海上风电机组控制系统研究

对海上风电机组控制系统进行了研究。针对海上风电机组工作环境恶劣、故障率高和维护困难等问题,提出了海上风电控制系统的设计原则,并提出一种海上风电控制系统的设计方案。描述了系统的功能结构,并对其关键技术进行了分析和论述,其可靠性、安全性和可维护性良好,满足海上风电场各种功能要求和各项发电指标,具有一定的实用价值。     

考虑台风影响的海上风电机组双层检修策略

台风等极端天气频发,给海上风电机组检修计划的制定带来了挑战。一方面,定期检修不能及时应对台风等恶劣天气的影响,而状态检修随机的检修时段不便于实际操作;另一方面,海上风电机组定期检修计划需要合理考虑多方面因素。因此,考虑台风影响,提出双层检修优化策略：上层定期检修优化以检修成本、海上风电系统送出能力、受端电网可靠性三方面的指标综合评分为优化目标;下层状态检修优化以检修成本最小为目标,在上层定期检修优化之上优化安排状态检修计划。之后通过算例对所提双层检修策略进行对比评估。算例表明,与定期检修和状态检修相比,所提双层检修计划能够在检修成本增幅不大的情况下,有效提高系统可靠性和海上风电系统送出能力。     

基于可靠度约束的风电机组机会检修模型

对风电机组进行预防性检修,能够有效提高机组的可靠性。首先以风电机组单个部件的可靠度作为约束条件,以单部件单位时间检修成本最小作为目标函数,求得单部件的最佳检修周期和检修次数。在此基础上,对符合一定条件的部件进行机会检修,构建了风电机组的机会检修模型。最后,以机会检修策略下总的检修费用最小作为目标函数,以机组整体的可靠度作为约束条件,利用遗传算法对该模型进行求解以得到最佳的机会检修阈值和最小的检修总费用。通过算例分析表明,该机会检修模型能够有效节约总的检修成本。该研究对检修部门制定检修计划具有一定的参考意义。     

海上风电维护检修的内容及维检

要使海上运维成本降低,就需要全面优化与完善运维措施.海上风电运维的关键以及主要工作量在风机本体,因此主要针对风机本体的维护检修内容及需求进行归纳,并针对阳江的具体情况进行实况分析,得到了一些有价值的结论,这些结论对于海上风电维检有一定的指导意义.     

海上风电机组故障容错运行研究现状分析

海上风电场可及性差,运行条件恶劣。风电机组故障率高,故障修复时间长且维护困难,一旦故障停运,经济损失巨大。统计并对比分析海上风电机组和陆上风电机组的历史运行数据,归纳海上风电机组关键部件的故障特点,分析风力发电机组常见的电气类故障及其对系统的影响。分别从软件容错、硬件容错两个方面总结现有海上风电机组容错运行的研究现状,归纳目前海上风电机组的容错方案,分析现有容错方案的应用可行性。进一步指出现阶段海上风电机组故障容错存在的主要问题,并对将来的研究热点进行了展望。     

海上风电机组抗台风技术研究

台风严重制约着海上风电发展。通过台风影响风机的空气动力学分析,计算作用于叶片、塔筒及风电机组整体风荷载,剖析其强度承载能力。结合IEC 61400和GB/T 31519-2015、GB/T 18451.1-2012等设计标准要求,对风机制造各主要部件成本及现有抗台风手段进行分析,提出调整风机叶片材料强度、增加伸缩式叶片定位机械臂来固定风机叶片、将风机塔筒中部固定螺栓连接改为上部塔筒可下沉式折叠结构以及调整海上风机抗台风控制策略等多项措施增强海上风电机组抗台风能力,以期实现海上风电机组成本低、工程实用性强、抗台风效果显著。     

