隨著能源行業(yè)智能化的長足發(fā)展和深度融合的推進，智慧能源系統(tǒng)日益成為發(fā)展的共識。由于風電的單機系統(tǒng)相對簡單，自動化、信息化程度高，場群分散，智能遠控需求強等特點，必然是智慧能源的先行者。智慧不是智能的簡單升級，而是要充分展現(xiàn)“類人”的思維模式、價值判斷和相機決策。因此，智慧風電的概念需要進一步明晰，其體系架構要能滿足功能的實現(xiàn)。同時，研究智慧風電的實現(xiàn)不能離開當前信息化發(fā)展水平的現(xiàn)狀，數(shù)據(jù)的獲取、存儲、通信和安全等是必須充分考慮的因素。

國內外研究現(xiàn)狀及面臨的挑戰(zhàn)

在過去的10多年里，大多數(shù)成熟的工業(yè)都經歷了一場數(shù)字化革命，風電行業(yè)也不例外，從之前工業(yè)化和信息化“兩化融合”，到后來的互聯(lián)網(wǎng)化、智能化，數(shù)字化的內核精髓已經并將繼續(xù)影響著風電產業(yè)的成長軌跡。風電運營商與周邊電網(wǎng)生態(tài)系統(tǒng)之間的傳感器數(shù)據(jù)收集和高質量數(shù)據(jù)傳輸?shù)念l率顯著增加,這些數(shù)據(jù)將打開產能的新視野，讓行業(yè)充分認識到其巨大的潛力。數(shù)字化將為風電運營商創(chuàng)造新的經濟機會，創(chuàng)新的數(shù)字智能技術還將提高風力發(fā)電機產量和生產力，同時降低設計、運營和維護成本，從而降低能源成本。美國通用電氣公司（GE）發(fā)電與水處理集團總裁兼首席執(zhí)行官史蒂夫·伯茲表示：“更智慧的數(shù)字技術正在推動各行各業(yè)的轉型，潛力最大的可以說是能源行業(yè)。現(xiàn)在問題的關鍵不在于是否要開始轉型，而是要如何充分發(fā)揮數(shù)字化轉型的潛力”。基于數(shù)字化轉型基礎上的智慧風電已引起廣泛的關注和研究興趣。

美國國家可再生能源實驗室（NREL）在美國能源署風能技術辦公室的大氣與電力（A2e）應用研究規(guī)劃的支持下，提出了“技術支撐下的大氣資源系統(tǒng)管理（system management of atmospheric resource through technology）” 戰(zhàn)略，簡稱SMART戰(zhàn)略。該戰(zhàn)略以下一代智能化新技術為支撐，以在風電場設計和運行中實現(xiàn)更高的發(fā)電量和材料使用效率、更低的運行維護費用和投資風險、更長的風電場壽命、更強的電網(wǎng)協(xié)調能力為目標，建成實時響應大氣變化并且提供電網(wǎng)支撐的未來集成化風電場系統(tǒng)，達成SMART戰(zhàn)略后期望能夠降低50%的度電成本。歐洲風能學會（EAWE）聯(lián)合歐洲14國的重要風電研究高校與機構，在《Wind Energy Science》期刊創(chuàng)刊首篇文章中討論了未來風電領域長期的研究挑戰(zhàn)，從11個不同的研究領域闡述了當前風電的技術前沿以及技術局限，并進一步提出未來風電發(fā)展應優(yōu)先解決的問題。GE公司于2015年啟動數(shù)字化風電場戰(zhàn)略，是一個綜合性軟硬件解決方案，是GE擴展服務協(xié)議的一部分。GE數(shù)字化風電場的核心在于建立風電機組數(shù)字化的模型，以自身長期數(shù)據(jù)積累上的優(yōu)勢，提供更多基于數(shù)據(jù)的優(yōu)化服務，其重點在于基于大數(shù)據(jù)挖掘的服務應用。

