前海上風電電氣的研究，加大了設計標準的優化調整，尤其是統一化方面，針對風電電氣設計發展需要，打造專屬設計標準，從而將風電電氣設計束縛打破。

（二）建模方面存在的難點

建模作為一體化設計的重要組成，建模設計中，同樣因為各方面因素的影響存在一些難點。一體化設計是以風電機組為載體，結合基礎設計需要，協調好外部環境，打造整體化結構模式[4]。這期間就會涉及到具體的結構標準以及外界動態條件等。及時展開整體建模，利用仿真設計要求，為一體化平臺的設計做好準備工作。建模工作是激發動力學對機組運行與一體化作用的關鍵，關系著整體化的設計與科學調整，為風電電氣一體化設計升級提供幫助。風電電氣項目大力開展一體化建模設計，但是卻忽略了建模仿真處理，導致一體化設計中出現主體分離的情況，為一體化平臺的應用帶來困擾[5]。當前科學技術與研究能力等不斷提高，加上設計院積極創新并落實合作模式，研究力量逐漸集中，全局優化越來越受到重視。在這種情況下，積極突破建模方面存在的阻礙，經過持續深入研究，為風電電氣一體化平臺的設計與運用創造有利條件[6]。

三、海上風電電氣一體化平臺設計與運用

海上風電電氣一體化平臺設計與運用中，主要涉及到基本平臺介紹、架構設計運用、功能設計運用、數據庫設計運用等內容。

（一）基本平臺設計與運用研究

結合海上風電電氣創新設計要求，一體化平臺中主要包括以下幾方面設計與拓展內容：

第一，及時對設計過程進行流程化處理。尤其是前期一體化平臺設計中，采取流程化管理的方式，根據電氣接入系統為著手點加以分析，隨后展開一次、二次計算研究，再次是講分析的內容迅速生成報告，最后是完成校核以及批準[7]。

第二，計算過程科學優化創新，并實現軟件化運行。風電電氣一體化平臺設計中，很多數據都經過計算所得。傳統計算方法不僅計算緩慢，而且精準性比較低?；诖艘惑w化平臺設計中，利用軟件對計算內容迅速處理。通過模塊化設計，需要計算期間及時輸入計算模塊，軟件運行得到計算結果并輸出。

第三，設計結果通過有效手段實現可視化。以風電電氣一體化平臺布局為前提，平臺運用中，升壓站的運行，輸電與集電系統應用中所涉及到的路徑選擇以及拓撲連接等，所有過程與結果都通過可視化的方式加以展現。為一體化平臺的運用提供了管理與監督方便。

第四，數據設計與管理中實現統一化。一體化平臺設計與運用，本身數據基數大，加上更新的數據頻繁增加，統一化管理是基礎設計必須關注的內容[8]。機組數據、運行數據、流程數據、結果數據都是統一化管理的重點，以統一化數據管理去實現一致性。

（二）架構設計與運用研究

架構的設計組成，包括B/S軟件與C/S軟件，其中B/S軟件運行基礎為瀏覽器，C/S軟件運行基礎為客戶端服務器。其中B/S架構設計，核心內容為瀏覽器、服務器，瀏覽器對少量數據加以運行，服務器則對大量數據加以運行，積極打造成三層架構的形態，運行條件非常簡單，Web瀏覽器即可滿足[9]。該架構設計與運用中，瀏覽器會通過顯示邏輯，將龐大客戶端進行濃縮處理，降低客戶端所面臨的風險與減輕壓力。實際應用中，具有安裝方面、數據壓縮等優勢，當然也存在一些局限性。首先是設計成本方面，速度、安全性等模塊消耗較多;其次是交互模式方面，頻繁將頁面刷新。需結合一體化平臺建設要求，及時對此架構進行優化。

C/S架構的設計，以兩層架構為主，核心為客戶端與服務器端。其中服務器端又被劃分為數據庫服務器端與Socket服務器端?？蛻舳藙t以應用程序為主，但是不局限于單個程度。Socket會以服務端作為載體，及時聯系到客戶端，創建通信傳輸系統，迅速傳輸數據。該架構為基數比較大的客戶端類型，通過業務邏輯的方式，規劃出不同的界面同時展示。當然因為風電電氣一體化平臺運行數據多，所以也需要承受信息處理的壓力。尤其是數據庫與架構交互期間數據猛增，這種情況就需要增設存儲系統，拓展數據存儲空間，實現持久化數據處理。該架構在應用中優勢在于操作豐富，界面多元化，并且安全性高。局限性則體現在交互單層化，業務處理時間長。