基于运行维护的海上风电机组可用性评估方法

海上风电机组与陆上不同,受海上天气条件及运行维护策略的影响较大。在充分考虑了海上风浪等天气因素的基础上,将海上风电机组的运行维护方案根据机组故障部件不同、修复时需要的辅助设备及修复时间等差异进行归纳分类,并结合风电机组各部件平均故障率和平均修复时间,提出一种适用于不同海上风电场的风电机组可用性评估方法。算例评估结果表明,所述方法能够反映不同海上天气条件和运行维护方案对可利用率的综合影响。同时,一组灵敏度分析结果体现了海上天气条件及运行维护方案的实施对海上风电机组可用性的影响情况,为海上风电机组的设计与风电场的管理提供了技术支持。     

大容量海上风电机组发展现状及关键技术

随着陆上和近海风电资源紧缺,海上风电场选址从近海走向深远海,规模已达吉瓦级,海上风电机组也向10 MW级以上发展.针对大容量海上风电机组,首先阐述了国内外海上风电机组容量、类型及变流器等关键技术的发展现状.其次,对大容量三相和多相化海上风电机组及其遇到的问题和关键技术进行分析,给出了未来多相化海上风电机组的拓扑结构设计和控制策略优化方法.最后,对大容量海上风电机组发展趋势进行了总结.     

海上风电机组变压器磁密设计影响因素探讨

本文笔者分析了海上风电机组变压器相较于常规电力变压器运行的特殊环境条件和电磁工作条件,介绍了变压器磁密设计及过励磁的相关概念,以及风电机组的运行条件和电网接入要求,探讨了风电机组变压器在磁密设计方面需要重点考虑的几个因素,最后结合IEC标准要求论述在实际设计中的应用,并进行了总结。     

基于状态自适应评估的海上风电机组预防性维护策略

针对海上风电机组对故障特征的增量式学习及主动维护的问题,提出了一种基于状态自适应评估的海上风电机组预防性维护策略。首先,采用非正态总体假设检验量化机组实时状态与典型状态的信息差异,通过增量字典学习捕捉机组典型状态特征,基于支持向量机构建了机组状态自适应评估模型。然后,结合部件有效役龄,以机组状态概率向量为决策依据、单次维护费用最小为目标,优化部件维护策略。同时计入部件成组时由于提前或延迟维护的损失,以维护总费用最小为目标、日维护时长为约束,建立了基于状态自适应评估的海上风电机组预防性维护模型。最后,以某海上风电机组为例,验证了所提维护策略的有效性,分析了维护次数、可及性对维护策略的影响。     

海上风电机组分阶段预防性维修策略

针对海上恶劣环境所引起维修费用昂贵的问题,结合部件失效率曲线,提出了海上风电机组分阶段预防性维修策略。首先引入容量因子,修正海上风电机组单位时间停机损失。其次,视风电机组为多部件复杂系统,结合维修情况更新部件和机组可靠性。在考虑预防性维修成本和对机组可靠性提高量的影响下,构建费效比(return on investment,ROI),采用离差标准化方法,确定各个部件的维修方式。以单位时间维修成本最低为目标,部件可靠性为约束,采用反向粒子群算法(opposition based learning-particle swarm optimization,OBL-PSO),得到最优维修时间间隔和全寿命周期内预防维修次数。最后,以某海上风电机组为例进行仿真分析。仿真结果表明,分阶段预防性维修策略比传统等时间间隔的维修策略减少了停机维修次数,能够进一步降低维修成本,为海上风电机组维护策略的制定提供指导。     

考虑可及性的海上风机综合维护策略

可及性是海上风电机组运行维护的关键因素之一。构建了考虑可及性的海上风机综合维护策略模型。首先采用马尔科夫法描述风速等,进而分析风速、维护持续时间对可及窗口等待时间的影响。考虑到海上恶劣气候条件易导致风机故障率不稳定,构建截尾数据下威布尔比例失效模型描述风机故障,结合状态检修的采集数据绘制状态检修阈值曲线。同时以海上风机总维护费用最小、可靠度最大为目标优化维护策略,得到最优的预防性更换周期和非等周期不完全维护的时间间隔。最后,以某海上风机为例,验证了该维护策略的正确性和有效性。     