國內的整機廠商也在一直孜孜以求，探索大數(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)和數(shù)字化技術如何為風機和風場賦能。遠景能源有限公司在國內較早提出智慧風電場概念，主推“智慧風場全生命周期管理系統(tǒng)”，目前進一步延伸為智慧物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)。基于全球最大的能源物聯(lián)網(wǎng)平臺EnOS打造了“直連、安全、高精度、機器學習”的智慧電場軟件解決方案，幫助運營商打造“少人、透明、預測維護、電網(wǎng)友好”的智慧電站。新疆金風科技股份有限公司的智慧運營系統(tǒng)SOAMTM，整合了風電場運維過程中各個環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)，融入故障診斷、健康狀態(tài)預警、功率精準預測、風機優(yōu)化運行等專業(yè)技術，打造了強大的智慧運營軟件平臺。中國明陽風電集團有限公司在2014年完成了大數(shù)據(jù)平臺的搭建，將控制策略與互聯(lián)網(wǎng)技術、大數(shù)據(jù)、云存儲前沿技術融合，進行風電場優(yōu)化、定制化設計、資源評估、智能風場管理，推進無人值守智慧風電場建設。明陽大數(shù)據(jù)中心實現(xiàn)“從氣象預測，到風機健康狀態(tài)監(jiān)測預警，到風電場優(yōu)化運行，再到風電場群的協(xié)同協(xié)調”。國電聯(lián)合動力技術有限公司開發(fā)的新一代智慧風電場服務系統(tǒng)UP-WindEYE系統(tǒng)集成高速互聯(lián)風電場實時通訊、卓越電網(wǎng)支撐技術、先進的能量管理功能、強大的數(shù)據(jù)采集和分析功能，精準的壽命評估、故障預警診斷等功能，為打造智慧風場提供全面解決方案。上海電氣集團股份有限公司的“風云集控”系統(tǒng)在風電行業(yè)首創(chuàng)基于互聯(lián)網(wǎng)技術的分布式數(shù)據(jù)處理技術，基于ABC技術（artificial intelligence + big data + cloud computing）高效利用數(shù)據(jù)監(jiān)控資產，預測機組故障，通過預測性控制技術“預言”風機的運行，實現(xiàn)用戶資產使用價值的最大化。

各風電運營商也在積極構建大數(shù)據(jù)平臺，利用大數(shù)據(jù)和人工智能技術進行智能運維和故障預警，進行智慧電廠方面的探索，實現(xiàn)降本增效。如中國華能集團有限公司較早將工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)技術運用到電力生產和物料管理方面，科學指導檢修，有效控制成本，優(yōu)化生產過程。中國能源建設集團廣東省電力設計院有限公司的智慧海上風電項目，通過設計海上風電場一體化監(jiān)控系統(tǒng)、海上風電場智能運維管理系統(tǒng)和海上風電場智能巡檢系統(tǒng)，挖掘海上風電場的運行規(guī)律和最佳運營模式。

當前國內外對智慧風電的研究，大多側重于智能算法、智能運維等局部功能智能化，或僅關注如智慧風電的局部控制或故障診斷，只體現(xiàn)了某一部分的數(shù)字化、智能化。智慧風電的建設過程中雖然嘗試使用了大量新技術，但無法代表電廠具有了“智慧”，距離智慧風電還有一定的距離，能充分利用人的智慧進行創(chuàng)新的智慧風電體系架構的研究迫在眉睫。

學界對智慧電廠整體概念和體系架構也展開了研究。在智慧電廠的基本概念方面，中國自動化學會發(fā)電自動化專業(yè)委員會于2016年發(fā)布的《智能電廠技術發(fā)展綱要》對智能電廠作如下定義：智能電廠是指在廣泛采用現(xiàn)代數(shù)字信息處理和通信技術基礎上，集成智能的傳感與執(zhí)行、控制和管理等技術，達到更安全、高效、環(huán)保運行，與智能電網(wǎng)相互協(xié)調的發(fā)電廠。現(xiàn)階段討論的智慧電廠的特點和架構，多是針對相對集中的火電、燃機和水電廠，而由于風電場的高度分散特性，這些智慧電廠的架構不能完全適用于風電，智慧風電建設仍然處于初級階段，智慧風電建設的道路仍然任重道遠。

