【摘要】：我國(guó)海上風(fēng)電進(jìn)入集中成片開(kāi)發(fā)的高速發(fā)展階段,隨著風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)規(guī)模的擴(kuò)大和出質(zhì)保風(fēng)機(jī)的階躍式增長(zhǎng),運(yùn)行維護(hù)服務(wù)產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展。相比陸上風(fēng)電,海上風(fēng)電面臨海況影響多、施工成本高、作業(yè)時(shí)間短等挑戰(zhàn),增加了運(yùn)行維護(hù)的難度。研究海上復(fù)雜工況下,風(fēng)電機(jī)組和風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行維護(hù)策略的建模和優(yōu)化方法,對(duì)提高海上風(fēng)電場(chǎng)效益和降低運(yùn)維成本具有重要的理論意義和應(yīng)用價(jià)值。本文圍繞海上風(fēng)電運(yùn)行維護(hù)的幾個(gè)關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題開(kāi)展研究。首先,從天氣、海上交通方式、維護(hù)人員和備品備件四個(gè)方面,研究了海上風(fēng)電運(yùn)行維護(hù)等待的成因和等待時(shí)間的問(wèn)題。分別采用事件樹(shù)分析法描述天氣和故障的不確定性,排隊(duì)論描述維護(hù)船只和人員的等待,多服務(wù)窗有備用品排隊(duì)模型描述備件等待的過(guò)程,進(jìn)而構(gòu)建維護(hù)等待時(shí)間模型,定量分析了海上多因素影響下,不同類(lèi)型維護(hù)活動(dòng)的平均維護(hù)時(shí)間。考慮海上風(fēng)能時(shí)空分布特點(diǎn),研究了海上風(fēng)電場(chǎng)發(fā)電量和損失電量的估計(jì)方法。在空間上,考慮海上風(fēng)能的尾流效應(yīng),分析了運(yùn)行維護(hù)時(shí)風(fēng)電場(chǎng)的風(fēng)速分布;在時(shí)間上,考慮機(jī)組和風(fēng)電場(chǎng)的多維數(shù)據(jù),構(gòu)建了基于多變量互信息法和相空間重構(gòu)的風(fēng)功率預(yù)測(cè)模型。綜合風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)速和風(fēng)功率的時(shí)空分布,建立了海上風(fēng)電場(chǎng)全場(chǎng)發(fā)電量和損失電量的估計(jì)模型,分析了海上風(fēng)電場(chǎng)不同位置機(jī)組停機(jī)對(duì)其余機(jī)組電量的影響,進(jìn)而為運(yùn)行維護(hù)策略的制定提供支撐。在上述研究的基礎(chǔ)上,結(jié)合風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行維護(hù)的離線(xiàn)和在線(xiàn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),構(gòu)建了海上預(yù)防性維護(hù)策略模型。首先結(jié)合離線(xiàn)數(shù)據(jù),針對(duì)海上維護(hù)等待問(wèn)題,以機(jī)組性能為主,部件性能為輔,通過(guò)維護(hù)優(yōu)先數(shù)反映機(jī)組部件維護(hù)的優(yōu)先程度,提出了基于可靠性和維護(hù)優(yōu)先級(jí)的預(yù)防性維護(hù)策略,分析了天氣可及、維修時(shí)間的變化對(duì)維護(hù)策略的影響。其次結(jié)合在線(xiàn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),對(duì)機(jī)組狀態(tài)進(jìn)行評(píng)定和趨勢(shì)預(yù)測(cè),在考慮維護(hù)費(fèi)用、天氣等待時(shí)間、備貨期的電價(jià)收益損失等因素的基礎(chǔ)上,采用半馬爾科夫決策過(guò)程建立維護(hù)策略模型,優(yōu)化機(jī)組維護(hù)方式及檢測(cè)時(shí)間間隔,對(duì)比分析了等周期和非等周期檢測(cè)的維護(hù)策略。海上預(yù)防性維護(hù)策略形成之后,本文研究了在海上天氣情況、維修類(lèi)型、維修船只載重、維修工作時(shí)長(zhǎng)等多因素的影響下維護(hù)任務(wù)的調(diào)度問(wèn)題。結(jié)合維護(hù)任務(wù)重要性的差異,將預(yù)防性維護(hù)任務(wù)安排分區(qū)分級(jí)進(jìn)行,提出了考慮維修分區(qū)的預(yù)防性維護(hù)任務(wù)調(diào)度方法,分析了在不同維修資源配置下,風(fēng)電場(chǎng)維護(hù)任務(wù)的調(diào)度安排方案和對(duì)維修成本的影響。在此基礎(chǔ)上,結(jié)合多種來(lái)源、多種時(shí)間尺度的運(yùn)行維護(hù)數(shù)據(jù),通過(guò)維護(hù)進(jìn)度斷面描述維護(hù)任務(wù)的動(dòng)態(tài)性,構(gòu)建了兩階段維護(hù)任務(wù)動(dòng)態(tài)調(diào)度的多目標(biāo)模型,實(shí)現(xiàn)機(jī)組性能、風(fēng)場(chǎng)效益之間的權(quán)衡。本文在考慮海上復(fù)雜工況下,運(yùn)用運(yùn)籌學(xué)和智能優(yōu)化的理論,研究了海上風(fēng)電運(yùn)行維護(hù)策略?xún)?yōu)化問(wèn)題的模型和方法,豐富了海上風(fēng)電運(yùn)行維護(hù)策略的理論研究成果,同時(shí)為海上風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行維護(hù)的安排提供了借鑒和參考。
【圖文】：

