風(fēng)力發(fā)電在應(yīng)對(duì)氣候變化、環(huán)境保護(hù)、能源轉(zhuǎn)型等方面可以發(fā)揮不可替代的作用[1]。最近幾年陸上風(fēng)電技術(shù)與商業(yè)開(kāi)發(fā)日趨完善，而海上風(fēng)電正在成為全球風(fēng)電行業(yè)新的增長(zhǎng)點(diǎn)[2-4]。根據(jù)全球風(fēng)能理事會(huì)以及歐洲風(fēng)能理事會(huì)發(fā)布的最新數(shù)據(jù)，2017年全球海上風(fēng)電新增裝機(jī)容量4334 MW，較2016年同期增長(zhǎng)87%，全球海上風(fēng)電累計(jì)裝機(jī)容量達(dá)18814 MW，較2016年同期增長(zhǎng)30%。與歐洲發(fā)達(dá)國(guó)家相比，雖然中國(guó)海上風(fēng)電起步較晚，但其正逐步成為中國(guó)東部沿海地區(qū)風(fēng)力發(fā)電的主要發(fā)展方向，也是未來(lái)要攀登的風(fēng)電技術(shù)制高點(diǎn)。

海上風(fēng)電具有風(fēng)能資源豐富、對(duì)環(huán)境的負(fù)面影響小、易于規(guī)?；_(kāi)發(fā)等優(yōu)點(diǎn)[5-11]。另外，海上風(fēng)電場(chǎng)一般靠近電力負(fù)荷中心，電網(wǎng)消納問(wèn)題易于解決，很大程度上減少了長(zhǎng)距離輸電問(wèn)題。海上風(fēng)電的諸多優(yōu)點(diǎn)使其具有巨大的發(fā)展前景，很多國(guó)家正在加速促進(jìn)海上風(fēng)電的發(fā)展[12-13]。然而，由于長(zhǎng)期運(yùn)行在惡劣的天氣條件和復(fù)雜的地理環(huán)境中，海上風(fēng)電機(jī)組可靠性低、維護(hù)成本高[14-16]，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%[17-18]，是陸上風(fēng)電運(yùn)維成本的2～3倍[19]。海上風(fēng)電運(yùn)維對(duì)風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)營(yíng)經(jīng)濟(jì)性造成巨大挑戰(zhàn)，已逐漸成為影響海上風(fēng)電發(fā)展的主要因素之一[20-21]。影響海上風(fēng)電運(yùn)維成本的因素眾多，從全生命周期成本管理角度來(lái)考慮，海上風(fēng)電場(chǎng)的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)階段直接決定設(shè)備的可靠性，對(duì)全生命周期成本的影響是最大的，因而風(fēng)電機(jī)組的選型將很大程度上決定風(fēng)電場(chǎng)的運(yùn)維成本。對(duì)于已經(jīng)建成的海上風(fēng)電場(chǎng)，維修人員的可用性、備品備件和船只的可用性、天氣條件、維修策略以及船舶租賃、工人和備件成本等均會(huì)影響海上風(fēng)電的維護(hù)安排和費(fèi)用[22-23]。通過(guò)優(yōu)化運(yùn)維策略和調(diào)度決策，結(jié)合先進(jìn)運(yùn)維技術(shù)（如狀態(tài)監(jiān)測(cè)、故障診斷和故障預(yù)測(cè)等），構(gòu)建合理的運(yùn)維體系，可以有效降低海上風(fēng)電場(chǎng)的運(yùn)維成本。本文重點(diǎn)聚焦海上風(fēng)電場(chǎng)維護(hù)管理技術(shù)。

本文將分別從海上風(fēng)電維護(hù)策略、海上風(fēng)電維護(hù)路徑優(yōu)化和海上風(fēng)電維護(hù)調(diào)度決策模型3個(gè)方面對(duì)近期的研究進(jìn)行歸納，總結(jié)目前海上風(fēng)電維護(hù)管理技術(shù)領(lǐng)域存在的問(wèn)題，并提出未來(lái)的研究趨勢(shì)及發(fā)展方向。

1 海上風(fēng)電場(chǎng)維護(hù)面臨的挑戰(zhàn)

盡管海上風(fēng)電裝機(jī)容量增長(zhǎng)迅速，但維護(hù)難度大、費(fèi)用高等特點(diǎn)使得海上風(fēng)電度電成本遠(yuǎn)高于陸上風(fēng)電[6]，這使海上風(fēng)電場(chǎng)的盈利狀況受到極大的影響。海上風(fēng)電場(chǎng)的特殊地理位置及環(huán)境狀況，使海上風(fēng)電面臨巨大的挑戰(zhàn)，體現(xiàn)在以下3個(gè)方面。

1.1 海上風(fēng)電機(jī)組故障率更高

海上風(fēng)電場(chǎng)的平均風(fēng)速大、年利用小時(shí)數(shù)高，但同時(shí)海上風(fēng)電場(chǎng)設(shè)備更易受到鹽霧、臺(tái)風(fēng)、海浪、雷電、冰載荷等惡劣自然條件影響[24]，風(fēng)電機(jī)組部件失效快，部件的使用壽命縮短[13,25]。另外海上風(fēng)電場(chǎng)離岸較遠(yuǎn)，不便于頻繁的日常巡視，因此，海上風(fēng)電機(jī)組設(shè)備故障率顯著高于陸上風(fēng)電。據(jù)統(tǒng)計(jì)，海上風(fēng)電機(jī)組的年平均可用率只有70%～90%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于陸上風(fēng)電機(jī)組95% ～99%的可用率[26-27]。

1.2 海上風(fēng)電機(jī)組可達(dá)性差

海上風(fēng)電場(chǎng)大多地處海洋性氣候和大陸性氣候交替影響的區(qū)域，這些區(qū)域天氣及海浪變化較大。由于海上運(yùn)輸設(shè)備（如運(yùn)維船、直升機(jī)等）受天氣影響很大，當(dāng)浪高或者風(fēng)速超過(guò)運(yùn)輸設(shè)備的安全閾值時(shí)，出于安全考慮運(yùn)維技術(shù)人員不能登陸風(fēng)電機(jī)組進(jìn)行維護(hù)。能夠在海上進(jìn)行風(fēng)電機(jī)組維護(hù)作業(yè)的時(shí)間較短且具有隨機(jī)性[28]。據(jù)統(tǒng)計(jì)，以現(xiàn)有的技術(shù)水平每年能夠接近海上風(fēng)電機(jī)組的時(shí)間只有200天左右，并會(huì)隨著海況條件的惡化而減少[7]。