綜上所述，國內外圍繞智慧電廠的理論研究和實踐工作逐步開展，許多科研單位和行業(yè)相關企業(yè)從不同層面展開了關鍵技術和產品的研究工作，針對智慧電廠的概念、內涵、框架結構等進行了廣泛的探討和分析。但總體來看，現(xiàn)階段對智慧風電都沒有一個準確而全面的描述，建設方向不明，缺乏整體規(guī)劃和頂層思考，缺乏對發(fā)電過程智能化的整體研究，往往只是局部系統(tǒng)的智能化升級，缺乏多個子系統(tǒng)間的協(xié)同，對智慧風電技術的系統(tǒng)性研究與應用尚處于起步階段。本文在總結智慧風電的概念及特點的基礎上，全面對智慧風電的概念、體系架構、關鍵技術進行探索和研究，為智慧風電場的建設做一些有益的探索，讓未來的風電場能更好地自我學習、適應和運行。

智慧風電的概念

智慧是一個哲學范疇，是由智力系統(tǒng)、知識系統(tǒng)、方法與技能系統(tǒng)、非智力系統(tǒng)等多個子系統(tǒng)構成的復雜體系所蘊含的能力，該能力表現(xiàn)為及時做出正確抉擇，且具有較強的相對性。智慧風電是先進風力發(fā)電技術發(fā)展的產物，與數(shù)字化、信息化、智能化發(fā)展水平密切相關，具有更強的發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題能力，具有更強的創(chuàng)新發(fā)展能力。

研究認為：未來的智慧風電以數(shù)字化、信息化、標準化為基礎，以管控一體化、大數(shù)據(jù)、云平臺、物聯(lián)網(wǎng)為平臺，以數(shù)字孿生技術為輔助，以計算資源的彈性配置為保障，以異構計算（包括計算能力、計算方法和計算層次）為核心任務，高效融合計算、存儲和網(wǎng)絡，通過“人機網(wǎng)物”跨界融合，形成邊緣+云端結合的全層次開放架構，實現(xiàn)不同層級的智慧，追求不斷提升風電智能化水平（包括智能感知、智能運維、智能控制、智能決策）目標，完成更加友好和安全、高效、可靠的能源供應。

智慧風電具有學習性、成長性、開放性、異構性、友好性等基本特征。智慧風電體系從感知層到決策層，在數(shù)據(jù)的全生命周期過程中，一方面不同層級的計算能力和側重點不同，而每層隨著系統(tǒng)的演化，持續(xù)自我學習，有所側重地提升，具備自我成長性。下層對上層提供該層任務內容計算處理后的數(shù)據(jù)支撐，上層在此基礎上完成更加綜合的數(shù)據(jù)計算和處理，并對下層予以指導、指揮、協(xié)調、完善，構成一個不斷自我成長完善的生態(tài)系統(tǒng)。智慧風電體系每層提供標準化、模型化的開放接口，避免了封閉、孤立，受特定標準的限制，通過“人機網(wǎng)物”跨界融合，實現(xiàn)架構的全層次開放。智慧風電需要構建融合不同計算架構的多元異構智慧風電體系架構，研究解決新能源大數(shù)據(jù)應用的技術瓶頸，實現(xiàn)多種智能技術在風電行業(yè)的集成應用。同時，智慧風電系統(tǒng)要實現(xiàn)與自然環(huán)境、生態(tài)環(huán)境、人文環(huán)境、電網(wǎng)環(huán)境的高度融合，必須是環(huán)境友好的，其內部的交互性也必然是友好的。

智慧風電的體系架構

在一定意義上，每一個風電場都相當于一個小型電網(wǎng)，是地理位置較廣、具有一定規(guī)模的網(wǎng)絡結構，且控制手段復雜多樣。構建智慧風電，離不開對廣域分布的“小型電網(wǎng)”的智能化及其與骨干電網(wǎng)智能交互的研究。智慧風電架構可從以下2個維度展開研究：

1、智慧風電的生產管理維度。分為：①風機級，也就是要有自我調節(jié)、自我保護，對重大故障直接反應等基本功能的智能風機；②場站級，也就是基于智能電網(wǎng)技術，能自主控制、自主優(yōu)化，具有對環(huán)境（包括風資源、電網(wǎng)）的快速反應能力；③集控級，要求全面分析、全面統(tǒng)籌，對所屬場站智能化管理，實現(xiàn)智能運維；④集團化管控級的任務是實現(xiàn)智慧發(fā)展，要求持續(xù)學習、持續(xù)優(yōu)化，分類指導風電智慧化發(fā)展。

