Hệ thống bảo trì dự đoán sử dụng AI để giám sát các tuabin điện gió

Xu hướng ngày càng tăng và chi phí bảo trì cao trong lĩnh vực năng lượng gió

Năm 2016, hơn 170 quốc gia đã cùng nhau ký "Thỏa thuận Paris", cam kết hạn chế sự nóng lên toàn cầu và lượng khí thải carbon, nhằm hạn chế sự gia tăng nhiệt độ trung bình toàn cầu xuống dưới 2°C so với mức tiền công nghiệp. Hiện tại, hơn 90 quốc gia trên toàn cầu đã đặt mục tiêu đạt 50% tổng sản lượng điện từ năng lượng xanh vào năm 2025, trong đó hơn 50 quốc gia có kế hoạch đạt 100% năng lượng xanh vào năm 2050.

Được ưu đãi với nguồn tài nguyên năng lượng gió dồi dào, Trung Quốc có tổng trữ lượng tài nguyên năng lượng gió khoảng 32,26 tỷ kilowatt. Dự trữ năng lượng gió trên bờ có sẵn để phát triển và sử dụng là khoảng 2,53 tỷ kilowatt, trong khi dự trữ năng lượng gió ngoài khơi là khoảng 7,5 tỷ kilowatt, tổng cộng khoảng 10 tỷ kilowatt. Từ năm 2016 đến 2022, thị trường bảo trì máy phát điện gió ở Trung Quốc đã cho thấy xu hướng tăng trưởng hàng năm. Vào năm 2022, quy mô thị trường đạt khoảng. 35,7 tỷ nhân dân tệ. Tính đến cuối tháng 6 năm 2023, công suất phát điện gió của Trung Quốc là khoảng 340 triệu kilowatt, cho thấy mức tăng trưởng hàng năm là 17,2%. Thời gian sử dụng trung bình của các thiết bị phát điện gió lũy kế là 1154 giờ, giảm 58 giờ so với cùng kỳ năm trước.

Trong quá trình phát triển các dự án điện gió, khả năng tuabin gió đạt được hiệu suất tối ưu trong thời gian vận hành định mức là yếu tố quan trọng đánh giá sự thành công hay thất bại của việc đầu tư trang trại điện gió. Thị trường bảo trì máy phát điện gió kéo dài toàn bộ vòng đời của thiết bị điện gió; từ sản xuất, lắp đặt đến ngừng hoạt động cuối cùng, kéo dài 20-25 năm. Ngoài chất lượng tuabin gió, việc bảo trì vận hành suốt đời là rất quan trọng. Các cánh tuabin gió lớn ngoài trời phải đối mặt với những thách thức sau đây về mặt bảo trì:

• Các phương pháp giám sát thủ công truyền thống rất khó khăn, tốn kém và kéo dài thời gian ngừng hoạt động của tuabin, chỉ thích hợp để phát hiện các vết nứt ở cánh quạt và sét đánh.
  
• Phương pháp nhúng các cảm biến vào các cánh quạt để giám sát, đồng thời cho phép giám sát theo thời gian thực mà không có thời gian ngừng hoạt động, rất khó khăn và tốn kém chi phí.
• Mặc dù việc sử dụng máy bay không người lái (UAV) để kiểm tra cánh quạt có hiệu quả về mặt chi phí nhưng tuabin cần phải ngừng hoạt động và không thể đạt được việc giám sát tuabin theo thời gian thực.
  

Kiểm tra bằng công nghệ Vision AI để bảo trì nhanh chóng và giảm chi phí

Để giải quyết các thách thức trong bảo trì nói trên và giảm chi phí vận hành của khách hàng, các nhà cung cấp giải pháp và thiết bị tuabin gió Trung Quốc đề xuất tích hợp hệ thống kiểm tra trực quan AI vào quá trình vận hành và bảo trì trang trại gió thông minh toàn diện. Các giải pháp giám sát hình ảnh AI mang lại những ưu điểm như chi phí đầu tư tổng thể thấp, khả năng thực hiện giám sát theo thời gian thực mà không có thời gian chết, phạm vi phát hiện lớn và độ chính xác cao. Cách tiếp cận này hiệu quả nhất trong việc chủ động ngăn ngừa hư hỏng tuabin gió và tối đa hóa khả năng phát điện bằng cách theo dõi trạng thái tuabin trong thời gian thực.

