풍력터빈 모니터링을 위한 인공지능 예측 유지보수

풍력 에너지의 성장 추세와 높은 유지보수 비용

2016년 170여 개국이 지구 평균 기온 상승을 산업화 이전 대비 2°C 이하로 제한하는 것을 목표로 지구 온난화와 탄소 배출을 억제하기로 약속하는 '파리 협약'에 공동 서명했습니다. 현재 전 세계 90개 이상의 국가가 2025년까지 총 발전량의 50%를 친환경 에너지로 달성하겠다는 목표를 세웠으며, 50개 이상의 국가는 2050년까지 100% 친환경 에너지를 달성할 계획입니다.

풍부한 풍력 에너지 자원을 보유한 중국은 총 풍력 에너지 자원 매장량이 약 322억 6,000만 킬로와트에 달합니다. 개발 및 활용이 가능한 육상 풍력 에너지 매장량은 약 25억3천만 킬로와트, 해상 풍력 에너지 매장량은 약 75억 킬로와트로 총 100억 킬로와트에 달합니다. 2016년부터 2022년까지 중국의 풍력발전 유지보수 시장은 매년 성장 추세를 보이고 있습니다. 2022년 시장 규모는 약 357억 위안에 달했습니다. 2023년 6월 말 기준 중국의 풍력발전 용량은 약 3억 4,000만 킬로와트로 전년 대비 17.2%의 성장률을 보이고 있습니다. 풍력 발전 설비의 평균 가동률은 누적 1154시간으로 작년 같은 기간에 비해 58시간 감소했습니다.

풍력 발전 프로젝트 개발 과정에서 풍력 터빈이 정격 운전 기간 동안 최적의 성능을 달성하는 능력은 풍력 발전 단지 투자의 성패를 평가하는 데 중요한 요소입니다. 풍력 발전 유지보수 시장은 풍력 발전 장비의 제조, 설치부터 최종 폐기에 이르기까지 20~25년에 걸친 전체 수명 주기에 걸쳐 있습니다. 풍력 터빈의 품질은 둘째 치고, 평생 운영 유지보수는 매우 중요합니다. 대형 실외 풍력 터빈 블레이드는 유지보수 측면에서 다음과 같은 문제에 직면합니다:

• 기존의 수동 바스켓 모니터링 방법은 어렵고 비용이 많이 들며 터빈 가동 중단 시간이 길어져 블레이드 균열과 낙뢰를 감지하는 데만 적합합니다.
• 블레이드에 센서를 내장하여 모니터링하는 방법은 가동 중단 없이 실시간 모니터링이 가능하지만 난이도가 높고 비용이 많이 듭니다.
• 블레이드 검사에 무인 항공기(UAV)를 사용하는 것은 비용 효율적이지만 터빈을 정지해야 하고 실시간 터빈 모니터링이 불가능합니다.

신속한 유지보수 및 비용 절감을 위한 AI 비전 검사

앞서 언급한 유지보수 문제를 해결하고 고객의 운영 비용을 절감하기 위해 중국의 풍력 터빈 장비 및 솔루션 공급업체는 AI 시각 검사 시스템을 포괄적인 스마트 풍력 발전소 운영 및 유지보수에 통합할 것을 제안합니다. AI 이미지 모니터링 솔루션은 낮은 전체 투자 비용, 다운타임 없이 실시간 모니터링을 수행할 수 있는 기능, 넓은 감지 범위, 높은 정확도 등의 이점을 제공합니다. 이 접근 방식은 터빈 상태를 실시간으로 모니터링하여 풍력 터빈 손상을 사전에 예방하고 발전량을 극대화하는 데 가장 효과적입니다.

중국의 풍력 터빈 장비 제조업체는 광범위한 실제 사례 데이터를 활용하여 매우 정확한 AI 모델을 개발했습니다. 얼음 축적 감지 정확도는 95% 이상, 균열 감지 정확도는 95% 이상, 낙뢰 인식 정확도는 80%를 넘습니다. 문제가 감지되면 시스템은 즉시 경고를 발령하여 신속한 유지보수가 이루어지도록 합니다.

AI 육안 검사 시스템은 크기가 작아 고객이 기존 풍력 발전 장비에 직접 설치하여 새로운 대규모 장비 구매에 따른 막대한 비용 없이 풍력 터빈 효율을 최적화할 수 있습니다. 설치와 운영에 가동 중단 시간이 필요하지 않습니다. 중국의 풍력 터빈 장비 및 솔루션 공급업체는 특정 부지 제약이 있는 경우 각 풍력 발전 단지에 맞게 AI 솔루션을 맞춤화하여 성능을 향상하고 발전량을 늘리며 터빈 수명을 연장하여 풍력 발전 단지의 전반적인 가치를 높일 수 있습니다.

전체 시스템 설치 및 운영 프로세스는 다음과 같습니다:

1. 모든 새로운 풍력 터빈 모델에 카메라를 설치하여 타사 터빈 장치에도 맞춤형 블레이드 이미지 모니터링 솔루션을 제공합니다.
2. 풍력 터빈에 AI 육안 검사 시스템을 추가하여 블레이드 상태를 모니터링하고 실시간으로 디지털화된 데이터를 제공합니다.
3. 모니터링 시스템은 제어실에 중앙 집중화되어 있어 장비 상태를 원격으로 모니터링하고 분석 보고서를 제공할 수 있습니다.
4. 현장에 설치하면 풍력 터빈 가동 중단이 필요 없고 플러그 앤 플레이가 가능하며 1시간 이내에 시스템 작동이 완료됩니다.
   
5. 학습 후 AI 모델을 엣지 시스템에 원격으로 동기화하여 지속적으로 모니터링할 수 있습니다.
   
6. 최적의 성능을 보장하기 위해 원격 실시간 블레이드 검사가 수행됩니다.
   

풍력 에너지의 유지보수 예측을 위한 AI의 주요 이점

1. 레트로핏 시장 솔루션: 이 시스템은 애프터마켓에 속하므로 고객은 전체 풍력 터빈 발전기 세트를 교체하지 않고도 유지보수를 수행할 수 있습니다. 터빈 가동 중단이 필요하지 않습니다.
2. AI 이미지 모니터링: AI 이미지 모니터링을 활용하여 카메라 설치를 통해 블레이드의 다양한 부분에 대한 실시간 이미지를 제공합니다. 사용자는 현장 상태를 즉시 모니터링할 수 있습니다.
3. 실시간 결함 감지: 이미지 데이터는 AI 이미지 인식 알고리즘을 통합한 AI 시스템에 실시간으로 입력되어 블레이드 결함을 즉시 감지하고 얼음 축적, 균열 및 파손과 같은 문제에 대해 신속한 경보를 발령합니다.

어드밴텍을 선택해야 하는 이유

• 어드밴텍은 통합 하드웨어 및 소프트웨어 솔루션을 제공하여 고객의 개발 비용을 절감합니다.
• 어드밴텍의 MIC-711 시스템은 실외 설치에 적합한 팬이 없는 컴팩트한 산업용 디자인으로 장기간 안정적인 작동을 보장합니다.
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