基于蒙特卡洛运行维护模拟的海上风资源评估方法

摘要

本发明提出一种基于蒙特卡洛运行维护模拟的海上风资源评估方法,该方法包括以下步骤：获取海上风电场可研阶段数据；研究风速垂直变化规律和昼夜变化规律；选择平方误差最小的风浪耦合经验公式；统计拟采用风机的年平均故障率；输入模拟运行年限、运维中心与风电场距离和接近技术候选参数；初始化算法参数；产生各时刻符合分布特征的风速、有效波高和故障随机数；将产生的故障放入故障准备队列；产生故障处理的准备时间，将准备完成的故障放入故障维修队列；计算当前日期的时间窗口，判断出海维修可行性和有效性，将最优方案中的故障放入出海队列；计算并存储出海队列中故障的损失发电量，将这些故障从出海队列中移除；计算当前日期运行风机的上网电量，当前日期进行自增；当前日期等于运行年限时，统计得到总上网电量和总损失电量。

主权项

一种基于蒙特卡洛运行维护模拟的海上风资源评估方法，其特征在于：包括以下步骤：获取海上风电场场址处的测风数据、海洋数据、拟采用风机的历史运行/故障数据以及运维中心/备品仓库候选位置等海上风电场可研阶段数据；利用海上风电场场址处的测风数据和海洋数据，研究潮位变化与海面区域风速垂直变化规律和昼夜海风变化规律，拟合海上风电场轮毂高度的风速威布尔分布；利用场址的测风数据和海洋数据，选择平方误差最小的风浪耦合经验公式模拟风浪耦合关系；利用拟采用风机的历史运行/故障数据，统计各个设备的年平均故障率，拟合故障指数分布；输入海上风电场模拟运行年限Y、运维策略M、运维中心与风电场平均距离L_cw、运维中心与备品仓库距离L_cs、接近技术选型参数A；初始化当前日期t_d、故障准备队列List_p、故障维修队列List_r和出海队列List_o；当当前日期t_d小于运行年限Y，根据风速威布尔分布、风浪经验耦合公式和故障指数分布，结合均匀随机数发生器，产生当前日期t_d中每个小时的符合分布特征的风速随机数、有效波高随机数和故障状态随机数；若当前日期t_d内出现N个故障设备，将这N个故障设备放入故障准备队列List_p；若故障准备队列List_p不为空，利用故障诊断时间模拟分布、备品准备时间模拟分布和均匀随机数，产生处理N个故障的准备时间，将N个故障从故障准备队列List_p中移除，放入故障维修队列List_r；若故障维修队列List_r不为空，利用风场分布的随机数、海浪分布的随机数和初始化的接近技术参数计算当天的时间窗口，根据当天时间窗口、N个故障的平均维修时间、出海航行时间、转移时间和风机间平均航行时间，利用海上风电场出海任务调度算法计算故障队列中的故障是否能够维修和最优维修方案，将最优维修方案中的故障从故障维修队列List_r中移除，放入出海队列List_o，由于时间窗口限制导致当前日期t_d内无法完成维修的故障，保留在故障队列中，直到故障被修复未止；根据出海队列List_o，计算并存储每个可维修故障的修复时间、损失发电时间和损失发电量，并将这些故障从出海队列List_o中移除；利用风场随机数和风电机组的功率曲线计算当前日期t_d内处于正常运行风机的上网电量，当前日期t_d进行自增；当当前日期t_d等于运行年限Y，代表整个运行年限内的运行维护状态模拟完成，统计每个时刻的发电时间、损失时间、上网电量和损失电量，得到年平均总发电时间、总损失时间、总上网电量和总损失电量。