摘要
与陆上风电相比，海上风电具有平均风速高、年利用小时数高等优点，近年来已成为风电产业发展的重要领域。但由于海上风电的特殊运行环境，机组的维护受到可达性、等待时间等因素的制约，相关的维修理论和策略等问题突出。中国海上风电技术起步较晚，运行数据和维护经验相对匮乏，加强海上风电机组维修策略的研究，可以为后续大规模海上风电场建设与机组运行提供可靠的技术支持。 针对上述问题，本文分析了海上风电机组运行数据的特点，研究了基于小样本故障数据的海上风电机组可靠性分析方法;结合海上风速、浪高等天气因素影响，研究了海上风电机组维修等待时间预测方法;结合设备的故障维修和预防性维修，研究了一种适用于海上风电机组的机会维修策略。本文研究工作和取得的主要成果如下: (1)研究了基于小样本的海上风电机组可靠性分析方法 本文研究了小样本故障数据下海上风电机组威布尔方程的构建，在阐述最小二乘法、极大似然法的二参数威布尔方程构建的基础之上，提出了相关系数法、双线性回归分析法的三参数威布尔方程。以江苏某海上风电场为算例，基于风场小样本故障数据，开展了机组威布尔方程的参数估计，并做出比较分析。结果表明三参数威布尔分布的拟合情况更好，尤其是对风电机组失效率的短期预测更加准确。 (2)研究了海上风电机组维修等待时间预测方法 本文采用动态时间窗和马尔可夫链方法描述海上风速、浪高等天气因素，建立了风电机组维修等待时间预测模型。结果表明，以△Hs=0.1m为状态分组间隔得到的浪高预测值与真实值误差最小，并且该组维修等待时间与真实值最为接近。另外，以东海长江口海域某观测站风速、浪高数据为例，验证了该模型的正确性和有效性。 (3)研究了基于机会的海上风电机组维修策略 本文结合设备的故障维修和预防性维修，研究了一种适用于海上风电机组的机会维修策略。通过对机组关键部件维修机会的分析，以周期内维修成本最小为目标函数，实现机组关键部件的机会维修。研究结果表明，采用机会维修策略下的维修成本降低了10％，从而验证了机会维修策略对海上风电机组维修的有效性与优越性。
NETL