Surveillance des sites éoliens — Anémomètre, capteur de vitesse et de direction du vent

Surveillance des Sites d'Énergie Éolienne — Anémomètre, Capteur de Vitesse et Direction du Vent 

Surveillance Haute Précision de la Vitesse et Direction du Vent NiuBoL · Gestion Numérique Complète des Parcs Éoliens 

I. Contexte de la Solution

L'énergie éolienne est une composante essentielle de l'énergie propre. L'efficacité et la sécurité des parcs éoliens dépendent directement d'une évaluation précise des ressources éoliennes et d'une surveillance en temps réel. Les parcs éoliens traditionnels font face aux défis suivants : 

- Grandes erreurs dans l'évaluation des ressources éoliennes : Les anémomètres mécaniques ont une faible précision et sont sensibles au sable soufflé par le vent et aux basses températures, entraînant des décisions d'investissement biaisées.

- Optimisation insuffisante du fonctionnement des éoliennes : Le retard dans la surveillance en temps réel de la vitesse et de la direction du vent entraîne des ajustements intempestifs de l'orientation de la nacelle et une réduction de l'efficacité de production d'électricité.

- Risques élevés dus aux conditions météorologiques extrêmes : L'absence d'alerte intelligente précoce et de résistance aux environnements hostiles peut facilement causer des dommages aux équipements et des dangers pour la sécurité du personnel.

- Données fragmentées : Les données de vitesse du vent, de direction, environnementales et de vibrations des éoliennes sont stockées de manière isolée, entraînant une faible efficacité opérationnelle et de maintenance (O&M). 

Pour résoudre ces problèmes, la Solution Complète de Surveillance des Sites d'Énergie Éolienne NiuBoL adopte une approche à chaîne complète de « capteurs haute précision + collecteurs en périphérie + plateforme cloud + gestion mobile », permettant un contrôle raffiné des parcs éoliens, de la sélection du site et de l'évaluation à la maintenance quotidienne. 

 II. Composition du Système et Introduction des Produits

Le système de surveillance des sites éoliens se compose de quatre modules principaux : équipements de surveillance frontaux, équipements d'acquisition et de transmission de données, système d'analyse sur plateforme cloud, et système de gestion de la couche application. Il couvre l'ensemble du processus de sélection du site, de construction et d'exploitation des parcs éoliens, garantissant des données de surveillance précises et fiables, une analyse intelligente et efficace, et des décisions rapidement exécutables. 

 1. Équipements de Surveillance Frontaux (Couche de Perception)

Les équipements frontaux sont le cœur de l'acquisition de données des parcs éoliens, responsables de la collecte haute précision de la vitesse du vent, de la direction, des paramètres environnementaux et des données de vibration des éoliennes. 

 1.1 Anémomètre Ultrasonique NiuBoL-21GUWS

- Plage de mesure : 0,1–60 m/s  

- Précision de mesure : ±0,5 m/s  

- Méthode de sortie : RS485/Modbus  

- Adaptabilité environnementale : Température de fonctionnement -40℃~85℃, indice de protection IP65  

Avantages :  

- Aucun composant mécanique, évitant l'usure due au sable et au gel à basse température  

- Algorithme de compensation de température intégré garantissant la précision des données dans des environnements extrêmes  

- Peut être installé directement sur les sommets des tours d'éoliennes ou les mâts de mesure du vent, supportant un accès flexible aux bus analogiques et numériques  

- Convient aux environnements complexes tels que les plateaux terrestres, les zones côtières à forte humidité et les régions désertiques avec vents forts et sable 

1.2 Capteur Environnemental NiuBoL

- Paramètres de surveillance : Température (-40~85℃), humidité (0~100%RH), pression atmosphérique (10~110 kPa)  

- Objectif : Fournit des données de compensation environnementale pour la surveillance de la vitesse et de la direction du vent  

- Avantages :  

  - Sorties analogiques et RS485, permettant une acquisition synchrone avec les capteurs de vitesse/direction du vent  

  - Données environnementales précises soutenant les modèles d'évaluation des ressources éoliennes et l'analyse de l'efficacité des éoliennes  

  1.3 Capteur de Vibration

- Plage de surveillance : 0–1000 Hz  

- Objectif : Surveille les vibrations de la tour et des pales pour détecter à l'avance les anomalies structurelles  

