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區(qū)塊鏈概念在風(fēng)電運(yùn)維中的應(yīng)用

2019-01-30

（來源：斯凱孚中國）

　　01　風(fēng)能利用現(xiàn)狀
　　在過去的20年，人們對可再生能源的重視程度和利用能力得到快速發(fā)展。截止2017年底，全球風(fēng)電累計(jì)裝機(jī)量達(dá)539GW，我國風(fēng)電裝機(jī)則達(dá)到188GW，如圖1。按國家能源局十三五規(guī)劃，風(fēng)力發(fā)電將在2020年達(dá)到210GW^[1]。根據(jù)國家統(tǒng)計(jì)局Z新數(shù)據(jù)，2018年1-11月累計(jì)風(fēng)力發(fā)電量達(dá)到2897億千瓦時(shí)，同比增長15.7%，占總發(fā)電量的4.7%，位居第三大能源來源^[2]。風(fēng)力發(fā)電裝機(jī)規(guī)?？焖僭鲩L，對風(fēng)電的可靠運(yùn)行也提出了更高的要求。

　　02　風(fēng)電運(yùn)維痛點(diǎn)分析
　　由于風(fēng)電場多分布在風(fēng)資源較好的山地、高原或沿海，每個(gè)風(fēng)場由若干臺(tái)風(fēng)電機(jī)組和升壓站（控制室）組成，日常除遠(yuǎn)程監(jiān)控以外，維護(hù)工作需要在幾十米至百米以上的高塔上進(jìn)行，維護(hù)難度大。

 　　風(fēng)電機(jī)組本身是由空氣動(dòng)力系統(tǒng)、機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)和控制系統(tǒng)組成的復(fù)雜機(jī)器，惡劣的運(yùn)行環(huán)境及復(fù)雜的機(jī)器結(jié)構(gòu)與有限的運(yùn)維力量之間的矛盾日益凸顯。

　　根據(jù)國家能源局的相關(guān)風(fēng)電建設(shè)和項(xiàng)目競爭指導(dǎo)方案，未來風(fēng)電上網(wǎng)電價(jià)將逐漸走低，除棄風(fēng)限電等因素以外，如何保證風(fēng)電的機(jī)組長期穩(wěn)定高效的運(yùn)行成為風(fēng)電企業(yè)優(yōu)勝劣汰的關(guān)鍵因素。

　　在此大背景下，很多人將目光聚焦到風(fēng)場精細(xì)化管理，試圖依托大數(shù)據(jù)分析等手段，為機(jī)組的可靠運(yùn)行提供保障。毋庸置疑，風(fēng)電場每天通過SCADA錄取海量數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)涵蓋風(fēng)場運(yùn)行的方方面面，對其加以合理分析和研究有望為風(fēng)場運(yùn)維提供決策依據(jù)。然而，大量的歷史沉淀數(shù)據(jù)目前并未得到有效的開發(fā)和利用，如何對歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行歸納和整理，如何提煉有效數(shù)據(jù)作為分析對象進(jìn)而指導(dǎo)運(yùn)維，都對相關(guān)算法和算力提出了前所未有的挑戰(zhàn)。

　　海量數(shù)據(jù)通常存儲(chǔ)于企業(yè)的各級(jí)服務(wù)器，與之匹配的運(yùn)維日志散落各處，收集難度大，數(shù)據(jù)的可利用程度不確定。另一方面，面對海量數(shù)據(jù)可能蘊(yùn)藏的巨大價(jià)值，風(fēng)電運(yùn)營企業(yè)不能直接公開他們所持有的數(shù)據(jù)。而那些可以提供數(shù)據(jù)分析的企業(yè)要依托自身積累的寶貴經(jīng)驗(yàn)和相關(guān)自有數(shù)據(jù)迎接算法開發(fā)過程中的巨大挑戰(zhàn)，也無法將自己的數(shù)字資產(chǎn)公開，更別提算法的驗(yàn)證和迭代。

　　究其根本，在沒有產(chǎn)生實(shí)際效果之前，我們無法量化大多數(shù)數(shù)字資產(chǎn)的價(jià)值，其次，數(shù)據(jù)和算法的短暫單一交互很難保證為雙方創(chuàng)造出明顯的商業(yè)價(jià)值。這急需一種長效機(jī)制解決諸多瓶頸問題。

