本發(fā)明屬于風(fēng)電場運行維護(hù)領(lǐng)域，涉及一種評估風(fēng)電場運維水平的方法。

背景技術(shù)：

長期以來，風(fēng)機(jī)可利用率(和風(fēng)電場可利用率)一直是評價風(fēng)電場運行維護(hù)水平的重要指標(biāo)，無論是中電聯(lián)(中國電力企業(yè)聯(lián)合會)制定的《風(fēng)力發(fā)電設(shè)備可靠性評價規(guī)程》還是各發(fā)電集團(tuán)自己制定的風(fēng)電生產(chǎn)運行指標(biāo)體系，都將其作為一項評價設(shè)備管理(運行維護(hù))水平的指標(biāo)廣泛使用?？衫寐手笜?biāo)沿用了火電和水電領(lǐng)域設(shè)備評價的基本原理：統(tǒng)計一定時間范圍內(nèi)機(jī)組各種可用狀態(tài)的時長，進(jìn)而計算可用狀態(tài)的總時長占比。

然而風(fēng)電與火電及水電有很大的不同，風(fēng)能作為一種特別的自然資源，其供給的強(qiáng)度和時間均不可人為控制，與燃煤發(fā)電和水力發(fā)電中能量輸入可控可調(diào)的特點形成鮮明對比。對風(fēng)力發(fā)電而言，機(jī)組狀態(tài)可用的時機(jī)非常重要，風(fēng)能資源好的時間段盡可能做到狀態(tài)可用多發(fā)電，需停機(jī)處理的檢修維護(hù)工作應(yīng)安排在風(fēng)能資源較差的時段開展，因此風(fēng)電場運維水平的評價不僅要考慮可用狀態(tài)的時長，還要考慮狀態(tài)可用的時機(jī)，即風(fēng)機(jī)可用狀態(tài)與風(fēng)能資源在時間維度分布的契合程度。簡而言之，就是風(fēng)電場運行維護(hù)水平的評價應(yīng)兼顧“量”和“質(zhì)”兩個因素。

近些年很多行業(yè)機(jī)構(gòu)和發(fā)電集團(tuán)對風(fēng)電場運行維護(hù)水平的評價開展了廣泛的研究，行業(yè)規(guī)程《風(fēng)力發(fā)電設(shè)備可靠性評價規(guī)程》，中電聯(lián)《全國風(fēng)電場生產(chǎn)運行統(tǒng)計指標(biāo)對標(biāo)評比管理辦法》，歷年“全國風(fēng)電場生產(chǎn)運行指標(biāo)統(tǒng)計分析報告”，等文獻(xiàn)均將風(fēng)機(jī)可利用率(風(fēng)電場可利用率)作為評價考核風(fēng)電場生產(chǎn)運行水平的唯一指標(biāo)，但該指標(biāo)的應(yīng)用存在以下不足：

沿用了火電及水電的設(shè)備可靠性概念，僅從傳統(tǒng)的可靠性角度來評價風(fēng)電場運行維護(hù)水平，沒有考慮風(fēng)力發(fā)電中設(shè)備可靠性應(yīng)契合風(fēng)能資源才有價值的特點，從而缺失了對風(fēng)電場生產(chǎn)管理者在檢修維護(hù)時機(jī)把握、故障預(yù)警及處理時機(jī)導(dǎo)向、生產(chǎn)計劃安排等發(fā)面的能力評估。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，提供了一種評估風(fēng)電場運維水平的方法，該方法能夠準(zhǔn)確評估風(fēng)電場的運維水平。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明所述的評估風(fēng)電場運維水平的方法包括以下步驟：

1)構(gòu)建風(fēng)電場所有風(fēng)機(jī)的設(shè)計參數(shù)信息表，獲取統(tǒng)計時間范圍內(nèi)各風(fēng)機(jī)所處環(huán)境的風(fēng)速、空氣密度及各風(fēng)機(jī)狀態(tài)的歷史數(shù)據(jù)；

