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1、新能源光储一体化场站智慧化建设方案二二三年二月 目录1 项目概述11.1 当前行业现状11.2 未来发展趋势11.3 项目基本情况22 项目建设目标23 项目建设内容33.1 智慧运行33.1.1 3D GIS数字孪生应用平台33.1.2 智慧监控平台33.2 智慧运维43.2.1 无人机巡检系统应用43.2.2 升压站行走巡检机器人系统43.2.3 开关柜导轨巡检机器人系统43.3 智慧安全43.3.1 视频安防火灾预警系统应用43.3.2 智能头盔/执行记录仪应用53.3.3 消防机器人系统53.3.4 智能门禁系统应用53.3.5 周界安防系统应用54 智慧运行解决方案74.1 3D G
2、IS数字孪生应用74.1.1 精细化建模74.1.2 数字平台应用功能94.1.3 系统优势104.2 智慧监控平台114.2.1 系统整体方案114.2.2 数据采集方案164.2.3 数据治理方案174.2.4 安全防护方案194.2.5 系统功能设计215 智慧运维解决方案385.1 无人机巡检系统解决方案385.1.1 巡检方案介绍395.1.2 系统硬件设计方案405.1.3 运营期无人机巡检方案485.1.4 建设期无人机应用扩展545.2 升压站行走巡检机器人系统565.2.1 区域巡检作业575.2.2 机器人智能语音575.2.3 巡检管理配置575.3 开关柜导轨巡检机器人
3、系统595.3.1 导航定位功能595.3.2 检测功能605.3.3 人机交互功能606 智慧安全解决方案626.1 视频安防火灾预警系统应用626.1.1 系统拓扑626.1.2 系统功能设计626.2 智能头盔/执行记录仪系统应用666.2.1 系统架构666.2.2 系统部署方案676.2.3 系统功能696.3 消防机器人系统726.3.1 方案介绍726.3.2 系统功能726.4 智能门禁系统746.4.1 系统总体设计746.4.2 系统业务流程756.4.3 系统功能806.5 周界安防系统886.5.1 周界方案介绍886.5.2 周界安防系统主要功能917 主要工程量清单
4、921 项目概述1.1 当前行业现状随着能源结构转型和电力体制改革不断深入，我国可再生能源发电行业快速发展，可再生能源装机容量和发电量持续增大。在利好政策和行业发展趋势推动下，各发电集团积极提出“大力发展新型能源”的发展方针，“十四五”期间新能源将成为电力机构的主力军。同时，在新能源发展过程中也面临着极大的考验，在能源结构大调整的背景下，项目投建主体专业水平参差不齐，如何保证投建项目安全、稳定、高效运行，降低能耗和设备损耗，提升能效和能源销售收入，最大化投资回报率和客户满意度，已经成为新能源场站的核心关注点，智慧场站的建设也逐渐成为各发电企业的竞相探讨的热点之一。1.2 未来发展趋势调研与分析
5、表明，目前新能源项目的管理模式依旧是传统的“烟囱式”、“被动式”管理模式，这种管理模式依赖于场站运维管理人员的责任心、主动性，无法形成至上而下的数字化管理模式，容易产生安全管理、生产管理、运维管理的信息孤岛。通过对本项目的研究，将彻底改变新能源场站“烟囱式”管理模式，解决当下行业普遍存在的管理痛点：1） 诊断痛点当前行业内主流监控系统还是以监视和控制为主，无法实现通过算法的智能诊断、智能告警快速有效识别故障，依赖运维监盘人员进行系统遍历巡视进行问题发现，无法快速识别不发电、亚健康设备。2） 安全痛点当前行业内新能源场站的安全管理，主要还是以定式检修、人工巡检结合传统视频监控来实现安全的管理，对