1.3 海上風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用更高

海上風(fēng)電場(chǎng)維護(hù)需要租賃或購(gòu)買專用的運(yùn)輸船、吊裝船和直升機(jī)等，因此，零部件的運(yùn)輸和吊裝成本遠(yuǎn)高于陸上風(fēng)電[29]。另外，海上風(fēng)電機(jī)組的維護(hù)受限于海況條件，往往不能對(duì)風(fēng)電機(jī)組進(jìn)行及時(shí)有效的維護(hù)，從而造成一定電量損失，間接增加了海上風(fēng)電場(chǎng)的運(yùn)維成本[17,30]。

海上風(fēng)電場(chǎng)的維護(hù)工作面臨著完全不同于陸上風(fēng)電場(chǎng)的挑戰(zhàn)，如果完全照搬陸上風(fēng)電場(chǎng)的維護(hù)方式，將會(huì)出現(xiàn)很大的不適應(yīng)性。現(xiàn)有的相關(guān)研究主要是為了克服海上風(fēng)電維護(hù)面臨的故障率高、可達(dá)性差和成本高這三大挑戰(zhàn)而展開(kāi)的。

2 海上風(fēng)電維護(hù)策略

海上風(fēng)電場(chǎng)維護(hù)成本不僅包括運(yùn)行維護(hù)產(chǎn)生的人工費(fèi)用、維修費(fèi)用和備品備件等費(fèi)用，還包括機(jī)組停機(jī)造成的電能損失[31-32]。因此，研究海上風(fēng)電的維護(hù)策略對(duì)保證風(fēng)電場(chǎng)經(jīng)濟(jì)性與可靠性至關(guān)重要。風(fēng)電場(chǎng)維護(hù)策略分類方式很多，根據(jù)歐洲標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)規(guī)定，風(fēng)電機(jī)組的維護(hù)可以分為事后維護(hù)、計(jì)劃維護(hù)、狀態(tài)維護(hù)3類[10]。目前，國(guó)內(nèi)外針對(duì)海上風(fēng)電維護(hù)策略的研究較多，研究趨勢(shì)及方向如圖1所示，歸納如下。

2.1 事后維護(hù)策略

事后維護(hù)是指設(shè)備發(fā)生故障前，不對(duì)其進(jìn)行預(yù)防性維護(hù)，直至設(shè)備發(fā)生故障后再安排相關(guān)人員進(jìn)入海上進(jìn)行維護(hù)[33]。由于故障的發(fā)生具有隨機(jī)性，與陸上相比，海上風(fēng)電機(jī)組面臨惡劣的自然環(huán)境、復(fù)雜的地理位置和困難的交通運(yùn)輸條件。在海上天氣情況惡劣的時(shí)候，維修人員難以接近，若無(wú)法及時(shí)維修，將導(dǎo)致停機(jī)時(shí)間更長(zhǎng)，則發(fā)電量損失巨大。因此對(duì)于海上風(fēng)電而言，事后維護(hù)策略只適用于重要程度低、維護(hù)成本低的部件。與計(jì)劃維護(hù)和狀態(tài)維護(hù)相比，事后維護(hù)可以降低對(duì)機(jī)組維護(hù)及檢查的頻率[34]，能夠在一定程度上節(jié)省海上運(yùn)輸費(fèi)用。對(duì)于海上風(fēng)電場(chǎng)而言，事后維護(hù)需要更長(zhǎng)的維修時(shí)間、更多的維護(hù)資源并導(dǎo)致更長(zhǎng)時(shí)間的故障停機(jī)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，現(xiàn)有海上風(fēng)電場(chǎng)的事后維護(hù)費(fèi)用占總運(yùn)維成本的65%～75%。綜上，海上風(fēng)電事后維護(hù)策略雖然能在一定程度上節(jié)省運(yùn)輸費(fèi)用，但會(huì)導(dǎo)致更高的電能損失，經(jīng)濟(jì)性遠(yuǎn)低于其他類型的維護(hù)策略。

2.2 計(jì)劃維護(hù)策略

計(jì)劃維護(hù)是指在對(duì)設(shè)備的故障規(guī)律有一定認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上，無(wú)論設(shè)備的狀態(tài)如何，按照預(yù)先規(guī)定的時(shí)間對(duì)其進(jìn)行維護(hù)的方式。計(jì)劃維護(hù)主要分為日常巡檢和特殊巡檢。海上風(fēng)電場(chǎng)設(shè)備日常巡檢主要對(duì)風(fēng)電機(jī)組、水面以上風(fēng)電機(jī)組基礎(chǔ)、海上升壓站設(shè)備、風(fēng)電場(chǎng)側(cè)風(fēng)裝置、升壓變電站、場(chǎng)內(nèi)高壓配電線路進(jìn)行巡回檢查；特殊巡檢是針對(duì)發(fā)生風(fēng)暴潮、臺(tái)風(fēng)、海上水文氣象異常等情況，或風(fēng)電機(jī)組、海上升壓站非正常運(yùn)行，或風(fēng)電機(jī)組進(jìn)行過(guò)事故搶修（或大修），或新設(shè)備（技術(shù)改造）投入運(yùn)行后，增加的特殊巡回檢查內(nèi)容。海上風(fēng)電計(jì)劃維護(hù)策略相關(guān)的研究主要包括計(jì)劃維護(hù)策略優(yōu)化和基于計(jì)劃維護(hù)策略的組合維護(hù)兩方面。