2)根據(jù)步驟1)得到的統(tǒng)計時間范圍內(nèi)各風(fēng)機(jī)所處環(huán)境的風(fēng)速及空氣密度計算統(tǒng)計時間范圍內(nèi)的風(fēng)功率；

3)根據(jù)統(tǒng)計時間范圍內(nèi)各風(fēng)機(jī)狀態(tài)的歷史數(shù)據(jù)獲取統(tǒng)計時間范圍內(nèi)各風(fēng)機(jī)可用狀態(tài)的時間信息；

4)根據(jù)步驟3)得到統(tǒng)計時間范圍內(nèi)各風(fēng)機(jī)可用狀態(tài)的時間信息計算統(tǒng)計時間范圍內(nèi)各風(fēng)機(jī)處于可用狀態(tài)時對應(yīng)的可用風(fēng)能；

5)根據(jù)步驟4)得到的統(tǒng)計時間范圍內(nèi)各風(fēng)機(jī)處于可用狀態(tài)時對應(yīng)的可用風(fēng)能計算各風(fēng)機(jī)在統(tǒng)計時間范圍內(nèi)的總風(fēng)能；

6)根據(jù)步驟5)得到的各風(fēng)機(jī)在統(tǒng)計時間范圍內(nèi)的總風(fēng)能計算各風(fēng)機(jī)的能量可利用率指標(biāo)EAF；

7)根據(jù)步驟6)得到的各風(fēng)機(jī)的能量可利用率指標(biāo)計算得風(fēng)電場能量可利用率指標(biāo)EAFs；

8)根據(jù)步驟7)得到風(fēng)電場能量可利用率指標(biāo)EAFs得風(fēng)電場的運維水平。

步驟1)中獲取統(tǒng)計時間范圍內(nèi)各風(fēng)機(jī)所處環(huán)境的風(fēng)速、空氣密度及各風(fēng)機(jī)狀態(tài)的歷史數(shù)據(jù)的具體操作為：通過在線或離線的方式獲取各風(fēng)機(jī)所處環(huán)境的風(fēng)速、空氣密度及各風(fēng)機(jī)狀態(tài)的歷史數(shù)據(jù)。

t時刻的風(fēng)功率P(t)的表達(dá)式為：

$P\left(t\right)=\frac{1}{2}\mathrm{\ρ}\left(t\right){\mathrm{AV}}^3\left(t\right)---\left(1\right)$

其中，ρ(t)為t時刻風(fēng)機(jī)所處環(huán)境的空氣密度，V(t)為t時刻風(fēng)機(jī)所處環(huán)境的風(fēng)速，A為風(fēng)機(jī)葉輪的掃風(fēng)面積。

風(fēng)機(jī)第i個可用狀態(tài)對應(yīng)的可用風(fēng)能Evi的表達(dá)式為：

$Evi={\∫}_{t_1}^{t_2}P\left(t\right)dt---\left(2\right)$

t₁為風(fēng)機(jī)第i個可用狀態(tài)的開始時刻，t₂為風(fēng)機(jī)第i個可用狀態(tài)的結(jié)束時刻。

風(fēng)機(jī)在統(tǒng)計時間范圍內(nèi)的總風(fēng)能Ev的表達(dá)式為：

$Ev=\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}Evi---\left(3\right)$

其中，n為統(tǒng)計時間范圍內(nèi)風(fēng)機(jī)的可用狀態(tài)總數(shù)。

風(fēng)機(jī)的能量可利用率指標(biāo)EAF的表達(dá)式為：

$EAF=\frac{Ev}{E}\×100\%---\left(4\right)$

其中，E為統(tǒng)計時間范圍內(nèi)流向風(fēng)機(jī)的總風(fēng)能。

風(fēng)電場的能量可利用率指標(biāo)EAFs的表達(dá)式為：

$EAFs=\frac{\underset{k=1}{\overset{m}{\Σ}}EAF\left(k\right)\×w\left(k\right)}{\underset{k=1}{\overset{m}{\Σ}}w\left(k\right)}---\left(5\right)$