6、设备安全、人身安全的隐患无法提前识别。3） 巡检痛点当前新能源场站的巡检主要依赖于人，巡检的全面性、准确性、及时性无法得到有效保障，需要借助智能化的巡检手段来实现“机器换人”，提升巡检准确度、及时性的同时，提高了巡检效率。未来，新能源行业将处于强竞争的市场环境中，新能源场站的智慧化建设已经成为国内外能源工程投资建设单位竞争力的重要组成部分，整体智慧化水平明显呈现出水涨船高的趋势。不管是公司自身战略落实和管控能力提升的紧迫需求，还是头部竞争对手在智慧化建设上取得的领先成绩，都对下一阶段新能源智慧化建设提出了更高的标准。因此，在竞争要求比较高的客观条件下，新能源智慧化建设需要取得更大的加速度，以智
7、慧化支撑新能源远期战略目标的实现。1.3 项目基本情况xxxx本项目电站环境复杂、设备种类众多，分布广泛，传统的运维模式，信息化、智能化基础薄弱，人力运维成本较高，安全生产经营管理难度大，给运维工作带来巨大的难度和挑战。为有效支撑电站的运维管理，保障电站高效发电和安全运行，电站数字化、智能化的建设需求迫切。2 项目建设目标应用工业互联网技术、智能数字传感技术、大数据诊断技术、云计算平台技术等先进技术手段，实现智慧运行、智慧运维、智慧安全，将自动化与信息化深度融合，实现智能生产、高效生产、绿色生产、可靠生产、安全生产、经济生产，全力打造一流新能源绿色企业。实现电站智慧化管理包含以下方面：智慧运行
8、：通过运用3D GIS数字孪生技术，运用比特管理瓦特的理念，实现1:1仿真电站，对电站生产、运维进行数字化、可视化、在线化全面升级，实现不同工种、人员、轨迹作业联动，动态跟踪，有效提升安全，精细化运维效率，助力科学决策和运营协同；同时应用大数据分析，优化预警、告警模式，强化设备监控，同时与云平台中心配合，实现“无人值班、少人值守”运行管理模式。智慧运维：通过智能巡检无人机、巡检机器人等设备，推行“机器换人”理念，大大减少维护工作量，有效控制人工成本。同时凭借智慧维护对故障点精准定位，实现故障、隐患及时发现、及时消除，大幅提升设备可靠性，提升电站发电能力。智慧安全：包含安全生产标准化、数字化工作
9、票、视频安防火灾预警、人员智能头盔应用等。3 项目建设内容智慧光伏项目是夯实企业安全基础、保障安全生产稳定运行、提升发电效益、减少运行中故障率、实现精细化管理的必要手段，更是提高发电企业运行维护水平、降低人资成本、改善劳动条件、提高经济效益的有效途径。本项目建设内容包括以下内容:3.1 智慧一体化平台建设光伏电站数字孪生智能一体化系统需整合多个子系统，依托前端物联感知系统，构建基于场景物联的一体化管理应用平台，建立一套高集成、高智能的管理机制，满足统一配置管理、数据共享、功能联动和业务优化等系统需求。智慧光伏以数字化、信息化、标准化为基础，以管控一体化、大数据、云平台、物联网为平台，以数字孪生
10、技术为辅助，通过边缘计算、视觉识别以及源端感知等，以异构计算（包括计算能力、计算方法和计算层次）为核心任务，高效融合计算、存储和网络，通过“人-机-网-物”跨界融合，形成边缘+云端结合的全层次开放架构，实现不同层级的智慧，追求不断提升光伏智能化水平（包括智能感知、智能运维、智能控制、智能决策）的目标，完成更加友好、安全、高效、可靠的能源供应，同时兼顾网络安全和核心数据安全自主可控等要求。配备完整的软件平台、硬件设备及专业网络大数据中心化配置和建设。3.1.1 基本要求光伏电站智能一体化系统是顺应目前信息化技术水平发展、服务业主项目开展的架构平台。主要目标是强化新能源生产数据运行监测分析，建立规