計(jì)劃維護(hù)策略的優(yōu)化研究，主要集中在優(yōu)化計(jì)劃維護(hù)周期。計(jì)劃維護(hù)周期選擇不恰當(dāng)，會(huì)出現(xiàn)過(guò)度維護(hù)或維護(hù)不足的現(xiàn)象，造成維護(hù)成本過(guò)高或可靠性過(guò)低的后果。文獻(xiàn)[35]根據(jù)不同風(fēng)電場(chǎng)的機(jī)組故障率和維護(hù)成本制定適合于每個(gè)風(fēng)電場(chǎng)的維護(hù)計(jì)劃，其中機(jī)組故障率通過(guò)海上風(fēng)電機(jī)組的技術(shù)參數(shù)與海上風(fēng)電場(chǎng)所處地區(qū)的天氣狀況進(jìn)行預(yù)測(cè)，每個(gè)風(fēng)電場(chǎng)有不同的維護(hù)間隔，能夠很大程度上提升維護(hù)經(jīng)濟(jì)性。目前，對(duì)于已經(jīng)投運(yùn)的海上風(fēng)電場(chǎng)，通常固定采用每年一到兩次的維護(hù)周期。但實(shí)際根據(jù)故障統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，機(jī)組的故障率在全生命周期內(nèi)呈浴盆曲線，即初期、晚期故障率高，中期故障率低，在全生命周期內(nèi)采用固定的維護(hù)間隔往往維護(hù)經(jīng)濟(jì)性較差，應(yīng)對(duì)處于不同階段的機(jī)組采取不同的維護(hù)間隔。文獻(xiàn)[36]結(jié)合海上風(fēng)電機(jī)組全生命周期內(nèi)的失效曲線，將機(jī)組維護(hù)分為多個(gè)階段，提出了海上風(fēng)電機(jī)組分階段計(jì)劃維護(hù)策略，對(duì)于處于不同運(yùn)行階段的機(jī)組實(shí)行不同的維護(hù)頻率。研究結(jié)果表明，分階段計(jì)劃維護(hù)策略與傳統(tǒng)維護(hù)策略相比能夠減少維護(hù)次數(shù)，在一定程度上降低維護(hù)成本。

組合維護(hù)策略是一種對(duì)計(jì)劃維護(hù)策略的擴(kuò)展。海上風(fēng)電場(chǎng)在進(jìn)行維護(hù)時(shí)需要租賃直升機(jī)或運(yùn)維船，目前中國(guó)小型維護(hù)船的年租賃費(fèi)用約為200萬(wàn)元，大型起重船的出海成本更高。據(jù)統(tǒng)計(jì)，運(yùn)輸設(shè)備的租賃費(fèi)用約占總運(yùn)維成本的近70%[37]。通常情況下，對(duì)各部件進(jìn)行單獨(dú)維護(hù)可能需要耗費(fèi)更多的運(yùn)輸成本[38]。據(jù)統(tǒng)計(jì)，對(duì)于一個(gè)擁有100臺(tái)風(fēng)機(jī)的海上風(fēng)電場(chǎng)，即使風(fēng)電機(jī)組的可利用率高達(dá)97%，所有風(fēng)電機(jī)組全部正常工作的概率僅為15%，一年中只有18天無(wú)故障運(yùn)行[37]。為降低成本，近期部分學(xué)者提出了組合維護(hù)方法，即在對(duì)某一部件進(jìn)行維護(hù)時(shí)，對(duì)其他還未達(dá)到維護(hù)期的部件提前進(jìn)行維護(hù)。文獻(xiàn)[35]提出了針對(duì)機(jī)組上多個(gè)部件的組合維護(hù)優(yōu)化算法，該算法能夠快速找出可以使總運(yùn)維費(fèi)用最小的機(jī)組各部件維護(hù)組合方式。文獻(xiàn)[37]考慮海上風(fēng)電場(chǎng)的特殊性，采用蒙特卡洛流程仿真方法，建立了海上風(fēng)電場(chǎng)組合維護(hù)模型，該組合模型主要面向高故障率、低耗時(shí)的小型故障，實(shí)例分析顯示該方法可降低維護(hù)運(yùn)輸成本5%以上。

除了對(duì)計(jì)劃維護(hù)時(shí)間間隔的優(yōu)化及組合維護(hù)的研究，還有文獻(xiàn)進(jìn)行了以下方面的研究。文獻(xiàn)[18]在考慮運(yùn)維經(jīng)濟(jì)性和機(jī)組可靠性的條件下，定義了維護(hù)優(yōu)先數(shù)，并采用數(shù)據(jù)包絡(luò)分析方法進(jìn)行求解，以確定機(jī)組各部件的計(jì)劃維護(hù)方式及先后順序。算例結(jié)果顯示對(duì)于多風(fēng)電機(jī)組的風(fēng)電場(chǎng)而言，分級(jí)優(yōu)化可以大大節(jié)省維護(hù)時(shí)間。天氣因素對(duì)海上風(fēng)電機(jī)組維護(hù)的可達(dá)性產(chǎn)生很大的影響。文獻(xiàn)[39]考慮了天氣、季節(jié)因素對(duì)風(fēng)電機(jī)組可達(dá)性產(chǎn)生的影響，構(gòu)建了機(jī)會(huì)模型以對(duì)不同的天氣指定不同的計(jì)劃維護(hù)策略。算例結(jié)果表明，考慮天氣的計(jì)劃維護(hù)策略能夠顯著降低運(yùn)維成本。

計(jì)劃維護(hù)是目前海上風(fēng)電最經(jīng)濟(jì)可行的維護(hù)方式，也是目前海上風(fēng)電場(chǎng)所采用的最主要的維護(hù)策略。

2.3 狀態(tài)維護(hù)策略

狀態(tài)維護(hù)策略是預(yù)防性維護(hù)的一種，是指在海上風(fēng)電設(shè)備中安裝各種傳感器，采集機(jī)組當(dāng)前的運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)，并且評(píng)估機(jī)組狀態(tài)，在機(jī)組的狀態(tài)評(píng)估和健康預(yù)測(cè)的基礎(chǔ)上，確定機(jī)組的維護(hù)時(shí)機(jī)和維護(hù)內(nèi)容。狀態(tài)維護(hù)是通過(guò)機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測(cè)過(guò)程中的狀態(tài)信息對(duì)機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行判斷，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障并迅速制定正確有效的維護(hù)方案[40-41]。狀態(tài)維護(hù)使風(fēng)電設(shè)備的維修管理從計(jì)劃性維修、事后維修逐步過(guò)渡到以狀態(tài)監(jiān)測(cè)為基礎(chǔ)的預(yù)防性維修。狀態(tài)維護(hù)過(guò)程示意圖如圖2所示。狀態(tài)維護(hù)能夠在最大限度保證機(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，在一定程度上能夠降低維護(hù)成本[42-43]。

