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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)?；_發(fā)和環(huán)境負面影響小等諸多優(yōu)點。然而，受海洋水文氣象環(huán)境的影響和限制，海上風(fēng)電機組可靠性低、維護成本高。海上風(fēng)電的運維成本約占項目全生命周期總成本的20%～30%，控制運維成本的能力已經(jīng)成為決定風(fēng)電場運行效益的關(guān)鍵。因此，探索高效、可行的運維管理技術(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)電維護管理技術(shù)最新研究進展分析
針對海上風(fēng)電面臨的故障率高、可達性差、運維成本高等3個突出問題，圍繞海上風(fēng)電運維管理技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展進行綜述。
1.海上風(fēng)電維護策略
海上風(fēng)電運行維護策略通常分為事后維護、計劃維護和狀態(tài)維護三類。
海上風(fēng)電因維護窗口期短，事后維護會導(dǎo)致更長的停機時間、更高的電能損失，且需要更長的維護時間和更多的維護資源，因此事后維護策略適用于重要程度低、維護成本低的部件，雖然能在一定程度上節(jié)省維護費用，但會導(dǎo)致更高的電能損失。
計劃維護策略是目前海上風(fēng)電場主要采用的方式，通過優(yōu)化維護間隔和組合維護可以最大化挖掘維護經(jīng)濟性，但計劃維護策略難以避免維護過度和維護不足的問題。
狀態(tài)維護策略包括故障診斷和壽命預(yù)測兩方面，能夠解決事后維護和計劃維護的不足，在最大限度保證機組可靠性的同時減少不必要的維護操作和停機時間，但需要安裝復(fù)雜、昂貴的狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，目前僅用于傳動鏈等核心部件的在線監(jiān)測。如何綜合利用機組數(shù)據(jù)提高診斷和預(yù)測的準(zhǔn)確度和可信度是當(dāng)前研究熱點，也是未來發(fā)展趨勢。
2.海上風(fēng)電維護路徑優(yōu)化
目前針對海上風(fēng)電場路徑優(yōu)化的研究可以分為單風(fēng)電場的路徑優(yōu)化及風(fēng)電場群的路徑優(yōu)化。隨著海上風(fēng)電向遠深海、大型化、基地化方向發(fā)展，維護路徑優(yōu)化也是需要迫切深入研究的課題。
海上風(fēng)電運維路徑規(guī)劃問題的難點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方面解決大規(guī)模組合優(yōu)化求解問題。一方面是簡化非線性路徑規(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)化問題的時間復(fù)雜度。
3.海上風(fēng)電維護調(diào)度決策
海上風(fēng)電維護調(diào)度是根據(jù)維護策略、機組狀態(tài)、維護路徑、安全要求、維護條件和時間窗口等大量信息，快速調(diào)配維修人員、備品備件以及運維船等維護資源，以最大化風(fēng)電場收益的決策過程。
研究主要集中于維護調(diào)度模型建立及優(yōu)化、維護調(diào)度計算速度提升、維護調(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)模化發(fā)展迫切需要進行更深入的研究。
海上風(fēng)電維護管理技術(shù)展望
1）綜合運用事后維護、計劃維護和狀態(tài)維護等多種維護策略優(yōu)化整機綜合維護成本。
2）研究遠海風(fēng)電場運維所需的子母船相結(jié)合的路徑規(guī)劃方案，以適應(yīng)未來多運維基地-多風(fēng)場的集中式大規(guī)模海上風(fēng)電運維模式。
3）在海上維護調(diào)度模型中納入更加精準(zhǔn)的天氣預(yù)報信息，采用更加精細化的運維調(diào)度建模方法，發(fā)展高效快速的維護調(diào)度決策服務(wù)。
4）結(jié)合智能化狀態(tài)診斷和自動化維護技術(shù)的智能維護管理技術(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，馬遠馳，陶濤
單位：新能源電力系統(tǒng)國家重點實驗室（華北電力大學(xué)）
本文引文信息
