一种考虑作业窗口期的海上风电场成组维护方法

本发明属于海上风电，具体涉及一种考虑作业窗口期的海上风电场成组维护方法。

背景技术：

1、随着全球对可再生能源的需求增加，海上风电场作为一种可持续发展的能源解决方案得到了广泛关注。然而，由于海上风电场的特殊环境和复杂性，恶劣的海上环境导致海上风电场可达性低下，运维工作需要在不连续的作业窗口期之间进行。

2、由于海上风电运维工作需要依赖先进运维船只，单次维护成本高昂，所以提出了成组维护策略作为维护成本降低的有效手段。但是如果进行成组维护的判断不正确很有可能导致停机损失过大，维护成本不降反增。

3、所以亟需一种保障成组维护策略有效、降低维护成本的考虑作业窗口期的海上风电场成组维护决策方法。

技术实现思路

1、为了弥补现有技术的不足，本发明提供了一种考虑作业窗口期的海上风电场成组维护方法，不仅能保障成组维护策略有效，还能降低风电场的维护成本。为实现该目的，本发明的具体技术方案如下：

2、一种考虑作业窗口期的海上风电场成组维护方法，包括以下具体步骤：

3、s1.输入参数：获取目标海上风电场区预测的水文数据和气象数据信息；获取现有不同种类的运维船只对出海环境所要求的阈值参数；

4、s2.窗口期计算：根据所获取的参数，计算不同种类运维船只在未来一段时间内的作业窗口期；

5、s3.故障获取：获取目标海上风电场的历史故障数据和风机状态监测数据，建立风机的故障预测模型，获取未来一段时间内的风机故障时间及数量；

6、s4.维护成本计算：根据未来一段时间内的风机故障时间及数量预测，并在已得到的作业窗口期分别计算成组维护成本和单独维护成本，选择维护成本最低的作业窗口期为出海作业的时间。

7、进一步地，所述步骤s2根据所述步骤s1中的预测函数和不同运维船只的阈值参数得出接下来一段时间内不同运维船只的作业窗口期n为奇数，作业窗口期应满足且任取有这里以vessel代表不同的运维船只的代号，即每种运维船只均有对应的作业窗口期；其中，作业窗口期表示两个时间点中间的窗口时间，n和n+1表示时间顺序；中前者表示时间的预测波浪高度，后者表示vessel类型运维船只出海作业对波浪高度的限制阈值；中前者表示时间的预测风速，后者表示出海作业对风速的限制阈值；取任意在作业窗口期内的时间均应满足预测浪高和风速都小于作业阈值。

8、进一步地，所述步骤s3中根据所获取的历史故障数据和风机状态监测数据，建立起风机的故障预测模型，获取未来一段时间内的风机故障时间其中，n为正整数，每一个代表有一个风机在对应时间发生了故障。

9、进一步地，海上风电成组维护是在每个作业窗口期的开始对风机的成组维护成本进行计算，成本计算过程为：

10、维护成本包含维护固定成本机组维护成本停机损失成本其中表示单位等待时间造成的停机损失，表示到作业窗口期前所故障的k台风机的等待时间的总和，则一个作业窗口期的不同维护船只的维护成本为：

11、

12、进一步地，海上风电场单独维护成本与成组维护成本计算过程如下：

13、假设在作业窗口期的上一个作业窗口期已经实施了维护，计算这个作业窗口期开始时的单独维护成本：

14、

15、计算下一个窗口期开始时的单独维护成本：

16、

17、计算作业窗口期不进行维护，而是留到作业窗口期进行维护的成组维护成本：

18、

19、用单独维护成本减去成组维护成本得到费用差值函数：

20、

21、若差值小于0，说明在作业窗口期进行单独维护成本更低，则进行单独维护并且在下一个作业窗口期重新开始成组维护成本计算；若差值大于0，说明在作业窗口期进行成组维护成本更低，则需要继续按照这个流程向下一个作业窗口期进行成组维护费用计算，直至差值不再增大，则选定成组维护的作业窗口期。

22、与现有技术相比，本发明有以下优点：通过有效计算出基于现有维护资源下的作业窗口期，为维护行动提供合理性；相较于单独维护，采用成组维护能够有效降低维护成本，减少出海作业次数，提高运维效率。通过一系列数据(包括风电场水文数据和气象数据信息、海上风电场的历史故障数据和风机状态监测数据以及不同维护船只的运载能力以及成本数据)能够提前对风电场维护行动进行规划，保障维护行动高效进行。

技术特征：

1.一种考虑作业窗口期的海上风电场成组维护方法，其特征在于，包括以下具体步骤：

2.根据权利要求1所述的一种考虑作业窗口期的海上风电场成组维护方法，其特征在于，所述步骤s2根据所述步骤s1中的预测函数和不同运维船只的阈值参数得出接下来一段时间内不同运维船只的作业窗口期n为奇数，作业窗口期应满足且任取有这里以vessel代表不同的运维船只的代号，每种运维船只均有对应的作业窗口期；其中，作业窗口期表示两个时间点中间的窗口时间，n和n+1表示时间顺序；中前者表示tnvessel时间的预测波浪高度，后者表示vessel类型运维船只出海作业对波浪高度的限制阈值；中前者表示时间的预测风速，后者表示出海作业对风速的限制阈值；取任意在作业窗口期内的时间均应满足预测浪高和风速都小于作业阈值。

3.根据权利要求1所述的一种考虑作业窗口期的海上风电场成组维护方法，其特征在于，所述步骤s3中根据所获取的历史故障数据和风机状态监测数据，建立起风机的故障预测模型，获取未来一段时间内的风机故障时间其中，n为正整数，每一个代表有一个风机在对应时间发生了故障。

4.根据权利要求1所述的一种考虑作业窗口期的海上风电场成组维护方法，其特征在于，海上风电成组维护是在每个作业窗口期的开始对风机的成组维护成本进行计算，成本计算过程为：

5.根据权利要求4所述的一种考虑作业窗口期的海上风电场成组维护方法，其特征在于，海上风电场单独维护成本与成组维护成本计算过程如下：

技术总结
本发明公开一种考虑作业窗口期的海上风电场成组维护方法，包括以下具体步骤：获取目标海上风电场区预测的水文数据、气象数据信息和现有不同种类的运维船只对出海环境所要求的阈值参数；计算不同种类运维船只在未来一段时间内的作业窗口期；获取目标海上风电场的历史故障数据和风机状态监测数据，建立风机的故障预测模型，获取未来一段时间内的风机故障时间及数量；根据风机故障时间及数量预测，并在已得到的作业窗口期对成组维护的维护成本进行计算，选择维护成本最低的作业窗口期为出海作业的时间。本发明能够有效计算出基于现有维护资源下的作业窗口期，相较于单独维护，采用成组维护能够有效降低维护成本，减少出海作业次数，提高运维效率。

技术研发人员：朱嵘华,陶梓健,胡佳俊,刘寒秋,叶星汝,涂智圣,孙香
受保护的技术使用者：浙江大学
技术研发日：
技术公布日：2024/5/12