其中，EAF(k)為統(tǒng)計時間范圍內(nèi)第k個風(fēng)機(jī)的能量可利用率指標(biāo)，w(k)為第k個風(fēng)機(jī)的裝機(jī)容量，m為風(fēng)電場的風(fēng)機(jī)數(shù)目。

風(fēng)機(jī)的設(shè)計參數(shù)信息表包括風(fēng)機(jī)的裝機(jī)容量及葉輪直徑。

本發(fā)明具有以下有益效果：

本發(fā)明所述的評估風(fēng)電場運維水平的方法在具體操作時，通過統(tǒng)計時間范圍內(nèi)各風(fēng)機(jī)狀態(tài)的歷史數(shù)據(jù)獲取統(tǒng)計時間范圍內(nèi)風(fēng)機(jī)可用狀態(tài)的時間信息，再根據(jù)統(tǒng)計時間范圍內(nèi)風(fēng)機(jī)可用狀態(tài)的時間信息計算得到風(fēng)電場能量可利用率指標(biāo)EAFs，然后再根據(jù)風(fēng)電場能量可利用率指標(biāo)EAFs評估風(fēng)電場的運維水平，該方法充分考慮風(fēng)機(jī)狀態(tài)可用時間與風(fēng)能資源分布的契合程度，從可利用率的“量”和“品質(zhì)”兩方面反映風(fēng)電場的運行維護(hù)水平，在實際應(yīng)用時，可有效評估風(fēng)電場在設(shè)備可靠性管理、風(fēng)場天氣預(yù)測、檢修維護(hù)時機(jī)把握、故障預(yù)警及處理時機(jī)確定、生產(chǎn)計劃安排、物資供給效率等方面的綜合水平，從而使該項工作快捷、準(zhǔn)確和有據(jù)可依。

附圖說明

圖1為本發(fā)明中第i個風(fēng)機(jī)可用狀態(tài)時間分布圖；

圖2為本發(fā)明中第i個風(fēng)機(jī)的可用風(fēng)能分布圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)描述：

本發(fā)明所述的評估風(fēng)電場運維水平的方法包括以下步驟：

1)構(gòu)建風(fēng)電場所有風(fēng)機(jī)的設(shè)計參數(shù)信息表，獲取統(tǒng)計時間范圍內(nèi)各風(fēng)機(jī)所處環(huán)境的風(fēng)速、空氣密度及各風(fēng)機(jī)狀態(tài)的歷史數(shù)據(jù)，其中，風(fēng)機(jī)的設(shè)計參數(shù)信息表包括風(fēng)機(jī)的裝機(jī)容量及葉輪直徑；

其中，步驟1)中獲取統(tǒng)計時間范圍內(nèi)各風(fēng)機(jī)所處環(huán)境的風(fēng)速、空氣密度及各風(fēng)機(jī)狀態(tài)的歷史數(shù)據(jù)的具體操作為：通過在線或離線的方式獲取各風(fēng)機(jī)所處環(huán)境的風(fēng)速、空氣密度及各風(fēng)機(jī)狀態(tài)的歷史數(shù)據(jù)。

當(dāng)應(yīng)用于在線計算時，系統(tǒng)按設(shè)定的時間間隔從生產(chǎn)數(shù)據(jù)庫中(風(fēng)場SCADA系統(tǒng)或區(qū)域集控系統(tǒng))中讀取風(fēng)速數(shù)據(jù)；當(dāng)應(yīng)用離線分析時，系統(tǒng)通過生產(chǎn)日志或報表人工讀取。

2)根據(jù)步驟1)得到的統(tǒng)計時間范圍內(nèi)各風(fēng)機(jī)所處環(huán)境的風(fēng)速及空氣密度計算統(tǒng)計時間范圍內(nèi)的風(fēng)功率，其中，t時刻的風(fēng)功率P(t)的表達(dá)式為：

