微信客服
微信公眾號(hào)
文章背景
與陸上風(fēng)電相比，海上風(fēng)電具有資源豐富、易于規(guī)模化開發(fā)和環(huán)境負(fù)面影響小等諸多優(yōu)點(diǎn)。然而，受海洋水文氣象環(huán)境的影響和限制，海上風(fēng)電機(jī)組可靠性低、維護(hù)成本高。海上風(fēng)電的運(yùn)維成本約占項(xiàng)目全生命周期總成本的20%～30%，控制運(yùn)維成本的能力已經(jīng)成為決定風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行效益的關(guān)鍵。因此，探索高效、可行的運(yùn)維管理技術(shù)，是大規(guī)模開發(fā)海上風(fēng)電急需研究的課題。
海上風(fēng)電維護(hù)管理技術(shù)最新研究進(jìn)展分析
針對(duì)海上風(fēng)電面臨的故障率高、可達(dá)性差、運(yùn)維成本高等3個(gè)突出問題，圍繞海上風(fēng)電運(yùn)維管理技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展進(jìn)行綜述。
1.海上風(fēng)電維護(hù)策略
海上風(fēng)電運(yùn)行維護(hù)策略通常分為事后維護(hù)、計(jì)劃維護(hù)和狀態(tài)維護(hù)三類。
海上風(fēng)電因維護(hù)窗口期短，事后維護(hù)會(huì)導(dǎo)致更長(zhǎng)的停機(jī)時(shí)間、更高的電能損失，且需要更長(zhǎng)的維護(hù)時(shí)間和更多的維護(hù)資源，因此事后維護(hù)策略適用于重要程度低、維護(hù)成本低的部件，雖然能在一定程度上節(jié)省維護(hù)費(fèi)用，但會(huì)導(dǎo)致更高的電能損失。
計(jì)劃維護(hù)策略是目前海上風(fēng)電場(chǎng)主要采用的方式，通過優(yōu)化維護(hù)間隔和組合維護(hù)可以最大化挖掘維護(hù)經(jīng)濟(jì)性，但計(jì)劃維護(hù)策略難以避免維護(hù)過度和維護(hù)不足的問題。
狀態(tài)維護(hù)策略包括故障診斷和壽命預(yù)測(cè)兩方面，能夠解決事后維護(hù)和計(jì)劃維護(hù)的不足，在最大限度保證機(jī)組可靠性的同時(shí)減少不必要的維護(hù)操作和停機(jī)時(shí)間，但需要安裝復(fù)雜、昂貴的狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，目前僅用于傳動(dòng)鏈等核心部件的在線監(jiān)測(cè)。如何綜合利用機(jī)組數(shù)據(jù)提高診斷和預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確度和可信度是當(dāng)前研究熱點(diǎn)，也是未來發(fā)展趨勢(shì)。
2.海上風(fēng)電維護(hù)路徑優(yōu)化
目前針對(duì)海上風(fēng)電場(chǎng)路徑優(yōu)化的研究可以分為單風(fēng)電場(chǎng)的路徑優(yōu)化及風(fēng)電場(chǎng)群的路徑優(yōu)化。隨著海上風(fēng)電向遠(yuǎn)深海、大型化、基地化方向發(fā)展，維護(hù)路徑優(yōu)化也是需要迫切深入研究的課題。
海上風(fēng)電運(yùn)維路徑規(guī)劃問題的難點(diǎn)在于高效快速求解大規(guī)模組合優(yōu)化問題。目前的研究主要從兩個(gè)方面解決大規(guī)模組合優(yōu)化求解問題。一方面是簡(jiǎn)化非線性路徑規(guī)劃模型，采用線性模型近似原非線性問題；另一方面采用降維與啟發(fā)式優(yōu)化求解方法相結(jié)合的方法來降低求解組合優(yōu)化問題的時(shí)間復(fù)雜度。
3.海上風(fēng)電維護(hù)調(diào)度決策
海上風(fēng)電維護(hù)調(diào)度是根據(jù)維護(hù)策略、機(jī)組狀態(tài)、維護(hù)路徑、安全要求、維護(hù)條件和時(shí)間窗口等大量信息，快速調(diào)配維修人員、備品備件以及運(yùn)維船等維護(hù)資源，以最大化風(fēng)電場(chǎng)收益的決策過程。
