新闻稿
风电企业数字化转型升级,剖析风电行业发展趋势,SOLIDWORKS如何赋能?
2024年02月25日

中国风电整机装备产量占全球一半以上,稳居全球风机制造第一大国。未来五年,中国风电行业整体市场空间巨大,随着碳达峰目标的实施进入关键窗口期,风电年均新增装机容量将持续上升。而随着中国电力市场化交易日趋成熟,市场呈现多样化交易模式,虽然电力市场的发展空间更为广阔,但市场竞争也进一步加剧。


同时,风机大型化趋势对于提升风机企业整体运营效率、降低成本、优化运维服务,有着重要的意义。几大趋势相互影响,中国风电行业将迎来数字化创新的新时期。



风电行业具有风场设计周期长、设备维护成本高、并网协调效率低、弃风漏电压力大等痛点问题,制约着风电产业的发展壮大。


结合风电产业地理位置偏僻、资本技术密集、发电波动性大等特征,以设备智能化运维、风场数字化管理、精准柔性供电等场景为切入点,加速风电行业数字化转型。基于此,风电行业基于工业互联网平台进行数字化转型解决方案是什么?深入剖析风电行业数字化转型趋势、平台应用场景以及业务落地解决方案。


一、风电行业数字化转型趋势分析


01、数据采集:由底层互联向全面感知转变


数据采集是风电产业设计、生产、运营的关键基础,传统数据采集周期长、成本高、精度低,难以满足风场精细化设计和运营需求,容易造成投资方损失。


随着智能传感器和通信技术的兴起,更加实时、全面、精细的数据采集成为可能,能够为风场设计建立更加精密的风资源图谱,为设备运行建立齿轮、轴承等更加微观细致的数字模型,为风场管理提供准确有效的气象、能源等数据输入以应对雷击、台风、雾霾等不同场景需求,从而为智能选址设计、生产性能提升、管理决策优化等提供有效数据支撑。


02、设备维护:由人工调试向智能运维转变


风场一般处于人烟稀少、位置偏僻、环境恶劣的地区,不适宜维护人员长期驻扎。特别对于海上风电来说,后期运营维护费用占到总成本的一半以上。此外,由于风电行业前期跳跃式发展、参与方良莠不齐、缺乏统一标准等原因,导致风电机组在实际运维中容易存在运行不稳、故障频发等问题。


目前国内风电运维仍然以纠正型运维为主,后期设备维护成本较高。结合5G无人机、巡检机器人等智能产品远程巡检设备运行情况,有利于在云端对设备运行与环境数据进行大数据分析,开展预测性维护与备品备件管理,减少设备停机维护带来的损失,提高运维数字化、智能化水平。


03、风场管理:由单场单管向虚拟集成转变


一方面,随着国家能源局做出新能源电价调整的战略决策,风电和火电价格将趋同保持一致,压缩风电利润空间,倒逼企业提高生产效能。另一方面,由于缺乏系统规划、风预测精度低、电网不配套等原因,风电产业限电弃风压力较大,容易造成资源浪费。


通过综合运用数字孪生、VR等技术构建“数字风场”,对大气环境、设备运行、电力输送等建立虚拟模型,有利于依托大数据分析开展集群运行参数优化,助力实现风电产量精准预测,为管理者直观反馈风场运行情况,优化运行控制策略执行,提高风场发电效率。



