一种海上风电机组综合运行效果量化评估方法技术

本发明专利技术公开了一种海上风电机组综合运行效果量化评估方法，包括：获取风电机组运行时的实时运行参数与实时环境参数；根据属性和功能组件的不同，划分出各级子系统，确定相应的特征参数及对应的隶属度函数和权值矩阵；根据相对劣化度分析方法，对特征参数劣化度进行评估，结合隶属度函数和权值矩阵，得到子系统运行效果的隶属度矩阵；综合各级子系统运行效果的隶属度矩阵和对应的权值矩阵，得到风电机组综合运行效果的隶属度矩阵，对风电机组综合运行效果进行评估。用于解决目前风电领域采用的指标评价体系无法全面地体现风机的综合运行效果的技术问题。效果的技术问题。效果的技术问题。

【技术实现步骤摘要】
一种海上风电机组综合运行效果量化评估方法


[0001]本专利技术涉及一种海上风电机组综合运行效果量化评估方法。

技术介绍

[0002]目前海上风资源的开发已成为研究热点，海上风电的装机量日益提升，已占据风电的不少比重。然而，海上风机维护成本相比于陆上风机高出许多，为减少维护成本，须对海上风电机组综合运行效果进行准确评估，包括风机运行的可靠性、经济性与环境友好性。
[0003]目前有许多学者针对海上风电机组可靠性进行了深入研究，但目前的研究只考虑了风电机组内部运行的健康状态，没有考虑外界环境因素的影响，比如盐雾环境造成风机设备的腐蚀问题，因此需要完善风电机组的可靠性评估体系。同时，由于风电出力具有随机性和间歇性，需要考虑其高成本、波动性强、利用小时数较低、保障消纳政策等因素对接入地区综合经济性的影响。海上风电机组运行过程中不可避免会对周边生态环境造成一定影响。如海域密布的风机基础结构对水位、流速、纳潮量及海洋调节能力等水动力条件的影响、海上风电场对候鸟迁徙的干扰、对海洋生物的影响等等。因此，评估风电机组运行时的环境友好性具有十分重要的意义。
[0004]对海上风电机组综合运行效果进行评估的一个难点在于构建评价指标体系。目前的评价体系仅限于运行效果的部分指标，即评估风机运行效果时，仅评估风机运行的可靠性或经济性的部分内容，无法全面地体现海上风电机组的综合运行效果。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供了一种海上风电机组综合运行效果量化评估方法，用于准确地对风机的综合运行效果进行评估，解决了现有对风机运行效果进行评估时，评估不够全面的问题。
[0006]有鉴于此，本申请提供了一种海上风电机组综合运行效果量化评估方法，通过建立一套风机运行效果评估指标体系来实现评估方法，具体如下：实时获取风机运行时的监测数据和环境数据；划分评估的一级子系统，包括可靠性一级子系统、经济性一级子系统和环境友好性一级子系统，选取各一级子系统下的特征参数，构建评估模型，根据一级子系统状态特性确定隶属度函数；对于可靠性的评估，划分出健康状态与外界环境影响这两个二级子系统；对于经济性和环境友好性无须再划分子系统。选取各二级子系统下的特征参数，根据二级子系统状态特性确定隶属度函数。
[0007]根据相对劣化度的分析方法，进行各特征参数的劣化度计算,由劣化度数值及隶属度函数构建隶属度矩阵；根据数据统计法，确定各特征参数的权值，并结合专家给出的经验对权值进行细微调整，得到风机整体的权值向量和各一级子系统的权值向量；根据劣化度隶属矩阵及权值向量计算出各子系统综合状态的隶属矩阵，得到风机
整体的隶属度矩阵；根据风机整体的隶属度矩阵和权值向量，计算出整个风电机组的综合运行效果评价隶属度矩阵；根据整个风电机组的综合状态评价隶属度矩阵对风机的运行效果进行评估,评估的结论取隶属度大于零的最低等级；可选地，所述可靠性一级子系统下的特征参数包括：发电机系统的驱动/非驱动端的轴承温度，定子温度；齿轮箱系统的油温、轴承温度；机舱系统的风机偏航角度，塔筒振动驱动/非驱动方向；变流器系统的机侧/网侧温度；外界环境因素包含风速、盐雾环境、浪、涌、空气湿度等常规因素，同时包含台风、雷暴、冰冻等极端环境因素。
[0008]可选地，所述经济性一级子系统的特征参数包括：实际发电量与理论发电量的比值、弃风量、电价、碳排放指标等经济相关的影响因素。
[0009]可选地，所述环境友好性一级子系统的特征参数包括：噪声污染程度，水污染程度，对水生生物的影响程度，对鸟类的影响程度。
