基于隨機故障序列分析及向量通用生成函數(shù)法的風電場可用度評估研究.pdf

1、能源是人類生存和發(fā)展的重要物質基礎。隨著全球人口和經(jīng)濟規(guī)模的不斷增長，因傳統(tǒng)能源開采、使用而帶來的環(huán)境問題日益凸顯。能源的開發(fā)及有效利用成為世界各國共同關注的問題。風能具有蘊藏豐富、分布廣泛、清潔可再生等優(yōu)點。隨著風力發(fā)電技術的日趨成熟，近來年風電產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速。
　　風力機是風電系統(tǒng)的核心裝備，它常年工作于野外。運行環(huán)境惡劣、驅動載荷的不確定、隨機性和間歇性等特性增加了設備發(fā)生故障的概率。結構尺寸的大型化也增加了風力機維護的難度。

2、本文從風力機及其零部件故障分析的角度出發(fā)，研究風速、維修決策等因素對風電場可用度的影響，論文主要研究工作如下：
　　(1)以可修復系統(tǒng)為對象，研究基于Petri網(wǎng)和線性邏輯(linear logic)理論的隨機故障序列分析方法。利用Petri網(wǎng)描述系統(tǒng)及其零部件的運行、故障和維修過程；基于線性邏輯理論描述Petri網(wǎng)結構，全面反映變遷之間的并發(fā)、沖突等事件關系；通過定義Petri網(wǎng)模型的庫所狀態(tài)，進行逆向推理和正向推理的迭代，直接

3、獲得局部變遷觸發(fā)順序，求解系統(tǒng)故障序列集。以風力機制動系統(tǒng)為例，驗證模型和算法的有效性。
　　(2)以可修復系統(tǒng)為對象，基于排隊論、有限狀態(tài)機理論與面向對象思想，建立基于Simulink()的離散事件系統(tǒng)仿真模型。通過分析子系統(tǒng)的可靠性、維修性特征來評估系統(tǒng)的動態(tài)可用度?；赟imEvents的排隊系統(tǒng)模型描述子系統(tǒng)故障、等待以及維修等活動。根據(jù)隨機故障序列的分析結果，采用Stateflow框圖實現(xiàn)子系統(tǒng)及系統(tǒng)故障時序的可視化。通

4、過對各故障序列發(fā)生次數(shù)及其持續(xù)時間的統(tǒng)計，求解系統(tǒng)動態(tài)可用度、累計故障時間、序列重要度等指標，確定系統(tǒng)可靠性的關鍵部件?；趯嵗炞C仿真模型和算法的有效性。
　　(3)研究由多臺風力機組成的風電場可用度評估問題，提出基于向量通用生成函數(shù)(vectoruniversal generating function)法的風力機可用度評估模型?？紤]風速、維修決策和備件策略等風電場性能影響因素，應用z-變換和復合算子求解風力機的性能u-函數(shù)。