基于双模数字孪生的智能风电机组性能健康评估技术及应用研究
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完成单位:大唐可再生能源试验研究院有限公司,内蒙古工业大学,大生科技(北京)有限公司,中国大唐集团科学技术研究总院有限公司
登记编号:CAPE-CXCG-2026-J-1-***
登记年份:2026
发布时间:2026-07-16
成果主要完成人
郭鹏,徐志轩,吴雨晴,郭旭峰,王娟,荀佳萌,高德兰,赵振宙,李君实,陈钟鸣,刘晓彤,王伟,李玉贵,张伟,高伟,高春雨,刘洋广,张磊
项目概况
风电行业在高速发展的同时,也面临一系列因快速发展带来的挑战:尽管数据采集技术积累了海量多态数据,但其整体应用水平仍处初级阶段,如何深度利用数据优化机组性能是核心问题;其次,机组分布广、机型杂,管理难度大,亟需建立有效的健康评估体系以实现精细化管控;机组偏航误差年均导致的发电损失超过1%,需建立基于风资源特征的偏航优化设计流程。
本项目提出了基于机理模型+机器学习(双模态)数字孪生建模的新方法,将风资源、叶片气动、主控系统控制逻辑等物理机理模型与基于海量SCADA数据、事件与故障数据等多源异构数据的机器学习模型深度结合,提高了模型预测的准确度。提出了风向湍流强度的评价指标和相应的数学模型,引入了频率特性分析与波动强度评价,建立风速、风向和机组发电功率的三维内在联系,为偏航系统的智能控制和偏航阈值的优化提供了更精准的技术支撑,并通过现场调整,提升发电量超2%。通过提取功率偏差、风况适应度、偏航偏差等多维度性能健康特征,并结合side-by-side机器学习算法得到的电量差异,实现了风机性能健康量化评估与分级,形成了与机械部件健康并行的运行性能健康评估分级体系,并开发了机组健康评估、异常检测系统。
项目成果为集团首个用于风电机组性能健康评估、异常检测的技术支撑平台,通过构建多源异构数据融合、性能异常检测、机组性能健康评估与分级、机组性能优化与发电量提升量化评估等功能模块,为全集团风电机组的设备分级评价与管理提供了技术支撑,实现了风电机组全寿命周期管理的技术支持及数字一体化管控,有效提升了风电机组的健康管理水平和全寿命周期的发电效能,在实际工程应用中发挥了巨大作用。
截至目前,系统共接入集团内各区域数百个有效风场数据信息并进行分析,创造经济效益约4480万元,其中2023-2025年集团内各分子公司依托该系统产生间接效益约2340万元。
经中电联成果鉴定,项目成果达到国际领先水平。