- Avantages :  

  - Analyse corrélée avec les données de vitesse du vent, de direction et environnementales permettant une alerte intelligente précoce pour « conditions de vent anormales → défaillance d'équipement »  

 2. Acquisition et Transmission de Données (Couche de Transmission)

 2.1 Collecteur de Données pour l'Énergie Éolienne

- Compatibilité des capteurs : Supporte l'accès simultané à 16 capteurs, y compris RS485, analogique et entrées de commutation  

- Communication : Téléchargement distant 4G, acquisition locale  

- Conception industrielle avec forte résistance aux interférences électromagnétiques 

Avantages :  

- Transmission de données stable et fiable avec reprise sur interruption pour garantir zéro perte de données

- Intégration fluide avec les plateformes cloud et les systèmes SCADA 

 2.2 Solution d'Optimisation du Réseau

- Zones centrales : Réseau privé 4G pour la transmission de données en temps réel  

- Zones éloignées : Réseau ad-hoc LoRaWAN + sauvegarde 4G  

 3. Système d'Analyse sur Plateforme Cloud (Couche Plateforme)

Plateforme Cloud de Surveillance de l'Énergie Éolienne NiuBoL  

Gestion des Données :  

- Supporte l'accès pour des dizaines de milliers d'appareils  

- Stockage à long terme des données de vitesse du vent, de direction, environnementales et de vibration pour ≥5 ans  

- Temps de réponse ≤1 seconde pour répondre aux besoins d'évaluation des ressources éoliennes à long terme 

Surveillance Visuelle :  

- Carte GIS affichant une vue panoramique du parc éolien  

- Vitesse et direction du vent affichées avec des flèches dynamiques ; un clic sur un appareil révèle les courbes historiques et les rapports  

- Alertes pop-up, SMS et notifications push sur l'application pour les anomalies  

 4. Système de Gestion de la Couche Application 

 4.1 Application NiuBoL

- Surveillance en temps réel : Mises à jour de la vitesse du vent, de la direction et de l'état des appareils à chaque point de surveillance avec une fréquence ≤3 secondes  

- Génération de rapports : Rapports de surveillance de l'énergie éolienne quotidiens/hebdomadaires/mensuels, incluant la vitesse moyenne du vent et les estimations de production d'électricité, avec support d'exportation et de partage  

- Gestion des appareils : Enregistrements d'installation et de maintenance, étalonnage à distance et rappels de pannes 

 4.2 Terminal de Gestion Web & Système Grand Écran

- Configuration du système, gestion des permissions utilisateur et analyse statistique des données  

- Affichage en temps réel sur grand écran des conditions de vent sur tout le site et de l'état des éoliennes pour la prise de décision opérationnelle  

 III. Étapes de Mise en Œuvre 

1. Étude du Site et Planification de la Disposition des Points  

   - Déployer des mâts de mesure du vent de 60–100 m  

   - Disposer les points à intervalles de 500 m dans les zones centrales 

2. Installation et Mise en Service des Équipements  

   - Installer solidement les capteurs et câbler les collecteurs  

   - Étalonner les anémomètres et effectuer un essai de 72 heures pour optimiser les paramètres

   - Déboguer l'intégration avec le système SCADA 

3. Acquisition et Analyse des Données  

   - Les capteurs collectent les données toutes les 0,1 seconde ; les collecteurs prétraitent et téléchargent sur la plateforme cloud toutes les 5 secondes  

   - La plateforme cloud nettoie les données, supprime les valeurs aberrantes et génère une analyse des conditions de vent

4. Soutien à la Décision  

   - Alertes hiérarchisées poussées vers les terminaux de maintenance et les systèmes de contrôle des éoliennes  

   - Optimisation basée sur les données de l'orientation de la nacelle et de la disposition des éoliennes  

   - Planification anticipée de la maintenance pour les anomalies de vibration

 IV. Avantages Principaux 

- Haute Précision : Anémomètre ultrasonique avec une précision de vitesse du vent de ±0,5 m/s et de direction du vent de ±1°, réduisant les erreurs mécaniques traditionnelles de 80 %  

- Stabilité et Fiabilité : Tous les équipements résistants à -40℃~85℃, vents de niveau 12, protection IP65 ; version offshore anti-pulvérisation saline permettant une utilisation à long terme  

- Couverture du Processus Complet : Numérisation sur tout le cycle de vie de la sélection du site, de la construction et de la maintenance des parcs éoliens  

- Compatibilité SCADA : Supporte les principales marques d'éoliennes avec une intégration à faible coût  

 V. Risques et Solutions 

FAQ 

Q1 : Dans quels scénarios le Système de Surveillance des Sites d'Énergie Éolienne NiuBoL est-il adapté ?  