　　03　區(qū)塊鏈技術(shù)的應(yīng)用
　　那么是否有辦法運(yùn)用目前非常流行的區(qū)塊鏈概念和底層技術(shù)來解決這對“數(shù)據(jù)分享”的矛盾呢？從根本上來講，風(fēng)電運(yùn)維中的數(shù)據(jù)分享難題其實(shí)就是交易和價(jià)值確認(rèn)的難題。那么，一種“加密的分布式記賬技術(shù)”，即區(qū)塊鏈就是為了針對性的解決這個(gè)問題而被引入到風(fēng)電場運(yùn)維價(jià)值鏈之中。

　　之所以以價(jià)值鏈為基礎(chǔ)，是因?yàn)槟壳帮L(fēng)場運(yùn)維的具體活動(dòng)無法以數(shù)字化的形式來體現(xiàn)風(fēng)場運(yùn)維活動(dòng)無法全部數(shù)字化。機(jī)械系統(tǒng)的具象性、具體運(yùn)維人員和工序的物理性導(dǎo)致在具體工作中許多數(shù)據(jù)的缺失和遺漏。還有備件供應(yīng)商以及在風(fēng)場背后的諸多金融和保險(xiǎn)機(jī)構(gòu)，加之相關(guān)的管理?xiàng)l例和部門之間的協(xié)調(diào)，造成了信息和數(shù)據(jù)的不協(xié)同。雖然這些應(yīng)用和條件與現(xiàn)有成熟的區(qū)塊鏈應(yīng)用迥然不同，比方說時(shí)下大熱的“比特幣（bitcoin）”，但是殊途同歸，由于兩者前提的一致性（交易和價(jià)值確認(rèn)），所以將區(qū)塊鏈底層技術(shù)運(yùn)用于風(fēng)場運(yùn)維是一個(gè)可取的選項(xiàng)。

　　首先，我們需要了解區(qū)塊鏈的三種基本類型：
　　1.以比特幣(bitcoin)為代表的“公共鏈”（Public blockchain），具備典型的去中心化特質(zhì)，可以直接由不同的利益相關(guān)各方來交換各自的數(shù)據(jù)（價(jià)值）。
　　2.為了避免隱私問題，產(chǎn)生了背離這種去中心化特質(zhì)的“私有鏈”（Private blockchain），這種鏈一般在私有組織內(nèi)部使用。
　　3.介于以上兩種鏈之間，被寄予厚望的“聯(lián)盟鏈”（Consortium blockchain），聯(lián)盟鏈更像是一種局域鏈，鏈上所有節(jié)點(diǎn)因?yàn)槟撤N利益而組成一個(gè)聯(lián)合共同體，共同建立一個(gè)成本更低的信用關(guān)系。同時(shí)，不同的利益相關(guān)方參與可以建立多種多樣的聯(lián)盟璉形式，網(wǎng)絡(luò)中鏈與鏈的互聯(lián)互通，形成“互聯(lián)鏈”（Interchain）^[3]，從而提供一個(gè)更多樣化的價(jià)值交換方式（服務(wù)形式）。

　　以風(fēng)電機(jī)組傳動(dòng)鏈軸承的運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測為例，當(dāng)風(fēng)機(jī)傳感器數(shù)據(jù)根據(jù)智能合約觸發(fā)一次診斷分析之后，鏈上所有節(jié)點(diǎn)都將記錄下這次分析動(dòng)作，而隨著監(jiān)測數(shù)據(jù)的積累，逐漸對該位置軸承形成一個(gè)趨勢判斷指導(dǎo)維護(hù)，結(jié)合鏈下實(shí)地檢查保養(yǎng)日志及后期的零部件失效分析，為后續(xù)的備件生產(chǎn)和維修策略的制定提供數(shù)據(jù)支撐。

　　在監(jiān)測分析的整個(gè)過程中，診斷數(shù)據(jù)再以加密的形式被同步交換至區(qū)域風(fēng)電資產(chǎn)聯(lián)盟鏈，金融和保險(xiǎn)機(jī)構(gòu)也可依此為各方提供資金保障和理賠服務(wù)。Z大限度地保證機(jī)組的可靠運(yùn)行，追蹤度電成本變化以及Z大限度降低了整個(gè)鏈條上的運(yùn)營風(fēng)險(xiǎn)和成本，Z終降低風(fēng)電度電價(jià)格，服務(wù)于整個(gè)社會(huì)。

　　另外，在此過程中形成的共識(shí)數(shù)據(jù)可以為清潔能源的發(fā)展提供更多的支持，例如綠證交易所可以鏈接該區(qū)域的風(fēng)力發(fā)電量信息，在交易過程中自動(dòng)生成綠色電力購買證明，使綠證作為未來實(shí)體信用加分或其他權(quán)益憑證成為可能。如圖2：