一體化平臺設計中，綜合兩種架構的應用優勢，打造復合型架構模式，改善兩種架構中的不足，將復合型架構作用發揮到最大化。

（三）功能的設計與運用研究

功能的設計以及運用，以一體化平臺運行標準為基礎，選擇適合的登錄方式，迅速進入對應的界面。這里需要注意，登錄方式與界面都比較多元化，為了便于區分與設計，以管理端、設計端的方式對平臺劃分。功能設計具體內容如下：

1、個人信息、系統、數據以及系統維護等管理端。個人信息中包括管理人員的權限，以密碼修改與信息修改等為主。用戶管理中執行的添加或者刪除等命令屬于系統管理內容，同時角色管理、權限分配等也是系統管理內容。數據管理方面為一體化平臺運行的所有數據，特別是風電電氣機組運行數據，數據的整理、分析、查詢以及刪除等，是主要數據管理權限。系統維護功能體現為數據存儲、備份、恢復等方面，確保一體化平臺正常運行。

2、數據查詢、信息查詢、方案對比、項目新建以及刪除等設計端。其中數據查詢方面，協助平臺完成所有數據查新工作，并為管理方案的優化與完善提供參考。項目查詢方面，除了基本設備查詢之外，還包括圖片、文件等資料查新，通過導入按鈕將需要的信息或者文件等下載。查詢功能還涉及人員信息方面的查詢。項目管理中包括新建、刪除、狀態標注、日志等內容。新建與刪除項目環節設置中，所有權為項目負責人。項目狀態包括四種，其一是開始;其二是暫停;其三是終止;其四是結束。項目日志主要是對項目所有運行情況與變化狀態等進行記錄。除此之外資料的查新，項目的選擇等也是重要設計內容。人員分配中，一次設計、二次設計都需要根據項目需要完成人員分配，針對性地負責相關工作。

（四）數據庫的設計與運用

數據庫設計中，基礎數據庫、項目數據庫是關鍵組成。其中基礎數據庫設計中，首先是對權限管理數據處理結構的設計，根據項目管理對象為基礎，設定對應的管理權限?；颈淼脑O計，分為用戶表、操作表以及權限表，就用戶信息與權限等進行分類統計。設備表的設計與運用，根據設備相關的信息，結構之前并不會互相干擾，同時又存在一些聯系。項目數據庫設計與運用中，核心為項目完整信息，根據項目信息歸類并進行編號，隨后對不同階段的參數以及計算結果等進行標識、整合與分析，方便項目管理中對信息的查詢，加快參數或者其他信息的定位，為數據庫管理提供方便。

（五）二次開發擴展設計與運用研究

二次開發擴展設計方面，從整體性角度出發，作為一體化平臺設計的一部分，主要協助平臺對功能與空間等方面展開擴展。設計中需要注意，新的擴展模塊必須由平臺預留接口延伸出來，確保新的平臺能夠與一體化平臺有效銜接。延伸擴展區域的功能應用體現出獨立性特點，不會與其他平臺擴展模塊有耦合關系[10]。若其他模塊信息需要輸入到擴展模塊，則通過一體化平臺處理后，適當導入才能夠符合擴展模塊條件，并加以應用。數據擴展方面接口的預留與設計，分為創建、刪除、存儲、獲取四個接口類型。權限控制擴展中，操作、權限、平臺權限等管理接口都是設計重點。

結束語：

綜上所述，通過對海上風電電氣一體化平臺設計研究可以發現，作為現代化與智能化發展的重要選擇，海上風電電氣一體化平臺設計中，因為多方面因素的影響，所有在設計中存在一些難點。針對性解決難點基礎上，從數據庫、基礎平臺、二次開發擴展等方面深入完善設計，保證運行功能全面，為一體化平臺的應用創造有利條件。

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