一种海上风电场运维方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种海上风电场运维方法及装置，所述方法包括以下步骤：1)基于风电场在线和离线的运行监控数据和机组维护数据，获得初始运维调度方案；2)根据当前运维调度方案进行风电场运维，记录实时维修进度断面和动态待修机组集群；3)根据所述维修进度断面更新维修任务执行的时间尺度信息；4)判断是否存在新增维修需求，若是，则更新动态待修机组集群，根据考虑尾流效应的调度模型产生实时运维调度方案，返回步骤2)，若否，则直接返回步骤2)。与现有技术相比，本发明专利技术具有提高维修效率、降低成本等优点。

A Method and Device for Operation and Maintenance of Offshore Wind Farm

【技术实现步骤摘要】
一种海上风电场运维方法及装置
本专利技术涉及海上风电控制
，涉及一种海上风电场运维方法，尤其是涉及一种考虑尾流效应的海上风电场运维方法及装置。
技术介绍
海上风电是风电技术的前沿领域，也是近年来国内外新能源发展的一个战略重点。与陆上风电相比，海上风电场运行维修的复杂度及成本大大高于陆上风电场，而海上维修船只的成本最高可约占运维总成本的73％。合理使用维修船只，优化安排维修任务的次序和路径，能够更加有序高效的开展维修工作，提高维修效率，降低运维成本，减少停机损失。海上运维任务的调度是一个复杂的优化问题，其安排受到海上天气情况、维修类型、维修船只载重、维修工作时长等因素的影响。随着国内外海上风电场建设规模的增长，运行维修工作量的增大，该问题也逐渐引起了学术界和工程界的关注。海上风电场机组维运维任务的安排，可归结成一个物流配送优化调度问题(VehicleRoutingProblem，VRP)。将岸上港口作为VRP问题的配送中心，机组作为顾客，维修任务安排可以描述为对待维修机组，在满足一定的约束条件下，如船只载重、人员、工作时长等，确定适当的船只数量和行驶路线，使其从港口出发，有序的完成维修任务，最后返回港口，从而使得费用最小。该问题于1959年由Dantzig和Ramser首次提出，其理论成果已广泛应用于航空、通讯、工业管理、计算机应用等领域，用以解决航空飞机排班、物流公司货物安排的的优化设计以及工业生产中的计划与控制等多种组合优化问题，但在海上风电的应用尚处于研究的起步阶段。学者LiXiaodong、DaiLijuan、MatthiasH在分析海上风电场运维成本构成和内外部影响因素的基础上，考虑天气、人员、备件等维修条件，构建了海上风电场维修船行路线的调度和运维成本模型。Chandra在分析单个海上风电场运维任务调度的基础上，进一步对多个海上风电场运维任务的联合调度开展研究。在上述研究中，尚未考虑不同机组维修的紧迫性差异，且假设新发生的故障告警对维修计划不造成影响，与实际运行维修存在一定的差异，维修效率低。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种海上风电场运维方法及装置。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种海上风电场运维方法，包括以下步骤：1)基于风电场在线和离线的运行监控数据和机组维护数据，获得初始运维调度方案；2)根据当前运维调度方案进行风电场运维，记录实时维修进度断面和动态待修机组集群；3)根据所述维修进度断面更新维修任务执行的时间尺度信息；4)判断是否存在新增维修需求，若是，则更新动态待修机组集群，根据考虑尾流效应的调度模型产生实时运维调度方案，返回步骤2)，若否，则直接返回步骤2)。进一步地，步骤1)中，所述运行监控数据从风电场地理信息系统、风功率预测系统、数据采集与监视控制系统和风电场状态监测系统中获取；所述机组维护数据包括机组定期运维计划、运维人员及排班，运维船只信息和备品备件数据。进一步地，所述实时维修进度断面的信息包括维修机组信息和维修资源信息。进一步地，所述考虑尾流效应的调度模型的目标函数为：其中，CC为人员、船只和交通总费用，CL为维修停机损失，CD为延迟维修惩罚费用，Wf为一天全场发电量，该发电量为虑尾流效应的发电量；进一步地，所述调度模型采用的约束条件包括维修船数量约束、维修船载重约束、维修人员约束、机组维修流程约束和维修船的日有效工作时长限制。进一步地，所述一天全场发电量Wf的公式为：其中，N为机组总台数，Pjt为在t时段机组的平均输出功率，PN为风电机组的额定功率，ρ为空气密度，Cp为机组的风能利用系数，vci、vN、vco分别为切入风速、额定风速和切出风速，Ar为尾流交叠比例，vjt为t时段考虑尾流叠加后的机组j的风速。进一步地，所述考虑尾流叠加后的机组j的风速表示为：vj＝vi(1-Δvj)其中，Δvj为上游i台机组尾流在下游j台机组处共同作用所产生的尾流损失，Δvkjx为距离机组k下游xkj处的尾流损失，βkj为尾流影响因子。进一步地，所述尾流影响因子根据上游机组尾流区域和下游机组的风轮扫风面积确定，具体地：a)当机组i的尾流半径与机组j风轮半径不相交时，尾流影响因子βij＝0；b)当机组i的尾流半径完全包含机组j风轮半径时，尾流影响因子βij＝1；c)当机组i的尾流半径部分包含机组j风轮半径时，尾流影响因子βij＝Ar。本专利技术还提供一种海上风电场运维装置，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器调用所述计算机程序执行所述方法的步骤，输出实时运维调度方案。已有研究中没有考虑实际维修任务的执行顺序具有动态变化的特点，且假设新发生的故障告警对维修计划不造成影响，与实际运行维修存在一定的差异。尤其在海上复杂的运维工况下，由于尾流效应的影响导致维修不同机组的损失电量不尽相同，若不考虑动态变化的特点，可能会影响可用的运维时间，从而降低维修效率、增加维运维成本。与现有技术相比，本专利技术具有以如下有益效果：1、本专利技术根据海上风电场运行监测和机组维修情况，首先，通过引入维修进度断面，将动态维修调度转化为一系列基于t时刻维修进度断面的静态调度，以减少由于运维造成的电量损失，提高风电场的可用率和可靠性。2、考虑尾流效应的影响，构建海上风电场发电量模型，对海上风电场运维调度安排进行优化，提高维修效率，减少风电场停机损失。3、海上天气情况和风电机组故障具有随机性，本专利技术能够获得更精确的实时维修调度方案，保证海上风电场的可靠性。附图说明图1为海上风电场运维思路框架图；图2为海上风电场维修进度断面示意图；图3为海上风电机组尾流叠加示意图；图4为海上风电场机组分布图；图5为运维调度费用随工作时长和维修资源配置的变化。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。本实施例以本专利技术技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本专利技术的保护范围不限于下述的实施例。实施例1如图1所示，本专利技术提供一种海上风电场运维方法，可大致分为以下几步：首先，根据风电场在线和离线的运行监控和机组维护数据，构建静态调度模型，以调度成本最小为目标，形成初始维修调度方案；其次，通过维修进度断面更新维修任务执行的时间尺度信息，若无新增维修需求，则执行初始维修方案；反之，则将其插入维修安排形成动态待修机组集群，然后预估待修机组因维修造成的损失电量和全场的发电量，求解考虑尾流效应的调度模型，进而形成实时运维调度方案；最后若运维任务全部完成，则当天任务结束；若有未完成的运维任务，则将维修进度断面信息计入机组维修日志数据，延迟到下一天进行安排。运行监控数据从风电场地理信息系统(GIS)、风功率预测系统、数据采集与监视控制系统(SCADA)、风电场状态监测系统(CMS)等系统中获取；所述机组维护数据包括机组定期运维计划、运维人员及排班，运维船只信息和备品备件数据等。t时刻的维修进度断面信息包括维修机组信息和维修资源信息两大类。根据运维执行的进度将维修机组信息(机组的编号、路线和维修耗时等)分为四类：1)已完成维修的机组；2)未完成维修机组；3)正在维修的机组；4)新增维修需求的机组。其中，已完成和正在进行维修的机组集合不可更改。根据维修资源使用本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种海上风电场运维方法，其特征在于，包括以下步骤：1)基于风电场在线和离线的运行监控数据和机组维护数据，获得初始运维调度方案；2)根据当前运维调度方案进行风电场运维，记录实时维修进度断面和动态待修机组集群；3)根据所述维修进度断面更新维修任务执行的时间尺度信息；4)判断是否存在新增维修需求，若是，则更新动态待修机组集群，根据考虑尾流效应的调度模型产生实时运维调度方案，返回步骤2)，若否，则直接返回步骤2)。