實(shí)現(xiàn)狀態(tài)維護(hù)的核心是風(fēng)電機(jī)組及核心零部件的狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷技術(shù)[44]。狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷技術(shù)適用于風(fēng)電機(jī)組齒輪箱、主軸、發(fā)電機(jī)和葉片等具有退化失效過(guò)程的關(guān)鍵部件。研究者針對(duì)風(fēng)電機(jī)組做了大量關(guān)于狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷的研究和探索，目前風(fēng)電機(jī)組的狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷技術(shù)已經(jīng)取得了大量的研究成果。針對(duì)不同的監(jiān)測(cè)信號(hào)，發(fā)展了不同的故障診斷技術(shù)，可監(jiān)測(cè)的信號(hào)包括：振動(dòng)信號(hào)、聲學(xué)信號(hào)、電信號(hào)、溫度信號(hào)以及油液成分等[45]。海上風(fēng)電機(jī)組安裝了各類傳感器，可以測(cè)得大量的狀態(tài)數(shù)據(jù)。但由于風(fēng)速的隨機(jī)波動(dòng)特性，和變速型風(fēng)電機(jī)組自身的特性，風(fēng)電機(jī)組往往運(yùn)行在多種工況下，加上設(shè)備運(yùn)行狀況本身也比較復(fù)雜，采集到的信號(hào)往往表現(xiàn)出較強(qiáng)的非平穩(wěn)性和非線性，有時(shí)還具有較低的信噪比。如何處理和分析這些信號(hào)，是當(dāng)前風(fēng)電機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷的關(guān)鍵難題[21]。

文獻(xiàn)[46]綜述了包括海上風(fēng)電在內(nèi)的多種海洋可再生能源系統(tǒng)采用的狀態(tài)維護(hù)方法。由于海上風(fēng)電場(chǎng)維護(hù)管理的特殊性，狀態(tài)維護(hù)是海上風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)維管理最理想的方式[11]。但是，狀態(tài)維護(hù)需要復(fù)雜且昂貴的狀態(tài)監(jiān)測(cè)設(shè)備及系統(tǒng)[47]，出于成本考量，目前已投運(yùn)的海上風(fēng)電場(chǎng)采用狀態(tài)維護(hù)方式的還比較少。海上風(fēng)電場(chǎng)對(duì)機(jī)組的可靠性要求很高，狀態(tài)維護(hù)策略能夠滿足海上風(fēng)電場(chǎng)對(duì)可靠性的迫切需求。隨著技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展，狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的成本將持續(xù)降低，海上風(fēng)電狀態(tài)維護(hù)策略的研究成果對(duì)未來(lái)的海上風(fēng)電運(yùn)維發(fā)展至關(guān)重要。

對(duì)海上風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、狀態(tài)評(píng)估是進(jìn)行維護(hù)的前提[48]。海上風(fēng)電場(chǎng)條件惡劣，且離岸距離遠(yuǎn)，維護(hù)人員不能及時(shí)到達(dá)機(jī)組進(jìn)行檢查，所以海上風(fēng)電機(jī)組對(duì)于狀態(tài)監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確性及監(jiān)測(cè)范圍的需求遠(yuǎn)高于陸上風(fēng)電。陸上風(fēng)電機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研究較早，目前已經(jīng)趨于成熟。中國(guó)海上風(fēng)電狀態(tài)監(jiān)測(cè)發(fā)展較晚，現(xiàn)有研究歸納分析如下：為適應(yīng)海上風(fēng)電場(chǎng)環(huán)境的特殊性，文獻(xiàn)[49]提出了基于B/S模式的大型海上風(fēng)電機(jī)組監(jiān)測(cè)平臺(tái)研究，以達(dá)到遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、診斷風(fēng)電機(jī)組故障、查看歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)、預(yù)測(cè)監(jiān)測(cè)參數(shù)的短期變化，從而將損失降到最低，但是該方法仍欠缺高效準(zhǔn)確定位故障位置的能力。為提高故障定位的能力，文獻(xiàn)[50]構(gòu)建了基于ZigBee的海上風(fēng)電狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，考慮到傳感器之間的相互影響，在風(fēng)電機(jī)組的各關(guān)鍵部件安裝無(wú)線傳感器，包括速度傳感器、溫度傳感器、振動(dòng)傳感器，實(shí)時(shí)全方位采集風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行的數(shù)據(jù)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)故障的準(zhǔn)確定位。文獻(xiàn)[51]提出一種基于可靠性的維護(hù)策略模型，建立了動(dòng)態(tài)降級(jí)模型，該模型通過(guò)狀態(tài)監(jiān)測(cè)的輸入進(jìn)行更新，然后估計(jì)不同維護(hù)操作下的結(jié)果。

基于狀態(tài)數(shù)據(jù)對(duì)機(jī)組狀態(tài)進(jìn)行診斷，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)風(fēng)電機(jī)組及大部件的早期缺陷或故障。文獻(xiàn)[52]構(gòu)建了基于狀態(tài)維護(hù)的海上風(fēng)電機(jī)組維護(hù)決策模型，根據(jù)機(jī)組的狀態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，使用馬爾科夫狀態(tài)轉(zhuǎn)移方程對(duì)風(fēng)電機(jī)組狀態(tài)進(jìn)行預(yù)測(cè)，對(duì)性能退化程度不同的機(jī)組采取不同程度的維護(hù)方式。對(duì)于狀態(tài)維護(hù)而言，維護(hù)閾值的選擇對(duì)維護(hù)費(fèi)用會(huì)產(chǎn)生較大的影響。