A1 : Applicable à l'évaluation de la sélection des sites pour les parcs éoliens terrestres et offshore, à la surveillance opérationnelle, à la gestion de l'énergie éolienne distribuée et aux mises à niveau des systèmes de surveillance pour les parcs éoliens vieillissants. Le système couvre l'optimisation du fonctionnement des éoliennes, la surveillance de l'état des équipements et l'évaluation à long terme des ressources éoliennes, répondant à divers besoins dans le développement et la maintenance de l'énergie éolienne. 

Q2 : La plage de surveillance de la vitesse du vent répond-elle aux exigences des éoliennes principales ?  

A2 : Plage de mesure de la vitesse du vent de 0,1–60 m/s et précision de la direction du vent de ±1° couvrent les vitesses de démarrage, nominales et d'arrêt des éoliennes principales de 1,5 MW à 5 MW. 

Q3 : Les équipements peuvent-ils fonctionner de manière stable sur de longues périodes dans des environnements extrêmes ?  

A3 : L'anémomètre ultrasonique NiuBoL n'a pas de pièces mécaniques et fonctionne de manière stable de -40℃ à 85℃. Avec une protection IP65 et une version offshore avec revêtement anti-pulvérisation saline, il passe les tests de pulvérisation saline, de sable et de gel à basse température, garantissant un fonctionnement stable pendant plus de 3 ans. 

Q4 : Le système peut-il s'intégrer aux systèmes SCADA existants ?  

A4 : Supporte les systèmes SCADA des principales marques d'éoliennes (par ex. Goldwind, Envision, Ming Yang) via des protocoles standard comme Modbus et OPC UA pour une intégration fluide. Les données historiques peuvent être migrées vers la nouvelle plateforme pour une gestion unifiée à faible coût. 

Q5 : Quel est le calendrier de mise en œuvre du système ? Affectera-t-il la production d'électricité ?  

A5 : Petits parcs éoliens (≤20 éoliennes) prennent ~15 jours ; grands parcs éoliens (≥100 éoliennes) prennent ~30 jours. La conception modulaire permet l'installation sur une seule éolienne pendant les arrêts, avec ≤2 heures d'arrêt par éolienne et aucun impact sur la production globale. 

Q6 : La maintenance post-déploiement est-elle complexe ? Nécessite-t-elle du personnel spécialisé ?  

A6 : Les équipements sont sans maintenance avec un taux de panne des collecteurs <0,5 %. NiuBoL fournit une formation et des manuels ; le personnel de maintenance régulier peut effectuer les opérations quotidiennes après 1 jour de formation. 

Q7 : Les données seront-elles perdues en cas d'interruption de communication due à des conditions météorologiques extrêmes ?  

A7 : Le collecteur de données pour l'énergie éolienne dispose d'un cache intégré pour 7 jours de données ; les données mises en cache sont automatiquement téléchargées dès la restauration de la communication, garantissant l'intégrité des données. 

Q8 : Le coût d'investissement du système est élevé — comment le réduire ?  

A8 : Adopter un déploiement hiérarchisé : anémomètres haute précision NiuBoL sur les tours d'éoliennes dans les zones centrales, avec des capteurs économiques dans les zones auxiliaires.

Résumé

La Solution de Surveillance des Sites d'Énergie Éolienne NiuBoL, centrée sur des capteurs haute précision, des collecteurs intelligents en périphérie, l'analyse sur plateforme cloud et la gestion mobile, couvre l'ensemble du processus d'évaluation des sites de parcs éoliens, d'optimisation des éoliennes et d'assurance de sécurité. En capturant avec précision les changements de vitesse et de direction du vent, en fournissant des alertes en temps réel et des prédictions intelligentes, elle augmente l'efficacité de production d'électricité de ≥8 %, réduit les taux de panne des équipements de ≥30 % et réalise une gestion numérique, intelligente et efficace des parcs éoliens.