基于可靠度的风电机组预防性机会维修策略

风电机组关键部件维修会产生昂贵的固定维修费用、停机损失及发电损失。针对该问题,提出一种风电机组的预防性机会维修策略。在每个部件可靠度函数服从威布尔分布的基础上,依据可靠性要求估算各部件的预防性维修时间。通过定义机会维修可靠度裕度,并将之与预防性维修时间点处可靠度函数的斜率绝对值的倒数相乘,计算出每个部件的机会维修区间。利用二次抛物线插值法,以总费用为目标函数对机会维修区间进行优化,使得维修费用最小。结合实际风场维修案例进行仿真,结果表明,预防性机会维修策略比预防性维修策略减少了停机维修次数,节省了维修成本,因而证明了该策略的有效性。     

基于可及度评估的海上风机机会维修策略

海上风电机组的维修费用较高,在一定程度上限制了海上风电产业的发展。针对此现象,提出一种将故障维修与预防性维修相结合的机会维修策略。考虑海上天气情况对维修活动的影响,采用马尔科夫法和动态时间窗描述海上天气状况,提出可及度指标评估海上风电机组维修的可及性。运用蒙特卡洛法模拟部件的随机故障,并选择合适的周期,以周期内成本期望值最小为目标,对仅考虑更换措施以及考虑不完全维修、更换措施的机会维修策略的维修阈值进行优化。以某海上风电机组为例进行仿真,结果表明,考虑不完全维修、更换措施的机会维修策略对降低海上风电维修成本的效果更为可观,从而证明该策略的有效性。     

海上风电场运行维护策略优化研究

海上风电场高昂的运行维护费用与海上风电场的可进入性差以及进入成本高有着直接的关系,迫切要求改善维护与维修的策略。考虑制约海上风电场维护策略多种因素,以成本最低为目标,对海上风电场的运行维护策略进行了设计,并采用规划学中网络计划方法对其进行优化。     

基于风电机组状态信息的海上风电场维护策略

针对海上风电场运维过程中风电机组的状态信息利用不足,提出了一种基于风电机组状态信息的海上风电场维护策略。首先,考虑环境因素以及部件之间的相互作用对状态信息的影响,定义动态劣化度用于描述风电机组各部件的劣化程度,采用模糊综合评价法建立了风电机组的状态评估模型。其次,依据各风电机组的实测运行数据,确定风电场待维护机组。再次,针对选定的待维护机组,结合后续维护周期内风速预测结果,构建了以单个维护周期内维护成本最小为目标、以海上有限维护时间与可及性为约束的海上风电场短期预防性维护决策模型,对风电场的风电机组的维护时间以及路径进行优化。最后,结合国内某海上风电场实例数据进行算例研究,验证所提方法的有效性。     

面向组合维修的海上风电场运行维护建模及仿真

海上风电场运行维护受环境条件制约,传统的陆上风电场运行维护评估方法并不适用于海上。为了解决这个问题,文中基于传统海上风电场运行维护流程,充分考虑组合维修的需求,构建了更加符合实际情况的海上风电场运行维护流程。将面向组合维修的运行维护流程划分为故障发现、备品运输和出海维修3个子模块,研究了3个子模块的数学模拟方法,并利用蒙特卡洛方法建立海上风电场运行维护模型。仿真结果表明,所建立的运行维护模型可以模拟海上风电场的运行维护情况,并能较为准确地推算可利用率、总发电量、损失发电量及运行维护成本等关键指标。同时,结合运行维护模型和灵敏度分析方法,可辅助运行维护船舶参数设计等运行维护策略的优化。     

基于时间延迟的风机齿轮箱状态优化维修

风电机组运行环境恶劣,故障频发,尤其以齿轮箱的故障居多,造成风机整体维修成本偏高。针对以上问题,提出了一种基于时间延迟的状态优化维修策略,在时间延迟模型的基础上考虑振动监测信号,先结合故障数据和状态监测数据求得齿轮箱的比例危险函数和可靠度函数,再采用单位运行时间内平均维修费用最小的方法优化得到最优状态维修阈值,最后依据该阈值实施风机齿轮箱的优化状态维修。通过对某风电场仿真分析,求得了最优状态维修阈值,并制定了维修策略。仿真结果证实了该策略在避免过度维修和维修不足问题以及节约维修成本方面的有效性。