當(dāng)機(jī)組或部件發(fā)生早期故障后，預(yù)測(cè)設(shè)備剩余壽命對(duì)海上風(fēng)電運(yùn)維具有重要指導(dǎo)意義。基于狀態(tài)監(jiān)測(cè)對(duì)機(jī)組或部件進(jìn)行壽命預(yù)測(cè)，能夠提前安排機(jī)組維護(hù)方案，調(diào)配維護(hù)資源，以避免設(shè)備發(fā)生失效造成損失。文獻(xiàn)[53]基于狀態(tài)維護(hù)策略，建立優(yōu)化模型利用狀態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)確定海上風(fēng)電機(jī)組葉片更換的預(yù)警閾值及計(jì)劃維護(hù)的最佳更換時(shí)間。該研究能夠準(zhǔn)確預(yù)測(cè)葉片更換時(shí)間，保證葉片可靠性的同時(shí)減少停機(jī)時(shí)間。但是，該研究只針對(duì)機(jī)組葉片，缺乏對(duì)其他部件或整個(gè)系統(tǒng)的最佳維護(hù)閾值的研究。在此基礎(chǔ)上，文獻(xiàn)[20]基于狀態(tài)監(jiān)測(cè)信息利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型預(yù)測(cè)機(jī)組各部件的剩余壽命，并根據(jù)故障概率安排機(jī)組設(shè)備的維護(hù)計(jì)劃，算例證明該方法效果顯著。

2.4 混合維護(hù)策略

每種維護(hù)策略適用于特定的零部件，單一的維護(hù)策略無(wú)法滿足風(fēng)電機(jī)組整體運(yùn)維費(fèi)用最低的需求。目前，大量研究開(kāi)始采用多種維護(hù)策略相結(jié)合的方式，以使得總運(yùn)維費(fèi)用最低。文獻(xiàn)[24]提出了考慮可達(dá)性的海上風(fēng)電機(jī)組綜合維護(hù)策略。作者綜合運(yùn)用狀態(tài)維護(hù)和計(jì)劃維護(hù)策略，優(yōu)化機(jī)組部件的計(jì)劃維護(hù)更換周期和不完全維護(hù)的時(shí)間間隔。文獻(xiàn)[54]考慮了維護(hù)過(guò)程中的可達(dá)性約束條件，提出了將事后維護(hù)和計(jì)劃維護(hù)結(jié)合的維護(hù)策略，并采用蒙特卡洛方法模擬各部件的隨機(jī)故障，選擇合適的計(jì)劃維護(hù)周期。類似的，文獻(xiàn)[55]基于事后維護(hù)和計(jì)劃維護(hù)建立了考慮機(jī)組各部件壽命的維護(hù)決策模型，并求解使得總運(yùn)維成本最小的最佳維護(hù)時(shí)間。對(duì)于在最佳維護(hù)時(shí)間內(nèi)發(fā)生故障的機(jī)組采用事后維護(hù)，對(duì)于在最佳維護(hù)時(shí)間之前未發(fā)生故障的機(jī)組采用計(jì)劃維護(hù)。

針對(duì)不同的海上風(fēng)電設(shè)備選擇不同的維護(hù)策略，在滿足機(jī)組的可靠性要求的情況下，最小化風(fēng)電場(chǎng)綜合運(yùn)維成本是未來(lái)混合維護(hù)策略研究的方向。

3 海上風(fēng)電維護(hù)路徑優(yōu)化

在海上風(fēng)電維護(hù)過(guò)程中，選定了合適的維護(hù)策略以后，如何選擇最優(yōu)運(yùn)維路徑是海上風(fēng)電維護(hù)管理中面臨的另外一個(gè)重要的問(wèn)題。

降低海上風(fēng)電運(yùn)維成本的一個(gè)潛在領(lǐng)域是海上維修物流[56]。通過(guò)運(yùn)維船或直升機(jī)將技術(shù)人員、設(shè)備、備品備件等運(yùn)輸?shù)斤L(fēng)電機(jī)組是一個(gè)重大挑戰(zhàn)[57]。海上運(yùn)輸設(shè)備的租賃及使用費(fèi)用昂貴，在運(yùn)維費(fèi)用支出中占很大的比重[58-59]。運(yùn)維船的路徑規(guī)劃是一個(gè)復(fù)雜的多約束組合優(yōu)化問(wèn)題。目前針對(duì)海上風(fēng)電路徑優(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。

3.1 單風(fēng)電場(chǎng)的路徑優(yōu)化

文獻(xiàn)[60]首次引入了海上風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)維船的路徑規(guī)劃與調(diào)度問(wèn)題，研究的目的在于找出運(yùn)維船的優(yōu)化路線與調(diào)度方案。該研究構(gòu)建了維護(hù)路徑與調(diào)度的數(shù)學(xué)模型，并通過(guò)模型求解出了以運(yùn)維船成本及電能損失最小為目標(biāo)的最優(yōu)解，同時(shí)給出了每艘運(yùn)維船幾天內(nèi)的詳細(xì)路線與調(diào)度方案。該方法能夠充分利用運(yùn)維船，減少運(yùn)輸費(fèi)用，但是該研究提出的模型求解困難、計(jì)算速度慢，只適合于簡(jiǎn)單的小型風(fēng)電場(chǎng)。文獻(xiàn)[61]為解決運(yùn)維船的路徑優(yōu)化與調(diào)度問(wèn)題提出了電弧模型和路徑流量模型，首先對(duì)電弧模型使用Dantzig-Wolfe分解進(jìn)行重構(gòu)得到路徑流量模型，然后使用了高效的啟發(fā)式算法求解路徑流量模型，使得運(yùn)維船的路徑與調(diào)度問(wèn)題的計(jì)算量大大降低，能夠適用于運(yùn)維情況復(fù)雜的大型海上風(fēng)電場(chǎng)。文獻(xiàn)[62]同時(shí)也提出一種聚類匹配算法，能夠以更快的速度解決多臺(tái)風(fēng)電機(jī)組的路徑優(yōu)化問(wèn)題。