$P\left(t\right)=\frac{1}{2}\mathrm{\ρ}\left(t\right){\mathrm{AV}}^3\left(t\right)---\left(1\right)$

其中，ρ(t)為t時刻風(fēng)機(jī)所處環(huán)境的空氣密度，V(t)為t時刻風(fēng)機(jī)所處環(huán)境的風(fēng)速，A為風(fēng)機(jī)葉輪的掃風(fēng)面積。

3)根據(jù)統(tǒng)計時間范圍內(nèi)各風(fēng)機(jī)狀態(tài)的歷史數(shù)據(jù)獲取統(tǒng)計時間范圍內(nèi)各風(fēng)機(jī)可用狀態(tài)的時間信息；

4)參考圖1及圖2，根據(jù)步驟3)得到統(tǒng)計時間范圍內(nèi)各風(fēng)機(jī)可用狀態(tài)的時間信息計算統(tǒng)計時間范圍內(nèi)各風(fēng)機(jī)處于可用狀態(tài)時對應(yīng)的可用風(fēng)能，其中，風(fēng)機(jī)第i個可用狀態(tài)對應(yīng)的可用風(fēng)能Evi的表達(dá)式為：

$Evi={\∫}_{t_1}^{t_2}P\left(t\right)dt---\left(2\right)$

t₁為風(fēng)機(jī)第i個可用狀態(tài)的開始時刻，t₂為風(fēng)機(jī)第i個可用狀態(tài)的結(jié)束時刻。

5)根據(jù)步驟4)得到的統(tǒng)計時間范圍內(nèi)各風(fēng)機(jī)處于可用狀態(tài)時對應(yīng)的可用風(fēng)能計算各風(fēng)機(jī)在統(tǒng)計時間范圍內(nèi)的總風(fēng)能，其中，風(fēng)機(jī)在統(tǒng)計時間范圍內(nèi)的總風(fēng)能Ev的表達(dá)式為：

$Ev=\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}Evi---\left(3\right)$

其中，n為統(tǒng)計時間范圍內(nèi)風(fēng)機(jī)的可用狀態(tài)總數(shù)。

6)根據(jù)步驟5)得到的各風(fēng)機(jī)在統(tǒng)計時間范圍內(nèi)的總風(fēng)能計算各風(fēng)機(jī)的能量可利用率指標(biāo)EAF，其中，風(fēng)機(jī)的能量可利用率指標(biāo)EAF的表達(dá)式為：

$EAF=\frac{Ev}{E}\×100\%---\left(4\right)$

其中，E為統(tǒng)計時間范圍內(nèi)流向風(fēng)機(jī)的總風(fēng)能。

7)根據(jù)步驟6)得到的各風(fēng)機(jī)的能量可利用率指標(biāo)計算得風(fēng)電場能量可利用率指標(biāo)EAFs，其中，風(fēng)電場的能量可利用率指標(biāo)EAFs的表達(dá)式為：

$EAFs=\frac{\underset{k=1}{\overset{m}{\Σ}}EAF\left(k\right)\×w\left(k\right)}{\underset{i=1}{\overset{m}{\Σ}}w\left(k\right)}---\left(5\right)$

其中，EAF(k)為統(tǒng)計時間范圍內(nèi)第k個風(fēng)機(jī)的能量可利用率指標(biāo)，w(k)為第k個風(fēng)機(jī)的裝機(jī)容量，m為風(fēng)電場的風(fēng)機(jī)數(shù)目。

8)根據(jù)步驟7)得到風(fēng)電場能量可利用率指標(biāo)EAFs得風(fēng)電場的運維水平，需要說明的是，風(fēng)電場能量可利用率指標(biāo)EAFs越高，則風(fēng)電場的運維水平越高，該參數(shù)理論最大值為1。