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海上风电数字孪生监管平台关键技术研究与应用

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完成单位:山东国华时代投资发展有限公司,中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司,国华(乳山)新能源有限公司,国华(东营市垦利区)新能源有限公司

登记编号:CAPE-CXCG-2025-J-1-***

登记年份:2025

发布时间:2025-07-22

成果主要完成人

吴 昊、徐 明、司化涛、王家坤、贾冠华、邵 笑、王 倩、孟祥一、张亚金、刘 璇

项目概况

近年来,海上风电发展如火如荼,但在运营管理方面仍面临如数据分散、任务繁多、调度困难,运维成本高,自然条件恶劣、安全管理难度大等难题。在技术难题上包括全场景融通的业务和数据贯通、场站各类设备的隐患提前识别、海上场区综合安全管理的一体化融合监管及主动性安防识别告警等。因此,海上风电的运营管理亟需数字化转型和模式创新。 为解决上述痛点问题,本项目以全场景多融合数字孪生智慧监管和全生命周期管理为研究方向,构建海上风电数字孪生智慧监管平台,集中数据模型展示、安全管理、在线监测、全局监视、通航安全、海上风电建设、海上运维智能化巡检和业务场景全融合联动等一系列服务应用,整合了海上风电设计、建设、运行等全生命期数据和气象、水文、交通等多源异构数据,实时监测运行数据和周边环境,形成评估、诊断、预测能力,打造了公司海上风电一体化调度指挥的管理新模式。 项目主要开展了七方面研究:数字能源服务平台建设研究、数字孪生风场建设研究、全局监视系统建设研究、设备在线监测系统建设研究、结构健康检测系统建设研究、安全管理系统建设研究、全融合的智慧监管与调度指挥平台研究。 重点研究并实现了以下内容:成果建设了一个海上风电数字孪生体,通过开发适用于海上风电的感知互联、实时双向联结映射、多维度精准建模、时空智能计算分析、动态仿真推演决策等技术,实现了基于数字孪生的物理实体设计验证与状态分析验证应用,如在风机基础健康状态的参数指标分析计算等方面,选定海上风电场的典型机位、获取全方位的环境信息、结构响应实时信息、对比在等效气动和水动力荷载下动力响应的频谱特征和时间序列,实现了大场景多数据多模型融合和小场景模型机理推演应用;实现了基于数字孪生的物理实体远程运维管控,如升压站实时动态智能监视和远程控制无人巡检;实现了基于数字孪生的诊断与预测、智能决策和优化,如结合利用三比值分析法的设备在线监测和故障预测、利用北斗和AIS融合定位技术的人员和船舶位置和轨迹监测及报警……通过上述成果,真正意义上实现基于数字孪生的海上风电场全生命周期跟踪、分析、决策、回溯与精准高效管理。 研究成果在公司所属两个海上风电场(渤和风电场、望海风电场)应用,提升了运维管理效率,提高了安全管理水平,降低了运营成本,整体已累计创造经济收益1015万元,取得了显著的社会经济效益,具有良好的应用推广前景。