　　04　結(jié)語
　　區(qū)塊鏈技術(shù)本身正在不斷發(fā)展和演化，備受矚目，但是，距離真正的應(yīng)用落地還需解決很多實(shí)際問題。

　　首先，如前文提到的算力算法在面對海量數(shù)據(jù)時(shí)的應(yīng)付能力有待提高。比如說現(xiàn)在業(yè)界普遍頭疼的一個(gè)問題 – 鑒別軸承（備件）的真假，也就是之前所提到價(jià)值確認(rèn)的一部分。在目前，這部分的工作由斯凱孚之類的軸承供應(yīng)商來承擔(dān)，但是由于工作量大且風(fēng)場分布分散，這種工作方式勢必帶來效率低下，溝通不及時(shí)導(dǎo)致市場魚龍混雜等弊端。在區(qū)塊鏈的應(yīng)用日漸成熟之后，這個(gè)工作（價(jià)值確認(rèn)）可以由這個(gè)鏈條上的每一部分通過智能硬件或者上下游數(shù)據(jù)交換來確認(rèn)。這樣的話，就需要海量的數(shù)據(jù)和大運(yùn)算能力來作為價(jià)值確認(rèn)的支撐，在5G技術(shù)沒有成熟前，這是目前需要面對的一大挑戰(zhàn)。

　　其次，從商業(yè)的角度，留在鏈上的企業(yè)要有足夠的動(dòng)力和能力，需要實(shí)現(xiàn)各自的商業(yè)利益和社會(huì)價(jià)值。區(qū)塊鏈技術(shù)除了去中心化和價(jià)值確認(rèn)外，還有一大功能就是可以做到“弱價(jià)值”的集成。所謂“弱價(jià)值”，就是指將鏈上的碎片化的數(shù)據(jù)和服務(wù)價(jià)值（比方說風(fēng)機(jī)傳動(dòng)鏈檢測服務(wù)上的一個(gè)小的子項(xiàng)）。在傳統(tǒng)垂直業(yè)務(wù)過程中，這些價(jià)值都是通過服務(wù)的上游（風(fēng)場業(yè)主）來進(jìn)行確認(rèn)。由于專業(yè)性的缺失和數(shù)據(jù)交換的不及時(shí)，這種模式，不利于將這些“弱價(jià)值”來進(jìn)行細(xì)分，整合以及有效的利用。在區(qū)塊鏈的模式中，這些“弱價(jià)值”都可以被鏈上的每一個(gè)利益方來評(píng)估并且給予相應(yīng)的信用得分（credit token），從而可以將之前沒有關(guān)聯(lián)的“弱價(jià)值”整合形成一個(gè)全新的“強(qiáng)價(jià)值”，從而更好的服務(wù)于全鏈。

　　斯凱孚作為全球風(fēng)電零部件供應(yīng)商，一直致力于實(shí)現(xiàn)風(fēng)電運(yùn)維的數(shù)字化進(jìn)程。REP解決方案將可以靈活嵌入各個(gè)終端的數(shù)據(jù)平臺(tái)，如圖3 ，在數(shù)據(jù)保密性得到保證的同時(shí)對于傳動(dòng)鏈關(guān)鍵轉(zhuǎn)動(dòng)部件的診斷和故障預(yù)測做到全自動(dòng)實(shí)現(xiàn)，規(guī)避了人工干預(yù)不確定性的風(fēng)險(xiǎn)，提高診斷效率。同時(shí)斯凱孚也在風(fēng)電運(yùn)維市場上努力參與“聯(lián)盟璉”的建設(shè)，協(xié)同鏈條上的各方豪杰以及我們特約的“風(fēng)電服務(wù)合作伙伴（SKF CSP）”力爭給整個(gè)行業(yè)帶來新的氣象和Z優(yōu)的價(jià)值。

　　Z后，當(dāng)前風(fēng)電運(yùn)維過程產(chǎn)生的各類鏈下信息要有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)字化過程，否則很難與鏈上信息形成互補(bǔ)，更無法實(shí)現(xiàn)價(jià)值鏈閉環(huán)。很顯然，風(fēng)電運(yùn)維應(yīng)用場景下的區(qū)塊鏈技術(shù)的發(fā)展還有很長的路要走。

　　參考
　　1.   國家能源局，風(fēng)電發(fā)展“十三五”規(guī)劃， 2016
　　2.   國家統(tǒng)計(jì)局http://www.stats.gov.cn/tjsj/zxfb/201812/t20181214_1639472.html， 2018
　　3.   鄒均、張海寧、唐屹、李磊等，區(qū)塊鏈技術(shù)指南，機(jī)械工業(yè)出版社，2018