研究主要集中于維護(hù)調(diào)度模型建立及優(yōu)化、維護(hù)調(diào)度計(jì)算速度提升、維護(hù)調(diào)度系統(tǒng)及工具開發(fā)等方面，目前整體還于理論研究階段，考慮因素仍不全面、求解速度不夠快、系統(tǒng)還不夠完善，海上風(fēng)電大規(guī)?；l(fā)展迫切需要進(jìn)行更深入的研究。
海上風(fēng)電維護(hù)管理技術(shù)展望
1）綜合運(yùn)用事后維護(hù)、計(jì)劃維護(hù)和狀態(tài)維護(hù)等多種維護(hù)策略優(yōu)化整機(jī)綜合維護(hù)成本。
2）研究遠(yuǎn)海風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)維所需的子母船相結(jié)合的路徑規(guī)劃方案，以適應(yīng)未來多運(yùn)維基地-多風(fēng)場(chǎng)的集中式大規(guī)模海上風(fēng)電運(yùn)維模式。
3）在海上維護(hù)調(diào)度模型中納入更加精準(zhǔn)的天氣預(yù)報(bào)信息，采用更加精細(xì)化的運(yùn)維調(diào)度建模方法，發(fā)展高效快速的維護(hù)調(diào)度決策服務(wù)。
4）結(jié)合智能化狀態(tài)診斷和自動(dòng)化維護(hù)技術(shù)的智能維護(hù)管理技術(shù)將成為重要的研究方向。
原文發(fā)表在《全球能源互聯(lián)網(wǎng)》2019年第2卷第2期。
作者：劉永前，馬遠(yuǎn)馳，陶濤
單位：新能源電力系統(tǒng)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（華北電力大學(xué)）
本文引文信息
劉永前，馬遠(yuǎn)馳，陶濤. 海上風(fēng)電場(chǎng)維護(hù)管理技術(shù)研究現(xiàn)狀與展望[J]. 全球能源互聯(lián)網(wǎng)，2019，2(2)：127-137.
LIU Yongqian, MA Yuanchi, TAO Tao. Review and prospect on maintenance management technology for offshore wind farms[J]. Journal of Global Energy Interconnection, 2019, 2(2): 127-137(in Chinese).
與陸上風(fēng)電相比，海上風(fēng)電具有資源豐富、易于規(guī)模化開發(fā)和環(huán)境負(fù)面影響小等諸多優(yōu)點(diǎn)。然而，受海洋水文氣象環(huán)境的影響和限制，海上風(fēng)電機(jī)組可靠性低、維護(hù)成本高。海上風(fēng)電的運(yùn)維成本約占項(xiàng)目全生命周期總成本的20%～30%，控制運(yùn)維成本的能力已經(jīng)成為決定風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行效益的關(guān)鍵。因此，探索高效、可行的運(yùn)維管理技術(shù)，是大規(guī)模開發(fā)海上風(fēng)電急需研究的課題。
海上風(fēng)電維護(hù)管理技術(shù)最新研究進(jìn)展分析
針對(duì)海上風(fēng)電面臨的故障率高、可達(dá)性差、運(yùn)維成本高等3個(gè)突出問題，圍繞海上風(fēng)電運(yùn)維管理技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展進(jìn)行綜述。
1.海上風(fēng)電維護(hù)策略
海上風(fēng)電運(yùn)行維護(hù)策略通常分為事后維護(hù)、計(jì)劃維護(hù)和狀態(tài)維護(hù)三類。
海上風(fēng)電因維護(hù)窗口期短，事后維護(hù)會(huì)導(dǎo)致更長(zhǎng)的停機(jī)時(shí)間、更高的電能損失，且需要更長(zhǎng)的維護(hù)時(shí)間和更多的維護(hù)資源，因此事后維護(hù)策略適用于重要程度低、維護(hù)成本低的部件，雖然能在一定程度上節(jié)省維護(hù)費(fèi)用，但會(huì)導(dǎo)致更高的電能損失。
計(jì)劃維護(hù)策略是目前海上風(fēng)電場(chǎng)主要采用的方式，通過優(yōu)化維護(hù)間隔和組合維護(hù)可以最大化挖掘維護(hù)經(jīng)濟(jì)性，但計(jì)劃維護(hù)策略難以避免維護(hù)過度和維護(hù)不足的問題。
