在能源行業(yè)，設(shè)備的高效穩(wěn)定運行對保障能源供應(yīng)、降低運維成本至關(guān)重要。傳統(tǒng)設(shè)備維護方式多依賴定期檢修或故障后維修，存在維護成本高、停機時間長等問題。數(shù)字孿生技術(shù)的出現(xiàn)，為能源設(shè)備預(yù)測性維護提供了新思路，構(gòu)建起一套更智能、高效的維護體系。
數(shù)字孿生驅(qū)動的能源設(shè)備預(yù)測性維護體系，以構(gòu)建設(shè)備的數(shù)字鏡像為核心。通過傳感器網(wǎng)絡(luò)實時采集能源設(shè)備的運行數(shù)據(jù)，涵蓋溫度、壓力、振動、轉(zhuǎn)速等多維度信息。這些數(shù)據(jù)被傳輸至數(shù)字孿生平臺，利用物理模型、數(shù)據(jù)融合算法等構(gòu)建設(shè)備的虛擬模型。該模型與實際設(shè)備實時同步，反映設(shè)備的真實運行狀態(tài)。
在數(shù)據(jù)采集環(huán)節(jié)，針對不同類型能源設(shè)備的特點，部署合適的傳感器。對于風(fēng)電設(shè)備，在風(fēng)機葉片、齒輪箱、發(fā)電機等關(guān)鍵部位安裝振動傳感器和溫度傳感器，實時監(jiān)測設(shè)備的振動頻率和溫度變化；對于儲能設(shè)備，在電池組中布置電壓、電流和內(nèi)阻傳感器，獲取電池的充放電狀態(tài)和健康信息。采集到的數(shù)據(jù)經(jīng)過邊緣計算設(shè)備進行初步處理，去除噪聲和無效數(shù)據(jù)，提高數(shù)據(jù)質(zhì)量。
數(shù)字孿生模型構(gòu)建是整個體系的關(guān)鍵。結(jié)合設(shè)備的物理特性、運行規(guī)律和歷史數(shù)據(jù)，建立精確的物理模型。利用機器學(xué)習(xí)算法對設(shè)備運行數(shù)據(jù)進行訓(xùn)練，挖掘數(shù)據(jù)中的潛在規(guī)律，構(gòu)建數(shù)據(jù)驅(qū)動模型。將物理模型與數(shù)據(jù)驅(qū)動模型融合，形成能夠準(zhǔn)確反映設(shè)備實際運行狀態(tài)的數(shù)字孿生體。該模型可模擬設(shè)備在不同工況下的運行情況，預(yù)測設(shè)備的性能變化趨勢。
基于數(shù)字孿生模型，可實現(xiàn)能源設(shè)備的故障預(yù)測與健康管理。通過對設(shè)備運行數(shù)據(jù)的實時監(jiān)測和分析，數(shù)字孿生模型能夠及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備的異常狀態(tài)。當(dāng)監(jiān)測到設(shè)備的振動頻率超出正常范圍或溫度異常升高時，模型可結(jié)合歷史數(shù)據(jù)和故障知識庫，對可能出現(xiàn)的故障類型進行預(yù)測，并評估故障的嚴(yán)重程度和發(fā)生概率。根據(jù)預(yù)測結(jié)果，制定個性化的維護策略，包括維護時間、維護內(nèi)容和維護方式等。對于輕微故障，可安排在設(shè)備停機檢修期間進行處理；對于嚴(yán)重故障，則提前安排維修人員和備件，避免設(shè)備突發(fā)故障導(dǎo)致的長時間停機。
在維護決策支持方面，數(shù)字孿生模型可提供可視化的決策界面。運維人員可通過界面直觀地查看設(shè)備的運行狀態(tài)、故障預(yù)測結(jié)果和維護建議。模型還可模擬不同維護方案的效果，幫助運維人員選擇最優(yōu)的維護策略，降低維護成本，提高設(shè)備的可靠性和可用性。
伏鋰碼云平臺在數(shù)字孿生驅(qū)動的能源設(shè)備預(yù)測性維護領(lǐng)域具有豐富的實踐經(jīng)驗。在智慧能源管理領(lǐng)域，伏鋰碼為某風(fēng)電企業(yè)構(gòu)建了風(fēng)機數(shù)字孿生預(yù)測性維護體系，提供了智慧能源管理方案。通過在風(fēng)機上部署大量傳感器，實時采集風(fēng)機的運行數(shù)據(jù)，并構(gòu)建了精確的風(fēng)機數(shù)字孿生模型。該模型可提前預(yù)測風(fēng)機齒輪箱、發(fā)電機等關(guān)鍵部件的故障，故障預(yù)測準(zhǔn)確率較高。基于預(yù)測結(jié)果，企業(yè)合理安排維護計劃，使風(fēng)機的年可利用率提升，維護成本降低。
在儲能電站場景中，伏鋰碼云平臺為某大型儲能電站打造了電池儲能系統(tǒng)數(shù)字孿生維護平臺。平臺實時監(jiān)測電池組的運行狀態(tài)，利用數(shù)字孿生模型預(yù)測電池的容量衰減和內(nèi)阻變化。通過提前安排電池更換和維護，延長了電池的使用壽命，保障了儲能電站的安全穩(wěn)定運行。