3.2 風(fēng)電場(chǎng)群的路徑優(yōu)化

上述研究都只考慮了單運(yùn)維基地-單風(fēng)電場(chǎng)的運(yùn)維船路徑優(yōu)化與調(diào)度問(wèn)題，并沒(méi)有考慮運(yùn)維服務(wù)提供商可以使用多個(gè)港口作為運(yùn)維基地為多個(gè)海上風(fēng)電場(chǎng)提供運(yùn)維支持的情況。隨著越來(lái)越多鄰近風(fēng)電場(chǎng)的集群開(kāi)發(fā)，考慮多運(yùn)維基地-多風(fēng)電場(chǎng)的運(yùn)維船路徑優(yōu)化與調(diào)度愈發(fā)重要[63]。為解決這個(gè)問(wèn)題，文獻(xiàn)[10]以多運(yùn)維基地-多風(fēng)電場(chǎng)的運(yùn)維路徑優(yōu)化與調(diào)度為背景，提出了基于Dantzig-Wolfe分解方法的算法，對(duì)風(fēng)電機(jī)組進(jìn)行混合整數(shù)線性規(guī)劃求解，以生成每個(gè)周期內(nèi)所有可行的路線以及運(yùn)維船調(diào)度方案，然后利用整數(shù)線性規(guī)劃模型找出能夠最小化運(yùn)維成本的最佳路徑與調(diào)度方案。未來(lái)的海上風(fēng)電發(fā)展將會(huì)朝著遠(yuǎn)海化發(fā)展，存在運(yùn)輸續(xù)航能力以及成本的限制，目前用母船攜帶子船到達(dá)離岸較遠(yuǎn)的風(fēng)電場(chǎng)，再由子船在風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)執(zhí)行維護(hù)活動(dòng)的方式。文獻(xiàn)[64]考慮遠(yuǎn)海風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)維時(shí)子母船結(jié)合的方式，同時(shí)對(duì)大型維護(hù)任務(wù)分班次進(jìn)行或留在海上直至任務(wù)結(jié)束兩種模式分別進(jìn)行模擬，并準(zhǔn)確計(jì)算各種模式的停機(jī)時(shí)間。該研究顯示這種方式能夠在一定程度上為降低大型遠(yuǎn)海風(fēng)電場(chǎng)的運(yùn)維成本提供方案。

4 海上風(fēng)電維護(hù)調(diào)度決策

海上風(fēng)電路徑規(guī)劃是海上維護(hù)管理的重要技術(shù)環(huán)節(jié)，而海上運(yùn)維調(diào)度決策是路徑規(guī)劃能順利開(kāi)展的前提條件。海上維護(hù)調(diào)度決策的目標(biāo)是維護(hù)所涉及的生產(chǎn)管理、運(yùn)行管理、設(shè)備管理和安全管理等環(huán)節(jié)產(chǎn)生的各類信息，并結(jié)合天氣環(huán)境信息，對(duì)維修人員、備品備件以及運(yùn)維船等維護(hù)資源進(jìn)行快速合理調(diào)配。海上風(fēng)電維護(hù)調(diào)度決策是海上風(fēng)電場(chǎng)日常工作的重要內(nèi)容之一，是確保風(fēng)電場(chǎng)維護(hù)工作高效開(kāi)展的基本要素。

不同于陸上風(fēng)電場(chǎng)，海上風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)維受環(huán)境影響很大，能否進(jìn)行海上風(fēng)電維護(hù)主要取決于天氣狀況[32]，當(dāng)浪高或風(fēng)速超出運(yùn)輸設(shè)備的限制時(shí)將不能接近風(fēng)電機(jī)組進(jìn)行維護(hù)[7]。風(fēng)電機(jī)組維護(hù)調(diào)度是指在合適的時(shí)間窗內(nèi)對(duì)維修所需的各種資源進(jìn)行調(diào)度和分配，以保證維護(hù)的高效順利開(kāi)展，同時(shí)需要考慮電量損失成本和運(yùn)維成本的平衡（如圖3所示），從而提高海上風(fēng)電場(chǎng)的運(yùn)維效率同時(shí)使運(yùn)維總成本最低、系統(tǒng)可靠性高[11,45,62]。當(dāng)制定海上風(fēng)電運(yùn)維計(jì)劃時(shí)，需要考慮很多因素，包括：天氣狀況、維修資源（如技術(shù)人員、運(yùn)維船和備品備件）是否可用、機(jī)組停機(jī)造成的損失等[23]。目前有關(guān)維護(hù)調(diào)度策略的研究主要分為：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(kāi)發(fā)。


圖3 電量損失成本和運(yùn)維成本的平衡

Fig.3 Balance of loss cost and maintenance cost

4.1 模型的建立及優(yōu)化

為減少維護(hù)時(shí)的運(yùn)輸費(fèi)用和降低機(jī)組停機(jī)損失，文獻(xiàn)[65]建立了一種混合整數(shù)規(guī)劃維護(hù)調(diào)度模型，并給出初步結(jié)果。文獻(xiàn)[5]提出了整數(shù)線性優(yōu)化模型以在機(jī)組輸出功率低或執(zhí)行維護(hù)的同時(shí)進(jìn)行一定數(shù)量的計(jì)劃維護(hù)，該模型結(jié)合風(fēng)電場(chǎng)當(dāng)天的功率預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)以及計(jì)劃維護(hù)任務(wù)數(shù)據(jù)，最終輸出當(dāng)天的最佳維護(hù)計(jì)劃安排，算例結(jié)果顯示該模型能夠節(jié)約43%的成本。該模型能夠顯著提高風(fēng)電場(chǎng)維護(hù)的經(jīng)濟(jì)性，但并未考慮惡劣天氣對(duì)機(jī)組可達(dá)性的影響。文獻(xiàn)[66]在文獻(xiàn)[5]的基礎(chǔ)上對(duì)模型進(jìn)行改進(jìn)，使用整體功率預(yù)測(cè)代替點(diǎn)預(yù)測(cè)，增加了惡劣天氣對(duì)機(jī)組可達(dá)性影響這一約束條件，同時(shí)在模型中加入了在惡劣天氣時(shí)可以利用直升機(jī)進(jìn)行維護(hù)這一選擇。文獻(xiàn)[28]提出了一種分析模型，該模型能夠快速計(jì)算出進(jìn)行海上風(fēng)電場(chǎng)技術(shù)維護(hù)時(shí)的人員及設(shè)備運(yùn)輸方式，模型詳細(xì)考慮了運(yùn)維人員的數(shù)量、運(yùn)維船種類的選擇、是否使用直升機(jī)等。在實(shí)際海上風(fēng)電運(yùn)維過(guò)程中，運(yùn)維船至關(guān)重要，因?yàn)榇坏氖褂贸杀菊伎傔\(yùn)維成本的50%左右，運(yùn)維船的選擇會(huì)對(duì)運(yùn)維費(fèi)用產(chǎn)生很大的影響。文獻(xiàn)[7,67-69]分別提出了運(yùn)維船的調(diào)度決策模型，對(duì)海上風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行狀態(tài)下的天氣參數(shù)、機(jī)組部件失效特性、運(yùn)維船規(guī)格和船隊(duì)組成等進(jìn)行模擬，通過(guò)選擇最佳的運(yùn)維船尺寸以及船隊(duì)規(guī)模，能夠顯著降低維護(hù)成本。文獻(xiàn)[70]提出了一種基于多智能體系統(tǒng)的混合維護(hù)模型，實(shí)現(xiàn)多個(gè)零部件之間的動(dòng)態(tài)交互的系統(tǒng)建模，同時(shí)提出了多標(biāo)準(zhǔn)決策算法以分析和選擇不同的維護(hù)策略，該模型同時(shí)考慮了維護(hù)活動(dòng)成本、能量損失成本和狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)安裝成本、文獻(xiàn)[71]以最大化海上風(fēng)電場(chǎng)利潤(rùn)為目標(biāo)，建立維護(hù)策略調(diào)度模型，該模型考慮輸電線路容量和風(fēng)電場(chǎng)約束、波浪高度限制和尾流效應(yīng)，并具備納入狀態(tài)監(jiān)測(cè)信息的能力，通過(guò)測(cè)試系統(tǒng)驗(yàn)證了模型的適用性。文獻(xiàn)[72]以全壽命周期維護(hù)成本最低為目標(biāo)，建立確定性模型和隨機(jī)模型兩種維護(hù)決策支持模型。其中，確定性模型適用于能夠比較準(zhǔn)確的獲得故障率的場(chǎng)景，而隨機(jī)模型適用于對(duì)故障率確定性較低的場(chǎng)景。以英國(guó)海上風(fēng)電場(chǎng)為例驗(yàn)證兩種模型，通過(guò)對(duì)故障率和風(fēng)電機(jī)組數(shù)量的靈敏度分析，得出兩者對(duì)全壽命周期維護(hù)成本近似線性的影響規(guī)律。