狀態(tài)維護(hù)策略包括故障診斷和壽命預(yù)測(cè)兩方面，能夠解決事后維護(hù)和計(jì)劃維護(hù)的不足，在最大限度保證機(jī)組可靠性的同時(shí)減少不必要的維護(hù)操作和停機(jī)時(shí)間，但需要安裝復(fù)雜、昂貴的狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，目前僅用于傳動(dòng)鏈等核心部件的在線監(jiān)測(cè)。如何綜合利用機(jī)組數(shù)據(jù)提高診斷和預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確度和可信度是當(dāng)前研究熱點(diǎn)，也是未來發(fā)展趨勢(shì)。
2.海上風(fēng)電維護(hù)路徑優(yōu)化
目前針對(duì)海上風(fēng)電場(chǎng)路徑優(yōu)化的研究可以分為單風(fēng)電場(chǎng)的路徑優(yōu)化及風(fēng)電場(chǎng)群的路徑優(yōu)化。隨著海上風(fēng)電向遠(yuǎn)深海、大型化、基地化方向發(fā)展，維護(hù)路徑優(yōu)化也是需要迫切深入研究的課題。
海上風(fēng)電運(yùn)維路徑規(guī)劃問題的難點(diǎn)在于高效快速求解大規(guī)模組合優(yōu)化問題。目前的研究主要從兩個(gè)方面解決大規(guī)模組合優(yōu)化求解問題。一方面是簡(jiǎn)化非線性路徑規(guī)劃模型，采用線性模型近似原非線性問題；另一方面采用降維與啟發(fā)式優(yōu)化求解方法相結(jié)合的方法來降低求解組合優(yōu)化問題的時(shí)間復(fù)雜度。
3.海上風(fēng)電維護(hù)調(diào)度決策
海上風(fēng)電維護(hù)調(diào)度是根據(jù)維護(hù)策略、機(jī)組狀態(tài)、維護(hù)路徑、安全要求、維護(hù)條件和時(shí)間窗口等大量信息，快速調(diào)配維修人員、備品備件以及運(yùn)維船等維護(hù)資源，以最大化風(fēng)電場(chǎng)收益的決策過程。
研究主要集中于維護(hù)調(diào)度模型建立及優(yōu)化、維護(hù)調(diào)度計(jì)算速度提升、維護(hù)調(diào)度系統(tǒng)及工具開發(fā)等方面，目前整體還于理論研究階段，考慮因素仍不全面、求解速度不夠快、系統(tǒng)還不夠完善，海上風(fēng)電大規(guī)?；l(fā)展迫切需要進(jìn)行更深入的研究。
海上風(fēng)電維護(hù)管理技術(shù)展望
1）綜合運(yùn)用事后維護(hù)、計(jì)劃維護(hù)和狀態(tài)維護(hù)等多種維護(hù)策略優(yōu)化整機(jī)綜合維護(hù)成本。
2）研究遠(yuǎn)海風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)維所需的子母船相結(jié)合的路徑規(guī)劃方案，以適應(yīng)未來多運(yùn)維基地-多風(fēng)場(chǎng)的集中式大規(guī)模海上風(fēng)電運(yùn)維模式。
3）在海上維護(hù)調(diào)度模型中納入更加精準(zhǔn)的天氣預(yù)報(bào)信息，采用更加精細(xì)化的運(yùn)維調(diào)度建模方法，發(fā)展高效快速的維護(hù)調(diào)度決策服務(wù)。
4）結(jié)合智能化狀態(tài)診斷和自動(dòng)化維護(hù)技術(shù)的智能維護(hù)管理技術(shù)將成為重要的研究方向。
原文發(fā)表在《全球能源互聯(lián)網(wǎng)》2019年第2卷第2期。
作者：劉永前，馬遠(yuǎn)馳，陶濤
單位：新能源電力系統(tǒng)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（華北電力大學(xué)）
本文引文信息
劉永前，馬遠(yuǎn)馳，陶濤. 海上風(fēng)電場(chǎng)維護(hù)管理技術(shù)研究現(xiàn)狀與展望[J]. 全球能源互聯(lián)網(wǎng)，2019，2(2)：127-137.
LIU Yongqian, MA Yuanchi, TAO Tao. Review and prospect on maintenance management technology for offshore wind farms[J]. Journal of Global Energy Interconnection, 2019, 2(2): 127-137(in Chinese).
0 條