2、智慧風電的信息系統(tǒng)維度，分為基礎設施級（硬件基礎）、支撐平臺級（軟件基礎架構）、應用平臺級（建設目標的各類應用）3個部分。

智慧風電體系架構高效融合計算、存儲和網(wǎng)絡，以多元異構計算為基礎來構建，形成邊緣+云端結合的智能架構，不同層級的計算能力和側重點不同，整個體系結構的不同層次引入不同計算能力使之更加高效、實時地處理數(shù)據(jù)，使風電系統(tǒng)達到不同層級的智慧。

智慧風電體系結構的最高層在集團或更高級別云平臺，所有數(shù)據(jù)處理結果匯聚到集團云平臺，輔助決策分析。邊緣計算近設備端，云計算構建在云平臺之上，因此各風電機組數(shù)據(jù)在風場端融合匯聚后，到集團云平臺之前，各風場數(shù)據(jù)仍需在區(qū)域級匯聚利用霧計算融合處理，減少網(wǎng)絡傳輸?shù)膲毫Α?br />
智慧風電體系架構應具備計算資源彈性配置的能力，以滿足不同需求。體系架構從場站側的邊緣計算到集團云端的云計算，由于建設對象的不均衡發(fā)展，存在著計算能力提升的速度不同、計算力發(fā)展不均衡的狀況，因此需要對智慧風電體系架構的異構計算資源實行彈性配置來滿足不同場景的需求。另一方面，由于技術發(fā)展的不均衡，區(qū)域集控的軟硬件基礎設施條件差別較大，智慧風電體系結構需要根據(jù)這種不均衡現(xiàn)狀靈活配置計算資源，對于基礎設施差的風場或集控，可將計算部署于集團云平臺，對于軟硬件設施先進的單位，可直接將計算過程部署在本地，條件好的風場還可部署邊緣人工智能（artificial intelligence, AI)運算。

智慧風電生產管理體系架構的關鍵技術

1、智能風機技術。

風機作為風電場中的最重要部分，是決定項目造價和收益率的關鍵。《智能風機白皮書》中指出，智能風機應具備深度感知、自我認知和控制、協(xié)同決策的特征。針對不同應用場景和特征，智能風機在不同層級有不同的要求，智能風機不僅能獨立控制實現(xiàn)自身最優(yōu)，還可以協(xié)同風電場其他風機實現(xiàn)風電場收益最優(yōu)。通過智能控制風機做出最優(yōu)響應動作，提升發(fā)電量的同時，有效降低機組載荷，提升機組在惡劣工況下的穩(wěn)定性和適應能力。

2、風資源評估及微氣象預測技術。

風電場風能資源評估的準確性對風電場的運行效益有重要的影響。風能資源評估技術需要完成風場高精度短期和中長期氣象預測和趨勢分析。為解決測風塔缺失或測風塔代表性不足等客觀因素造成的氣象數(shù)據(jù)缺失，可采用虛擬測風塔技術，模擬出風電場所在區(qū)域或者所需點位的氣象數(shù)據(jù)。微氣象預測技術為風電機組進行個性化控制策略研究提供精準的氣象數(shù)據(jù)，為風電場檢修維護提供合理的作用時間窗口預測，為風電場大部件吊裝、道路維修等大型作業(yè)提供施工組織依據(jù)。

3、多尺度風功率預測技術。

風電場輸出功率的波動性和間歇性，給電力系統(tǒng)的調度運行帶來巨大的挑戰(zhàn)。風電場輸出功率預測是緩解電力系統(tǒng)調峰、調頻壓力，提高風電接納能力的有效手段。根據(jù)電場所處地理位置的氣候特征、地形地貌和風電場歷史數(shù)據(jù)(如功率、風速)、數(shù)值天氣預報、風電機組運行狀態(tài)等數(shù)據(jù)建立風電場輸出功率的預測模型，得到風電場未來的輸出功率，為電場管理工作提供輔助手段，為風電場自動發(fā)電控制（automatic generation control, AGC）有功自動調節(jié)系統(tǒng)提供技術支撐。