[0010]可选地，所述特征参数劣化度分析包括：对于温度类、盐雾浓度、浪、涌、弃风量及环境友好性相关因素，计算劣化度的公式为：；对于偏航角度、振动方向、风速、空气湿度等中间型因素，计算劣化度的公式为：；对于实际与理论的比值，计算劣化度的公式为：；对于电价和碳排放指标，计算劣化度的公式为：
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；对于极端天气的影响，计算劣化度公式为：对于极端天气的影响，计算劣化度公式为：；式中，为特征参数的值，为特征参数正常范围的下限值，为特征参数正常范围的下限值，为特征参数最合适范围的下限值，为特征参数最合适范围的下限值，N为正整数。
[0011]可选地，将风电机组运行效果集合划分为4个评价等级：优、良、中、差，分别表示为、、、。以岭型分布隶属度函数描述各效果空间的模糊关系：；；；
；式中，为劣化度值，、、、分别对应评价等级中的优、良、中、差四个隶属度。
[0012]可选地，风电机组综合运行效果的评判结果选择隶属度大于零的最低等级，以凸显底层子系统中劣化度大的特征参数，起到提示预警的效果。
[0013]有益效果：综合考虑了海上风电机组运行时的可靠性、经济性和环境友好性，详细列出了对应的各类影响因素，综合各类影响因素产生的效果，对风机的综合运行效果进行了完整、全面的评估。
附图说明
[0014]图1是本专利技术一种海上风电机组综合运行效果量化评估方法的流程示意图。
[0015]图2 为本专利技术一种海上风电机组综合运行效果量化评估方法的部分指标体系结构图。
[0016]图3 为本专利技术一种海上风电机组综合运行效果量化评估方法总的指标体系结构图。
具体实施方式
[0017]下面结合附图和具体实施方式，对本专利技术的技术方案做进一步的说明。
[0018]本专利技术的一种海上风电机组综合运行效果量化评估方法，如图1所示，具体包括以下步骤：一、获取风电机组运行时的运行参数与环境参数。
[0019]利用风电机组内部的各种传感器，获取风机运行时的各类状态参数，包括各类温度参数、振动方向参数、风速参数、盐雾浓度参数、实际发电量等，利用外界传感器收集噪声参数、水污染参数，对鸟类和水生生物影响程度等。
[0020]二、根据属性和功能组件的不同，划分出各级子系统，并确定相应的特征参数及对应的隶属度函数和权值矩阵。
[0021]分析风电机组的运行特性，划分的一级子系统分别为可靠性一级子系统、经济性一级子系统和环境友好性一级子系统。
[0022]可靠性主要包含风机的运行健康状态和外界环境因素影响，按功能和组件的不同，划分出二级子系统，分别为发电机系统、齿轮箱系统、机舱系统、变流器系统和外界因素的影响，其指标体系结构示意图见图2。
[0023]对于发电机系统，选取的特征参数分别为发电机扭矩、驱动端轴承温度、非驱动端轴承温度和定子温度。
[0024]对于齿轮箱系统，选取的特征参数分别为齿轮箱油温、轴承温度和低速轴位置编
码。
[0025]对于机舱系统，选取的特征参数分别为叶片根部扭矩、风机偏航角度、塔筒振动驱动方向和塔筒振动非驱动方向。
[0026]对于变流器系统，选取的特征参数分别为变流器机侧温度和变流器网侧温度。
[0027]对于外界环境因素，选取的特征参数分别为外界风速和外界盐雾浓度等。
[0028]经济性主要包含实际发电量与理论最大发电量的比值。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种海上风电机组综合运行效果量化评估方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：基于海上风电机组运行健康状态和外部环境因素对可靠性进行评估；步骤2：基于海上风电机组的实际发电量、弃风量、电价和碳排放指标的因素对经济性进行评估；步骤3：基于海上风电机组噪声污染、水污染和对水生生物及鸟类的影响因素对环境友好性进行评估；步骤4：综合风机的可靠性、经济性和环境友好性，对进行海上风电机组综合运行效果量化评估。2.根据权利要求1所述的一种海上风电机组综合运行效果量化评估方法，其特征在于：所述步骤1中可靠性进行评估具体为：综合考虑风电机组运行健康状态和外部环境因素，根据层次分析法和模糊评价策略，对海上风电机组运行可靠性进行评估。3.根据权利要求1所述的一种海上风电机组...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨苹，付传铭，唐玉烽，刘泽健，郑群儒，吴天文，
申请(专利权)人：深圳华工能源技术有限公司，
类型：发明
国别省市：