全球風(fēng)能理事會(huì)（Ｇｌｏｂａｌ邋Ｗｉｎｄ邋Ｅｎｅｒｇｙ邋Ｃｏｕｎｃｉｌ，邋ＧＷＥＣ）公布的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)［８】，逡逑全球海上風(fēng)電累計(jì)裝機(jī)容量由２０〖丨年的４１１７ＭＷ增至２０１６年的１４３８４ＭＷ，逡逑年均增長(zhǎng)率達(dá)到２８．４％。２０１１？２０１６年全球海上風(fēng)電年累計(jì)裝機(jī)容量如圖１－１所逡逑７｝邋＼邋0逡逑１６０００邋邐逡逑１４０００邋邐■■—－逡逑＾邐１２１６７逡逑彡邋１２０００邋邋邐邐邐ｍａｍ邐■■—逡逑１００００邐ｇ７２？邐ｍｉ邐ｍ￣￣￣￣逡逑＿邐＿邐W逡逑｜邋漏邐＝—－；２——．邐－逡逑２０１１邐２０１２邐２０１３邐２０１４邐２０１５邐２０１６逡逑圖１－１全球海上風(fēng)電年累計(jì)裝機(jī)容量（２０１１￣２０１６年）逡逑世界首個(gè)海上風(fēng)電場(chǎng)Ｖｉｎｄｅｂｙ位于低水位海域，水深２￣６ｍ，離岸Ｌ５￣３ｋｍ，逡逑全場(chǎng)容量４．９５ＭＷ，擁有１１臺(tái)單機(jī)容量４５０ｋＷ風(fēng)電機(jī)組，于１９９１年在丹麥并逡逑網(wǎng)。隨著海上風(fēng)電經(jīng)驗(yàn)的積累和關(guān)鍵技術(shù)的不斷成熟，海上風(fēng)電不斷朝離岸更逡逑遠(yuǎn)、入水更深、單機(jī)容量更大的方向發(fā)展，目前大多數(shù)風(fēng)電場(chǎng)安裝在離岸距離逡逑８？３０ｋｍ，水深８？２０ｍ的區(qū)域，單機(jī)容量增至３ＭＷ、４ＭＷ和５ＭＷ，８ＭＷ海逡逑上風(fēng)屯機(jī)組進(jìn)入樣機(jī)試運(yùn)行階段。至２０１６年