11、范化共建共享生产运行管理体系，推进新能源行业数据共享和业务协同，为决策提供及时、准确、可靠的信息依据，提高新能源生产的前瞻性和针对性。提供后期功能拓展功能和其他应用移植功能，便于新功能开发和旧业务应用移植。为后期电站的发展、扩建、改造等预留充分扩充功能。光伏电站数字孪生智能一体化系统彻底避免和解决了多系统部署的孤岛模式，系统设计内容完整和全面，具备以下特性：1）先进性和前瞻性系统建设采用符合集团未来发展趋势而适当超前的、先进的、开放的设计方案，在建设中则采用流行的、成熟的、先进的计算机软件技术、开发模式和管理方式。2）实用性系统建设采用统一规划的基本指导原则，充分考虑现有的基本资源（如硬件资源
12、、虚拟化、平台IT框架、公共组件等），依托新能源大数据平台的建设目标、结合行业未来发展政策环境和趋势，从平台的定位、未来可能的业务场景、数据规模、人员等全方位综合考虑，注重平台建设后的实用性。3）扩展性系统软硬件及实时数据库建设满足近期装机容量，同时满足企业自身发展的需要，为今后扩充升级留有足够余地，以保护投资。同时，平台系统在未来应用需求增加时，能够满足系统功能的扩展。4）开放性作为专业的系统平台，具有良好的开放性，符合相关的行业标准，充分保障系统对其他应用系统的数据开放。5）可靠性和稳定性运用技术成熟、运行稳定的产品，在设备选型、网络设计、软件设计等各个方面充分考虑系统的软件、硬件等各个方
13、面可靠性和稳定性。6）安全性和规范性系统的设计及研发应用均遵从国家、行业及集团公司有关标准规范。在平台的操作与输入系统中咨询信息化平台应基于大数据平台的系统架构开发，具备与大数据平台功能板块互相开放接口的能力，确保与业主公司监控与大数据平台接口的兼容性。其中包括功能设计、性能参数、结构设计、视觉效果设计、实施部署等方面的技术指标。除此之外需供一个友好交互界面，人机接口的程序部分，应设计为中文符号（汉字），其中包括显示器显示、图象显示和辅助显示应采用中文，记录和报告均应采用中文。3.1.2 平台架构设计平台架构图 3.1.3 功能要求光伏电站数字孪生智能一体化系统采用“通用硬件平台+边缘操作系统
14、+算法应用容器”统一框架，实现监测数据分析、设备缺陷主动告警、前端传感集中管理等功能。构建边缘计算算法，通过配置图像识别、故障定位、设备监控告警分析等算法，实现感知数据的就地分析与反馈，提升现场融合判断和计算分析能力。建设智能感知装备管理服务，对各类智能感知终端的运行情况、部署位置等进行监测，并实现智能感知终端的接入、控制、退出统一管理。建立电子档案中心，实现对各类文件、规章制度、学习资料线上管理。一体化系统示意图如下：同时，一体化系统具备交叉验证的多维度智能诊断功能。大基地幅员辽阔，单一的诊断手段可能会出现漏判或错判。例如以如下图场景所示，如果仅依赖于离散率飞行，就会发生误报，但如果同时采用
15、离散率、掉串检测、无人机检测这三种诊断手段，就可以有效提升诊断的准确率。交叉验证示例3.1.4 关键技术1）三维图像重建技术通过处理分析无人机等巡检设备移动监测采集的光伏组件及升压站图像，提取图像特征点及描述算子，研究特征级数据关联方法，通过全局优化计算相机姿态；通过多视角立体视觉，研究稠密三维重建方法；面向光伏测量研究三维重建空洞弥补方法，设计选取合适的地标作为参考尺度，开发基于三维重建的光伏测量方法。2） 光伏电站“无人值守”监测与监控系统融合技术建立基于物联网的采用先进定位技术，匹配现场复杂的环境，实现人员、设备等的实时定位与回传数据；将光伏场站进行电子划区，通过安装在人员装备、内部车辆安装定位系统，在平台中实现外部入侵监视警告，同时接入智能监控设备采集的数据，实现监测数据可视化管理。3） 利用多源数据融合进行数据建模及分析技术经过数据选择、数据预处理、和数据融合，将各种不同的数据信息进行综合，吸取不同数据源的特点然后从中提取出统一的，比单一数据更好、更丰富的信息。3.2 智慧运行3.
