近年來,我國風電產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速,目前風電裝機容量連續(xù)多年位居世界第一。但是,由于國內(nèi)風電產(chǎn)業(yè)起步較晚,前期技術(shù)落后,早期生產(chǎn)的風力機在設(shè)計和制造工藝等方面存在眾多缺陷。早期投產(chǎn)的國產(chǎn)風力機質(zhì)保期陸續(xù)結(jié)束,可靠性偏低等問題凸顯,嚴重制約了我國風電產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。本文基于江蘇省某風電場現(xiàn)場運行數(shù)據(jù),分析國產(chǎn)風力機的可靠性特征,研究風力機單部件和多部件維修優(yōu)化問題。論文主要工作如下:(1)以某批次國產(chǎn)風力機為對象,采用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)分析風力機SCADA數(shù)據(jù),計算故障率、故障間隔時間和可用度,評估國產(chǎn)風力機可靠性指標,并與國外風力機做對比分析。采用時間序列分析方法,研究環(huán)境溫度和風力機故障率的相關(guān)性。結(jié)果表明:風力機在高溫和嚴寒天氣時故障率偏高,其可靠性具有明顯的季節(jié)性特征。(2)研究風力機單部件維修優(yōu)化問題。分析最小維修、不完全維修和更換對部件有效年齡的影響;將部件單個更換周期劃分為若干維護期,以部件更換周期內(nèi)單位時間維護成本最低為目標,以維護期個數(shù)和維護期長度為變量,考慮各類維護成本、停機損失和固定成本,建立可用度約束條件下的風力機單部件順序維修優(yōu)化模型。采用內(nèi)點法和枚舉法求解模型,并結(jié)合算例分析,驗證模型有效性。研究結(jié)果表明:與傳統(tǒng)的定期維修和順序維修相比,本文提出的模型可以更合理地確定部件的維修間隔。(3)研究風力機多部件維修優(yōu)化問題。設(shè)定部件有效年齡的維修閾值,考慮季節(jié)變化對部件故障率的影響,以風力機設(shè)計壽命內(nèi)總成本最低為目標,以部件維修閾值為變量,建立風力機多部件機會維修優(yōu)化模型。采用遺傳算法對模型進行求解,并結(jié)合算例分析,驗證模型有效性。研究結(jié)果表明:該模型可以根據(jù)部件固有的可靠性與維修性特征,給出最優(yōu)維修方案。本文基于風電場現(xiàn)場SCADA數(shù)據(jù),評估國產(chǎn)風力機可靠性,考慮環(huán)境溫度對風力機故障率的影響,分析風力機及其零部件可靠性的季節(jié)性特征�？紤]可用度和部件有效年齡增長規(guī)律,研究風力機單部件順序維修優(yōu)化問題;考慮季節(jié)變化對風力機故障率的影響,研究風力機多部件機會維修優(yōu)化問題。上述研究內(nèi)容圍繞國產(chǎn)風力機可靠性評估和維修決策,為風電場維修計劃的制定提供了理論依據(jù)。
【學位單位】：東南大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TM315
【部分圖文】：

第一章 緒論第一章 緒論1.1風電產(chǎn)業(yè)的歷史及現(xiàn)狀1.1.1風力發(fā)電的背景分析能源是人類維持生存和進行社會活動的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，也是社會發(fā)展的源泉和動力。目前，能源問題已經(jīng)成為國際社會關(guān)注的焦點[1]。近年來，科學技術(shù)的發(fā)展使得能效（energy efficiency）大大提升，能源強度（energy intensity，即生產(chǎn)一單位 GDP 所消耗的能源量）以前所未有的速度逐步下降，在一定程度上放緩了能源需求總量的增長速度[2]。但是，能源需求的總量仍在不斷上升。根據(jù)國際能源署（International EnergyAgency，IEA）的預測：到 2030 年，每年世界能源消費總量都將增加 1.6%[3]。我國是世界第一大能源消費國，經(jīng)濟的快速發(fā)展對能源供應與保障提出了很高要求。長期以來，化石能源（fossil energy）在我國能源結(jié)構(gòu)中占主導地位[4]。圖 1-1 所示為 2016 年世界主要能源消費國的一次能源消費情況。

第一章 緒論第一章 緒論1.1風電產(chǎn)業(yè)的歷史及現(xiàn)狀1.1.1風力發(fā)電的背景分析能源是人類維持生存和進行社會活動的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，也是社會發(fā)展的源泉和動力。目前，能源問題已經(jīng)成為國際社會關(guān)注的焦點[1]。近年來，科學技術(shù)的發(fā)展使得能效（energy efficiency）大大提升，能源強度（energy intensity，即生產(chǎn)一單位 GDP 所消耗的能源量）以前所未有的速度逐步下降，在一定程度上放緩了能源需求總量的增長速度[2]。但是，能源需求的總量仍在不斷上升。根據(jù)國際能源署（International EnergyAgency，IEA）的預測：到 2030 年，每年世界能源消費總量都將增加 1.6%[3]。我國是世界第一大能源消費國，經(jīng)濟的快速發(fā)展對能源供應與保障提出了很高要求。長期以來，化石能源（fossil energy）在我國能源結(jié)構(gòu)中占主導地位[4]。圖 1-1 所示為 2016 年世界主要能源消費國的一次能源消費情況。

3圖 1-2 2001~2017 年全球風電裝機容量增長情況從圖 1-2 可以看出，雖然近年來風電裝機容量的年增長率有所下降，但是風電裝機容量仍在不斷上升，目前世界風電裝機總量已經(jīng)達到 540GW。根據(jù)歐洲風能協(xié)會（European Wind EnergyAssociation，EWEA）的預測：到 2030 年，世界風電裝機總量將達到 2110GW，風力發(fā)電量將占到世界發(fā)電總量的 20%，每年可以減少排放二氧化碳 33 億噸[15]。我國風能資源豐富，可開發(fā)利用的風能儲量約為 10 億 kW
【參考文獻】

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本文編號：2841337