二、风电行业工业互联网平台典型应用场景及实践


1、虚拟风场设计


依托工业互联网平台设计虚拟数字风场,有利于提高设计精度,减短设计周期,有效降低了风场建设设计过程中的不确定性。


一是宏观辅助选址。基于互联网平台的计算能力与地理信息资源,结合激光雷达、无人机等勘探技术建立三维仿真模型,实现宏微观地理选址与场区推荐。


二是机群优化排布。通过定制化风场仿真建模实现机组最优排布、集群尾流优化、工程精准计划等自动化设计,合理利用不同密度的风力资源。


三是风场个性定制。依托平台针对风场特有的风况特征、地形条件等进行定制化设计,节约工程建设成本,控制风电场投资风险。


2、设备预测维护


工业互联网企业将减少设备停机检修损失、开展预测性维护作为切入点,以风机为核心实现覆盖风电设备全生命周期的故障预测和主动维修,有效降低平准化维护成本。


一是精准故障定位。依托平台建立故障智能诊断模型,基于专家库和自学习机制,缩减人工挑选有用变量的成本与时间,快速实现设备故障定位。


二是设备预测维护。基于平台分析预测风机关键部件变化趋势、产品寿命和潜在风险,对零部件库存、运输和更换开展主动管理,抢占维修窗口期,减少风机停机、飞车倒塔等损失。


三是虚拟辅助维修。基于数字孪生技术打造风机故障实验模拟平台,通过数字样机积累设备维护知识库与解决方案检索库,提高故障处理效率。


3、风场管理优化


企业依托工业互联网平台建立场级运行管理模型,有利于精确预测发电区间,优化电网功率负荷,探索分布式能源管理,提升风场管理水平。


一是发电效能提升。依托通过调整风机控制提高机组出力,带动风场整体效能提升。


二是集约管理优化。基于工业互联网平台整合风电开发产业链,汇聚前期工作、工程建设和生产运营等环节关键要素,提高风场管理水平,支撑风电规模化发展化。


三是柔性协调供电。基于大数据精准预测发电量区间,与火电、太阳能等能源实现协同增效,降低供电整体波动性。



三、SOLIDWORKS如何赋能风电企业数字化转型?


通过数字化建模、参数化设计、自动化设计和优化、智能标注和绘图、协同设计与制造、智能化数据管理、客户定制化需求响应、虚拟装配与维护以及智能决策支持等功能,SOLIDWORKS可以帮助风电企业提高设计效率、优化产品性能、降低生产成本、增强市场竞争力,从而成功实现数字化转型。


1、数字化建模与仿真


SOLIDWORKS提供了强大的三维建模功能,可以帮助风电企业快速创建和修改风机、发电机、齿轮箱等关键零部件的数字模型。通过仿真分析,企业可以在早期设计阶段预测和优化产品的性能,降低后续生产和测试的难度。


2、参数化设计


SOLIDWORKS支持参数化设计,风电企业可以根据自己的需求和行业标准,创建参数化的标准件库,如轴承、螺栓等。这样可以在设计过程中快速调用标准件,减少重复劳动,提高设计效率。


3、自动化设计与优化


SOLIDWORKS的API(应用程序接口)可以与风电企业的定制软件集成,实现自动化设计和优化。例如,企业可以根据载荷和材料属性,自动生成满足性能要求的设计方案,并通过优化算法不断改进设计。


4、智能标注和绘图


SOLIDWORKS的智能标注功能可以自动完成尺寸、公差、表面处理等标注工作,减少人工干预。同时,软件还支持自动生成工程图纸和BOM(物料清单),方便企业进行生产准备和项目管理。


5、协同设计与制造


SOLIDWORKS支持多用户协同设计和制造,风电企业可以建立产品数据管理系统(PDM),实现设计、工艺、采购、生产等部门之间的数据共享和流程协同。这样可以在整个产品生命周期内提高沟通效率,减少重复工作和错误。


6、智能化数据管理


SOLIDWORKS提供了智能化数据管理的功能,可以帮助风电企业建立完整的产品数据管理体系。通过版本控制、权限管理、数据备份等手段,确保产品设计数据的完整性和安全性。


7、客户定制化需求响应


SOLIDWORKS支持客户定制化设计,风电企业可以根据客户需求快速调整设计方案,满足个性化需求。同时,通过参数化设计等手段,可以快速优化定制化产品的性能,提高客户满意度。


8、虚拟装配与维护


SOLIDWORKS的虚拟装配功能可以在计算机上模拟真实装配过程,帮助风电企业提前发现和解决装配问题。同时,软件还支持设备维修和维护模拟,企业可以在实际操作前了解维护流程和工具需求。


9、智能决策支持


SOLIDWORKS的数据分析工具可以帮助风电企业收集和分析产品数据,为决策提供支持。例如,通过分析产品性能、可靠性、寿命等方面的数据,企业可以制定更加科学合理的产品改进和研发计划。



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●15年专注于三维数字化产品研发管理领域,为制造业提供专业化、标准化和高水平信息化管理系统解决方案,管理咨询以及相关培训认证和项目合作等服务

●致力于为客户提供基于SOLIDWORKS、SIMULIA的产品研发一体化解决方案,帮助企业提升设计效率,缩短产品研发周期和降低成本

●积累了CAD/CAE/PDM等相关领域丰富的行业经验,企业用户成功案例遍布各个领域

●形成以"产品开发+技术服务+成功实施"模式为制造业企业提供数字化设计、制造及管理解决方案

●服务地区:四川、重庆、云南、贵州

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撰稿:成都恒睿

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