１２６３１ＭＷ，占到歐洲風(fēng)電總裝機(jī)容量的８％，占全球海上風(fēng)電裝機(jī)容量的８８％，逡逑其余１２％的新增裝機(jī)容量主要分布在中國(guó)、日本、韓國(guó)和美國(guó)，全球海上風(fēng)電逡逑裝機(jī)容量分布如圖１－２所示。歐盟到２０２０年風(fēng)能計(jì)劃安裝容量為１８０ＧＷ，其逡逑中預(yù)計(jì)有２０？４０ＧＷ位于海上。逡逑sE邐＝逡逑１邋Ｉ逡逑“邋邐逡逑梯逡逑卜ＩＩｔ逡逑＿邐＾邋＿邋ｖ邋Ｉ＿Ｊ邋■邋■邐費(fèi)邋２０１５年邐逡逑０ｔＬ邋】１Ｊ邋ｒ．邋■＝逡逑圖１－２全球海上風(fēng)電裝機(jī)容ｆｔ分布逡逑從令球海上風(fēng)電裝機(jī)容量分布來(lái)看，覽國(guó)海上風(fēng)電裝機(jī)容量占比最多，占逡逑到令球海上風(fēng)電市場(chǎng)的３６％，中國(guó)以１１％的裝機(jī)片比躍居世界第三位。英國(guó)在逡逑建的Ｈｏｍｓｅａ２海上風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)規(guī)模達(dá)到１３８６兆ｔＣ，建成后將成Ｘ／全球最人的逡逑海上風(fēng)電場(chǎng)，足以為１３０力戶(hù)英國(guó)家庭供電。逡逑１．２．２國(guó)內(nèi)海上風(fēng)電現(xiàn)狀及規(guī)劃逡逑我國(guó)可開(kāi)發(fā)海洋風(fēng)能資源豐富，主要集中在東南沿海及附近島嶼，，根據(jù)海逡逑上風(fēng)能資源普查成果，５￣２５ｍ水深、５０ｍ高度海上風(fēng)能技術(shù)開(kāi)發(fā)ｆｉ約２億千瓦，逡逑５０ｍ水深、７０ｍ高度海上風(fēng)能技術(shù)開(kāi)發(fā)量約５億千瓦，而水深５０ｍ以上海洋環(huán)逡逑境處的風(fēng)能資源更加申？富、風(fēng)功率密度更高。逡逑我國(guó)東部沿海的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和電網(wǎng)特點(diǎn)與歐洲類(lèi)似
【學(xué)位授予單位】：上海大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TM614

【參考文獻(xiàn)】

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1 張斌;莊池杰;胡軍;陳水明;張明明;王科;曾嶸;;結(jié)合降維技術(shù)的電力負(fù)荷曲線(xiàn)集成聚類(lèi)算法[J];中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào);2015年15期

2 趙洪山;張健平;高奪;張路朋;;風(fēng)電機(jī)組的狀態(tài) 機(jī)會(huì)維修策略[J];中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào);2015年15期

3 凌琳;劉明周;葛茂根;王強(qiáng);馬靖;;計(jì)及漂移瓶頸的時(shí)變物料配送路徑優(yōu)化[J];機(jī)械工程學(xué)報(bào);2015年23期

4 田書(shū)欣;程浩忠;曾平良;柳璐;王侃;馬洲俊;;基于調(diào)頻層面的風(fēng)電棄風(fēng)分析[J];電工技術(shù)學(xué)報(bào);2015年07期

5 趙洪山;張路朋;;基于可靠度的風(fēng)電機(jī)組預(yù)防性機(jī)會(huì)維修策略[J];中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào);2014年22期

6 黃必清;張毅;桑祺;;基于GSPN的海上風(fēng)電場(chǎng)維護(hù)過(guò)程建模與分析[J];清華大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2014年07期

7 姜文玲;馮雙磊;孫勇;王勃;汪寧渤;郭凌旭;;基于機(jī)艙風(fēng)速數(shù)據(jù)的風(fēng)電場(chǎng)棄風(fēng)電量計(jì)算方法研究[J];電網(wǎng)技術(shù);2014年03期

8 梅華威;米增強(qiáng);白俊良;;風(fēng)電場(chǎng)及機(jī)組出力損失計(jì)算模型與方法[J];電力系統(tǒng)自動(dòng)化;2014年02期

9 肖運(yùn)啟;王昆朋;賀貫舉;孫燕平;楊錫運(yùn);;基于趨勢(shì)預(yù)測(cè)的大型風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)模糊綜合評(píng)價(jià)[J];中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào);2014年13期

10 許昌;楊建川;李辰奇;SHEN Wenzhong;丁根宏;鄭源;劉德有;;復(fù)雜地形風(fēng)電場(chǎng)微觀選址優(yōu)化[J];中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào);2013年31期

本文編號(hào)：2688133