4、風電場精細化網(wǎng)絡建模及全狀態(tài)感知。

風電場可視為一個小型的輻射狀電網(wǎng)，風場內部的有功、無功、電壓分布差異較大。建立風電場內部的精細化網(wǎng)絡模型，并準確感知風場內部的各種運行狀態(tài)，是實現(xiàn)智慧風電的關鍵技術。在風電場精細化網(wǎng)絡模型及運行實測數(shù)據(jù)的基礎上，對風場內部進行實時狀態(tài)估計，獲得每臺風機的機端電壓、輸出功率及每條饋線的潮流狀態(tài)，為后期的智能分析提供初始的風場運行狀態(tài)。

5、智能優(yōu)化控制技術。

建立多機型統(tǒng)一的能量管理平臺，保證風力發(fā)電機組安全可靠運行、獲取最大風能，并提供良好的電力保證，實現(xiàn)機組的功率優(yōu)化控制和場群優(yōu)化控制。研究優(yōu)化控制策略，實現(xiàn)對風電場有功功率的智能管理；研究先進的儲能技術，削峰填谷，實現(xiàn)電力調峰調頻，自由控制風電場上網(wǎng)電量，減輕電網(wǎng)波動；研究無功功率控制方式，在風機允許的范圍內，完全響應調度對無功控制的要求；結合尾流效應研究場群協(xié)調控制策略，有效提高場群的風電出力、降低網(wǎng)絡損耗及增強電壓穩(wěn)定性，有效提高發(fā)電量。風電場智能優(yōu)化控制技術可增強風電對電網(wǎng)安全穩(wěn)定的支撐能力，是智慧風電系統(tǒng)穩(wěn)定靈活運行的保障。

6、風場智能巡檢技術。

借助振動、聲音、圖像等多種智能傳感器，利用物聯(lián)網(wǎng)、邊緣計算和人工智能等技術，通過對風電場設備、人員及周圍環(huán)境的全維度信息感知，進行風場智能巡檢，與運維人員的巡視互相補充建立協(xié)同巡檢機制，最終實現(xiàn)風電場“無人值班、少人值守、智慧運維”的根本目的。

智慧風電信息系統(tǒng)體系架構的關鍵技術

1、智能傳感器技術。

風電機組、升壓站、測風塔安裝的傳感器節(jié)點以有線或無線的方式構成傳感器網(wǎng)絡，可以全方位實時感知、監(jiān)測和收集覆蓋區(qū)域內的風、風電機組和風場環(huán)境等各種信息，并實時傳輸?shù)娇刂浦行模瑴p少設備故障，降低維修成本。智能傳感器本身的設計、傳感器節(jié)點的部署策略以及能量優(yōu)化策略是傳感器網(wǎng)絡高效準確工作的重要因素。智能傳感器技術是智慧風電實現(xiàn)精準感知的基本硬件保證。

2、數(shù)據(jù)采集技術。

精確的風機數(shù)據(jù)采集是評估風機和風電場性能和運行狀況，預測風機和風電場年發(fā)電量的基本保證。而風電場單位時間數(shù)據(jù)采集量巨大，數(shù)據(jù)質量難以把控。針對風電大數(shù)據(jù)采集成本高、可靠性低、狀態(tài)分類少、標準不統(tǒng)一和獲取數(shù)據(jù)少的現(xiàn)狀，同時為解決后續(xù)場站、區(qū)域集控、總部生產調度等信息建設的數(shù)據(jù)獲取問題，標準化的風電機組采集技術亟待研發(fā)。風機數(shù)據(jù)直采，作為一種可以屏蔽不同機型差異的數(shù)據(jù)采集技術，是風電機組數(shù)據(jù)采集的有益嘗試，涉及數(shù)據(jù)主動采集、通信規(guī)約破解、數(shù)據(jù)標準輸出和風機狀態(tài)精準識別等技術。