Tận dụng dữ liệu thực tế phong phú, các nhà sản xuất thiết bị tuabin gió Trung Quốc đã phát triển các mô hình AI có độ chính xác cao. Độ chính xác của việc phát hiện sự bồi tụ băng là trên 95%, độ chính xác phát hiện vết nứt vượt quá 95% và độ chính xác nhận dạng sét đánh trên 80%. Khi phát hiện sự cố, hệ thống sẽ ngay lập tức đưa ra cảnh báo để bảo trì kịp thời.

Hệ thống kiểm tra trực quan AI rất nhỏ gọn, cho phép khách hàng cài đặt trực tiếp vào thiết bị điện gió hiện có để tối ưu hóa hiệu suất của tuabin gió mà không phải trả chi phí đáng kể do mua thiết bị mới quy trên mô lớn. Không cần thời gian ngừng hoạt động để cài đặt và vận hành. Trong trường hợp có những hạn chế về địa điểm cụ thể, các nhà cung cấp giải pháp và thiết bị tuabin gió của Trung Quốc có thể điều chỉnh các giải pháp AI cho từng trang trại gió, nâng cao hiệu suất, tăng sản lượng điện và kéo dài tuổi thọ của tuabin để nâng cao giá trị tổng thể của trang trại điện gió.

Quá trình cài đặt và vận hành hệ thống tổng thể như sau:

1. Lắp đặt camera trên tất cả các mẫu tuabin gió mới, cung cấp các giải pháp giám sát hình ảnh cánh quạt tùy chỉnh ngay cả đối với các tuabin của bên thứ ba.
2. Thêm hệ thống kiểm tra trực quan AI vào tuabin gió, theo dõi trạng thái cánh quạt và cung cấp dữ liệu số hóa theo thời gian thực.
3. Hệ thống giám sát được tập trung tại phòng điều khiển, cho phép giám sát từ xa tình trạng thiết bị và đưa ra các báo cáo phân tích.
4. Việc lắp đặt tại chỗ không yêu cầu tuabin gió ngừng hoạt động, có khả năng cài đặt dễ dàng dạng "cắm và chạy" và hệ thống hoàn tất vận hành trong vòng 1 giờ.
5. Các mô hình AI sau đào tạo có thể được đồng bộ hóa từ xa với các hệ thống biên để giám sát liên tục.
6. Việc kiểm tra lưỡi cắt theo thời gian thực từ xa được tiến hành để đảm bảo hiệu suất tối ưu.
   

Lợi ích chính khi áp dụng bảo trì dự đoán AI trong lĩnh vực điện gió

1. Giải pháp thị trường trang bị thêm: Hệ thống này thuộc thị trường hậu mãi, cho phép khách hàng thực hiện bảo trì mà không cần thay thế toàn bộ bộ máy phát điện tua bin gió. Không cần thời gian ngừng hoạt động của tuabin.
2. Giám sát hình ảnh AI: Sử dụng giám sát hình ảnh AI, cung cấp hình ảnh thời gian thực của các bộ phận khác nhau của cánh quạt thông qua việc cài đặt camera. Người dùng có thể theo dõi ngay lập tức các điều kiện tại chỗ.
3. Phát hiện khiếm khuyết theo thời gian thực: Dữ liệu hình ảnh được nhập theo thời gian thực vào hệ thống AI, kết hợp các thuật toán nhận dạng hình ảnh AI để phát hiện tức thời các khuyết tật của cánh quạt, đưa ra cảnh báo nhanh chóng cho các vấn đề như bồi tụ băng, vết nứt và gãy.
   

Tại sao là Advantech?

• Advantech cung cấp giải pháp phần cứng và phần mềm tích hợp, giảm chi phí phát triển khách hàng.
• Hệ thống MIC-711 của Advantech có thiết kế công nghiệp nhỏ gọn, không quạt, phù hợp cho việc lắp đặt ngoài trời, đảm bảo hoạt động ổn định lâu dài.
• Advantech cung cấp SDK phân tích Edge AI tiên tiến, phần mềm nền tảng quản lý và các dịch vụ giá trị gia tăng, cho phép các giải pháp linh hoạt và tùy chỉnh theo yêu cầu của khách hàng.