4.2 計(jì)算速度的提升

海上風(fēng)電場(chǎng)維護(hù)調(diào)度是一個(gè)復(fù)雜的多約束問(wèn)題，求解最佳的調(diào)度方案困難。為提高求解最佳運(yùn)維方案的效率與準(zhǔn)確性，文獻(xiàn)[73]運(yùn)用了多蟻群優(yōu)化算法進(jìn)行求解，文獻(xiàn)[74]建立了帶約束的非線性優(yōu)化模型解決該問(wèn)題，文獻(xiàn)[75]在之前文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，對(duì)海上風(fēng)電場(chǎng)可靠性及運(yùn)維經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行重新定義，并利用NSGA-II算法對(duì)海上風(fēng)電維護(hù)調(diào)度方案的帶約束非線性多目標(biāo)規(guī)劃模型進(jìn)行求解，獲得支持海上風(fēng)電場(chǎng)維護(hù)調(diào)度的一組帕累托最優(yōu)解。使用這些方法能夠大量減少求解時(shí)間，提高運(yùn)維安排效率。

4.3 維護(hù)調(diào)度系統(tǒng)開(kāi)發(fā)

海上風(fēng)電場(chǎng)調(diào)度管理員需要同時(shí)處理大量的風(fēng)電機(jī)組信息以制定維護(hù)調(diào)度方案，該過(guò)程需要耗費(fèi)大量的人力[76]。隨著海上風(fēng)電場(chǎng)的大型化發(fā)展，海上風(fēng)電場(chǎng)迫切需要自動(dòng)化運(yùn)維調(diào)度決策工具及系統(tǒng)[77]，調(diào)度決策系統(tǒng)的功能如圖4所示。由于中國(guó)海上風(fēng)電發(fā)展時(shí)間較短，目前尚未形成能夠適應(yīng)海上風(fēng)電的維護(hù)調(diào)度決策系統(tǒng)。文獻(xiàn)[78]概述了現(xiàn)有的商業(yè)和非商業(yè)調(diào)度決策支持系統(tǒng)的主要特點(diǎn)，并總結(jié)歸納了49個(gè)決策支持模型，這些模型涉及了海上物流、電力生產(chǎn)和項(xiàng)目總成本，在一定程度上覆蓋了海上風(fēng)電場(chǎng)的全壽命周期。文獻(xiàn)[79]建立強(qiáng)大且靈活的元啟發(fā)優(yōu)化模型使得風(fēng)電場(chǎng)日常維護(hù)自動(dòng)化，并根據(jù)歷史數(shù)據(jù)識(shí)別維護(hù)方案的優(yōu)缺點(diǎn)，預(yù)測(cè)該計(jì)劃實(shí)施的預(yù)期收益。為進(jìn)一步提高維護(hù)調(diào)度的自動(dòng)化及可視化程度，文獻(xiàn)[72,80]提出了海上風(fēng)電場(chǎng)維護(hù)成本優(yōu)化決策系統(tǒng)及工具。決策支持系統(tǒng)旨在供海上風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)營(yíng)商使用，其總體目標(biāo)是應(yīng)用計(jì)劃維護(hù)策略以降低海上風(fēng)電場(chǎng)的全生命周期維護(hù)成本。

海上風(fēng)電維護(hù)調(diào)度系統(tǒng)的建立將對(duì)維護(hù)工作的秩序和信息的組織方式進(jìn)行有效的規(guī)范，從全生命周期角度對(duì)風(fēng)電機(jī)組等主要設(shè)備進(jìn)行了全面的動(dòng)態(tài)管理，為優(yōu)化海上風(fēng)電場(chǎng)的維護(hù)管理奠定了基礎(chǔ)，為風(fēng)電場(chǎng)的綜合決策管理提供了有效的支撐。

5 結(jié)論

隨著海上風(fēng)電在全球范圍內(nèi)的迅速發(fā)展，海上風(fēng)電場(chǎng)維護(hù)管理已逐漸成為影響海上風(fēng)電發(fā)展的主要因素之一。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(wèn)題，圍繞海上風(fēng)電維護(hù)管理技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展進(jìn)行綜述。綜合考慮海上風(fēng)電場(chǎng)所處復(fù)雜氣象環(huán)境和運(yùn)維活動(dòng)面臨的風(fēng)險(xiǎn)挑戰(zhàn)，從維護(hù)策略、路徑優(yōu)化和維護(hù)調(diào)度決策3個(gè)方面綜合分析了海上風(fēng)電維護(hù)管理技術(shù)研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)。