3、異構資源的彈性配置技術。

智慧風電體系架構計算資源的彈性配置包括以下幾個方面：

① 計算邊界的彈性劃分。邊緣計算、霧計算和云計算的邊界根據(jù)風電場的實際情況靈活配置。有區(qū)域集控中心的，其霧計算的邊界可以拓展到區(qū)域集控；風場直連集團數(shù)據(jù)中心的，其霧計算的邊界也可以拓展到風場或者風機層面。

② 計算方法的彈性配置。各種機器學習和人工智能算法可根據(jù)不同需求在不同的層配置相應功能版本。

③ 計算力的彈性配置。計算力是算法快速運行實現(xiàn)的保證，隨著計算軟硬件技術的發(fā)展，智慧風電體系架構可以根據(jù)需要將不同的計算力靈活配置到不同的功能層，例如由于計算資源的限制，之前AI算法的訓練需要在云端完成，邊緣端只部署模型，隨著邊緣計算技術的發(fā)展，可以將云計算服務部分下沉，行成邊緣云計算。異構計算資源的彈性配置技術是智慧風電體系架構的核心特征，也是智慧風電適應不同外部環(huán)境，實現(xiàn)智慧風電系統(tǒng)思維，構建良好風電生態(tài)的有力保證。

4、多源異構數(shù)據(jù)融合技術。

風電機組裝有大量如振動傳感器、拾音器、紅外傳感器、視頻傳感器以及溫度濕度傳感器等不同類型的傳感器，這些不同信號類型傳感器節(jié)點產生的大量風電數(shù)據(jù)呈現(xiàn)出多維異構、時空關聯(lián)等物理特性。如何將這些來源不同、異構且具有實時要求的時間序列數(shù)據(jù)融合起來處理，讓運行系統(tǒng)快速決策與控制將會是一大挑戰(zhàn)。數(shù)據(jù)融合分為像素級、特征級和決策級融合策略，不同階段不同目標的數(shù)據(jù)融合需要結合不同的融合策略。多源異構數(shù)據(jù)融合的核心問題是選擇合適的數(shù)據(jù)融合算法，不同層次融合策略的研究為后期的智慧風電精準系統(tǒng)的決策分析提供數(shù)據(jù)質量保證。

5、智能診斷預警技術。

由于工作環(huán)境惡劣、載荷復雜多變，風電機組容易發(fā)生故障。對風電機組展開狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷預警研究，及時掌握其運行狀態(tài)，及早發(fā)現(xiàn)潛在故障征兆，降低故障率和減少運行維修成本，從而加強風電機組運行的可靠性，是智慧風電系統(tǒng)需具備的最基本智慧。充分挖掘現(xiàn)有的故障診斷與預警方法，結合數(shù)據(jù)挖掘、人工智能等現(xiàn)代技術，研究智能故障診斷與預警方法。借助全開放的智慧風電體系架構，故障預警算法通過與外界交互隨時自我更新，為智慧風電系統(tǒng)運維和檢修提供強有力的技術支撐。

6、風場數(shù)字化技術。

數(shù)字孿生技術可以利用風機的物理模型和歷史運行數(shù)據(jù)，在虛擬空間中完成風機實體的映射，以反映相對應的風機的全生命周期過程。風機/風場都可以有一個數(shù)字復制體，不僅能看到產品外部的變化，還能看到風機內部每一個零部件的工作狀態(tài)。借助數(shù)字孿生技術和5G通信技術，獲取風機的實時運行數(shù)據(jù)，構建多種主控風機數(shù)字孿生體的實驗平臺，通過大數(shù)據(jù)分析技術分析風機/風場實時狀態(tài)，實現(xiàn)機組的功率優(yōu)化控制，使智慧風電系統(tǒng)具備快速應對的智慧。

7、數(shù)據(jù)存儲策略。

智慧風電系統(tǒng)需要實時跟蹤風機動態(tài)變化，并按照時間序列存儲完整的歷史數(shù)據(jù)。一方面需要支持每秒鐘上千萬數(shù)據(jù)點的寫入，并在秒級上對海量數(shù)據(jù)進行分組聚合運算；另一方面需要考慮如何更低成本地存儲這些歷史數(shù)據(jù)。在場站側采取節(jié)點級計算存儲融合策略，節(jié)點級計算存儲融合采用新型存儲級內存器件，將內存與本地外存有機地融合在一起，設計成為新內存計算體系。在集團云端可將存儲中心與計算中心有機融合到一個系統(tǒng)中，有效降低網(wǎng)絡傳輸瓶頸造成的系統(tǒng)性能下降。快速有效的數(shù)據(jù)存儲策略是智慧風電數(shù)據(jù)高效傳輸和快速挖掘的可靠保障。