劉永前，馬遠馳，陶濤. 海上風(fēng)電場維護管理技術(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)?；_發(fā)和環(huán)境負面影響小等諸多優(yōu)點。然而，受海洋水文氣象環(huán)境的影響和限制，海上風(fēng)電機組可靠性低、維護成本高。海上風(fēng)電的運維成本約占項目全生命周期總成本的20%～30%，控制運維成本的能力已經(jīng)成為決定風(fēng)電場運行效益的關(guān)鍵。因此，探索高效、可行的運維管理技術(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)電維護管理技術(shù)最新研究進展分析
針對海上風(fēng)電面臨的故障率高、可達性差、運維成本高等3個突出問題，圍繞海上風(fēng)電運維管理技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展進行綜述。
1.海上風(fēng)電維護策略
海上風(fēng)電運行維護策略通常分為事后維護、計劃維護和狀態(tài)維護三類。
海上風(fēng)電因維護窗口期短，事后維護會導(dǎo)致更長的停機時間、更高的電能損失，且需要更長的維護時間和更多的維護資源，因此事后維護策略適用于重要程度低、維護成本低的部件，雖然能在一定程度上節(jié)省維護費用，但會導(dǎo)致更高的電能損失。
計劃維護策略是目前海上風(fēng)電場主要采用的方式，通過優(yōu)化維護間隔和組合維護可以最大化挖掘維護經(jīng)濟性，但計劃維護策略難以避免維護過度和維護不足的問題。
狀態(tài)維護策略包括故障診斷和壽命預(yù)測兩方面，能夠解決事后維護和計劃維護的不足，在最大限度保證機組可靠性的同時減少不必要的維護操作和停機時間，但需要安裝復(fù)雜、昂貴的狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，目前僅用于傳動鏈等核心部件的在線監(jiān)測。如何綜合利用機組數(shù)據(jù)提高診斷和預(yù)測的準(zhǔn)確度和可信度是當(dāng)前研究熱點，也是未來發(fā)展趨勢。
2.海上風(fēng)電維護路徑優(yōu)化
目前針對海上風(fēng)電場路徑優(yōu)化的研究可以分為單風(fēng)電場的路徑優(yōu)化及風(fēng)電場群的路徑優(yōu)化。隨著海上風(fēng)電向遠深海、大型化、基地化方向發(fā)展，維護路徑優(yōu)化也是需要迫切深入研究的課題。
海上風(fēng)電運維路徑規(guī)劃問題的難點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方面解決大規(guī)模組合優(yōu)化求解問題。一方面是簡化非線性路徑規(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)化問題的時間復(fù)雜度。
3.海上風(fēng)電維護調(diào)度決策
海上風(fēng)電維護調(diào)度是根據(jù)維護策略、機組狀態(tài)、維護路徑、安全要求、維護條件和時間窗口等大量信息，快速調(diào)配維修人員、備品備件以及運維船等維護資源，以最大化風(fēng)電場收益的決策過程。
研究主要集中于維護調(diào)度模型建立及優(yōu)化、維護調(diào)度計算速度提升、維護調(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)模化發(fā)展迫切需要進行更深入的研究。
海上風(fēng)電維護管理技術(shù)展望
1）綜合運用事后維護、計劃維護和狀態(tài)維護等多種維護策略優(yōu)化整機綜合維護成本。
2）研究遠海風(fēng)電場運維所需的子母船相結(jié)合的路徑規(guī)劃方案，以適應(yīng)未來多運維基地-多風(fēng)場的集中式大規(guī)模海上風(fēng)電運維模式。
3）在海上維護調(diào)度模型中納入更加精準(zhǔn)的天氣預(yù)報信息，采用更加精細化的運維調(diào)度建模方法，發(fā)展高效快速的維護調(diào)度決策服務(wù)。
4）結(jié)合智能化狀態(tài)診斷和自動化維護技術(shù)的智能維護管理技術(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，馬遠馳，陶濤
單位：新能源電力系統(tǒng)國家重點實驗室（華北電力大學(xué)）
本文引文信息
劉永前，馬遠馳，陶濤. 海上風(fēng)電場維護管理技術(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).
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