海上風(fēng)電維護(hù)管理技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀總結(jié)如下：

1）海上風(fēng)電運(yùn)行維護(hù)策略的研究集中在事后維護(hù)、計(jì)劃維護(hù)和狀態(tài)維護(hù)3個(gè)方面。事后維護(hù)策略只適用于重要程度低、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，研究主要集中在對(duì)全生命周期內(nèi)優(yōu)化維護(hù)間隔和對(duì)多個(gè)零部件進(jìn)行組合維護(hù)以最大化提升維護(hù)經(jīng)濟(jì)性，但計(jì)劃維護(hù)策略無(wú)法避免維護(hù)過(guò)度和維護(hù)不足的問(wèn)題；狀態(tài)維護(hù)策略解決了事后維護(hù)和計(jì)劃維護(hù)的不足，目前的研究主要集中在風(fēng)電機(jī)組故障診斷和壽命預(yù)測(cè)兩個(gè)方面，但狀態(tài)維護(hù)需要安裝復(fù)雜且昂貴的狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，目前在海上風(fēng)電場(chǎng)中尚未廣泛使用。

2）海上風(fēng)電維護(hù)路徑規(guī)劃問(wèn)題的難點(diǎn)在于高效快速求解大規(guī)模約束下的組合優(yōu)化問(wèn)題。由于組合優(yōu)化問(wèn)題很難在多項(xiàng)式時(shí)間內(nèi)求得精確解，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(wèn)題。一方面是簡(jiǎn)化非線性路徑規(guī)劃模型，采用線性模型近似代替原非線性優(yōu)化問(wèn)題，求解線性規(guī)劃模型的精確解；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(lái)降低求解組合優(yōu)化問(wèn)題的時(shí)間復(fù)雜度?，F(xiàn)有海上風(fēng)電路徑優(yōu)化研究能夠在一定程度上促進(jìn)運(yùn)維船的高效利用。

3）海上風(fēng)電場(chǎng)維護(hù)調(diào)度決策研究能夠考慮影響運(yùn)維成本的因素，采用不同的模型及算法，快速、可靠地找出最佳的維護(hù)調(diào)度安排，降低運(yùn)維成本，提升海上風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)營(yíng)效益。但目前海上風(fēng)電維護(hù)調(diào)度模型的研究仍然處于理論研究階段，考慮因素仍不全面、求解速度不夠快、系統(tǒng)還不夠完善，有必要對(duì)其進(jìn)行更深入的研究。

海上風(fēng)電管理技術(shù)研究發(fā)展趨勢(shì)總結(jié)如下：

1）由于單一的維護(hù)策略僅適用于特定的零部件，僅采用單一策略難以滿足海上風(fēng)電對(duì)設(shè)備可靠性和維護(hù)經(jīng)濟(jì)性的要求。針對(duì)不同可靠性要求的部件采用不同的維護(hù)策略，綜合運(yùn)用事后維護(hù)、計(jì)劃維護(hù)和狀態(tài)維護(hù)策略，在滿足可靠性的要求下優(yōu)化整機(jī)綜合維護(hù)成本的海上風(fēng)電維護(hù)策略是今后的發(fā)展趨勢(shì)之一。

2）未來(lái)海上風(fēng)電運(yùn)維將擴(kuò)展到多運(yùn)維基地-多風(fēng)場(chǎng)的集中式大規(guī)模海上運(yùn)維船只維護(hù)調(diào)度服務(wù)模式。為適應(yīng)未來(lái)海上風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)維需要，研究遠(yuǎn)海風(fēng)電場(chǎng)的運(yùn)維所需要的子母船結(jié)合的運(yùn)維船路徑規(guī)劃方案，發(fā)展更加高效準(zhǔn)確的路徑規(guī)劃算法以適應(yīng)海上風(fēng)電場(chǎng)大型化、集群化發(fā)展趨勢(shì)，考慮實(shí)際風(fēng)浪環(huán)境影響下的運(yùn)維船的時(shí)間延遲等是海上運(yùn)維路徑規(guī)劃需要進(jìn)一步深入研究的問(wèn)題。

3）未來(lái)海上風(fēng)電維護(hù)調(diào)度決策系統(tǒng)應(yīng)需要對(duì)海上風(fēng)電場(chǎng)集群內(nèi)部成百上千臺(tái)海上風(fēng)電設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一的維護(hù)調(diào)度。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，高效利用海上運(yùn)維短暫的時(shí)間窗口。在真實(shí)的維護(hù)場(chǎng)景中，采用更加精細(xì)化的維護(hù)調(diào)度建模方法，發(fā)展高效快速的維護(hù)調(diào)度決策模型求解方法，為解決風(fēng)電場(chǎng)集群化的維護(hù)調(diào)度服務(wù)奠定基礎(chǔ)，是未來(lái)海上維護(hù)調(diào)度方面需要進(jìn)一步發(fā)展和深入的方向。

4）隨著物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù)愈發(fā)成熟，海上風(fēng)電的智能化運(yùn)維成必然趨勢(shì)?；诖髷?shù)據(jù)和人工智能技術(shù)的風(fēng)電設(shè)備狀態(tài)評(píng)估與故障診斷技術(shù)將提供更加準(zhǔn)確的風(fēng)電機(jī)組整機(jī)綜合性能評(píng)估、關(guān)鍵部件故障診斷及預(yù)警等設(shè)備狀態(tài)信息；無(wú)人機(jī)、智能維修機(jī)器人等自動(dòng)化巡檢設(shè)備的廣泛應(yīng)用將提升風(fēng)電場(chǎng)巡檢效率、安全性和針對(duì)性，減少風(fēng)電場(chǎng)工作人員工作量。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)將成為未來(lái)研究的另外一個(gè)重要方向。

隨著海上運(yùn)維的問(wèn)題逐步突出，海上風(fēng)電維護(hù)管理技術(shù)將越來(lái)越重要，只有進(jìn)一步深入研究才能促進(jìn)海上風(fēng)電持續(xù)健康發(fā)展。