【技术特征摘要】
1.一种海上风电场运维方法，其特征在于，包括以下步骤：1)基于风电场在线和离线的运行监控数据和机组维护数据，获得初始运维调度方案；2)根据当前运维调度方案进行风电场运维，记录实时维修进度断面和动态待修机组集群；3)根据所述维修进度断面更新维修任务执行的时间尺度信息；4)判断是否存在新增维修需求，若是，则更新动态待修机组集群，根据考虑尾流效应的调度模型产生实时运维调度方案，返回步骤2)，若否，则直接返回步骤2)。2.根据权利要求1所述的海上风电场运维方法，其特征在于，步骤1)中，所述运行监控数据从风电场地理信息系统、风功率预测系统、数据采集与监视控制系统和风电场状态监测系统中获取；所述机组维护数据包括机组定期运维计划、运维人员及排班，运维船只信息和备品备件数据。3.根据权利要求1所述的海上风电场运维方法，其特征在于，所述实时维修进度断面的信息包括维修机组信息和维修资源信息。4.根据权利要求1所述的海上风电场运维方法，其特征在于，所述考虑尾流效应的调度模型的目标函数为：其中，CC为人员、船只和交通总费用，CL为维修停机损失，CD为延迟维修惩罚费用，Wf为一天全场发电量，该发电量为虑尾流效应的发电量；所述调度模型采用的约束条件包括维修船数量约束、维修船载重约束、维修人员约束、机组维修流程约束和维修船的日有效工作时...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘璐洁，符杨，杨凡，魏书荣，黄玲玲，贾锋，任浩瀚，张开华，王毅，
申请(专利权)人：上海电力学院，上海绿色环保能源有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31