8、網(wǎng)絡通信技術。

風機通信系統(tǒng)需要完成風機內部、就地監(jiān)控、中央監(jiān)控和遠程監(jiān)控之間數(shù)據(jù)與命令的通信。現(xiàn)有的風電場有線通信網(wǎng)絡已不能完全滿足風電場監(jiān)控系統(tǒng)、通信系統(tǒng)對可靠性和安全性的要求。一方面針對各風機廠家通信規(guī)約不同，風電場需制定統(tǒng)一的通信傳輸技術標準；另一方面隨著風電場容量的增大以及海上風電場對監(jiān)控需求的提高，先進的網(wǎng)絡通信技術迫切需要研發(fā)，考慮到有線介質的不可預知的破壞，無線通信的靈活機動特性使其可能成為更佳選擇。

9、系統(tǒng)架構信息安全技術。

智慧風電一方面本身復雜的架構和眾多的支撐技術容易出現(xiàn)漏洞，另一方面全開放交互的架構也為智慧風電系統(tǒng)的安全防護帶來很大的挑戰(zhàn)。智慧風電體系架構的安全防護滿足多層次防護的同時還需能夠靈活配置和功能擴展。因此，探索融合邊緣計算、霧計算和云計算等多種異構計算體系的智慧風電體系架構的運行安全、數(shù)據(jù)安全和安全管理等技術，是智慧風電系統(tǒng)實現(xiàn)精準感知、快速應對、系統(tǒng)思維、全面開放智慧的安全保障。

智慧風電體系架構在數(shù)據(jù)的全生命周期，通過各功能層不同的計算能力、計算方法，使得風電系統(tǒng)達到不同層級的智慧。全層次的交互開放架構將“人機網(wǎng)物”有機融合起來，從而將人的智慧融入智慧風電的體系架構，使智慧風電系統(tǒng)具有持續(xù)學習成長的能力。

結 論

智慧風電是發(fā)電過程中數(shù)字化、信息化和標準化發(fā)展的必然產物，是物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能、數(shù)字孿生等多種技術的深度融合，具有開放性、學習性、成長性、異構性和交互性的特點。本文從智慧風電體系架構的生產管理和信息系統(tǒng)2個維度展開研究，以異構計算為基礎，在數(shù)據(jù)的全生命周期過程中，不同層級采用不同計算方法（邊緣計算、霧計算和云計算），具有不同的計算能力，完成不同的計算層次，達到了不同的智慧層級（傳感設備的精準感知、場站級的快速應對、區(qū)域級的系統(tǒng)思維和整個系統(tǒng)的全面開放的智慧），構建了良好的智慧風電生態(tài)。

智慧風電是一個復雜的系統(tǒng)工程，包括：與智慧風電相關的標準和參考體系架構的規(guī)劃、設計，硬件基礎設施搭建，網(wǎng)絡拓撲結構設計，數(shù)據(jù)和系統(tǒng)安全，計算模型的構建，應用模塊設計等。智慧風電重新定義風電場管理，提高風機基于時間的可利用率，降低設備故障發(fā)生率和故障時間，提高風電場發(fā)電量，降本增效，實現(xiàn)了“無人值守、無人值班”的目的。智慧風電對推動風電行業(yè)發(fā)展，打造風電行業(yè)的競爭優(yōu)勢，打造安全、綠色、低碳、經濟和可持續(xù)的現(xiàn)代智慧新能源產業(yè)體系具有重要的意義。

作者簡介：吳智泉，男，工學博士、數(shù)量經濟學博士后，高級工程師。主要從事能源戰(zhàn)略與氣候變化應對、能源開發(fā)與利用評價、能源規(guī)劃、可再生能源技術、電力工程技術等方面的研究工作。在國內外發(fā)發(fā)表學術論文50余篇，其中：SCI收錄5篇，EI收錄2篇。