[發明專利]基于元件-系統分級優化的光伏電站維護策略

有效

• 申請號: 201810801842.5
• 申請日: 2018-07-20
• 公開（公告）號: CN110807531B
• 公開（公告）日: 2022-11-18
• 發明（設計）人: 朱曉榮;劉亞維
• 申請（專利權）人: 華北電力大學（保定）
• 主分類號: G06Q10/00
• 分類號: G06Q10/00;G06Q10/04;G06Q50/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種基于元件?系統分級優化的光伏電站維護策略，包括以下步驟：先根據馬爾科夫鏈對各個元件進行狀態預測，根據狀態預測結果計算元件故障風險損失，在元件級優化階段依據平均維護費用分析，確定每個元件最經濟的預防性維修時間和接近最優維修時間，得到每個元件的維修策略集合。在系統級優化階段，依據元件之間的維修費用相關性與結構依賴性計算元件共同維修的時間閾值，確定系統最優維修策略。本發明使各個元件之間的維護相互協調，從而最大限度地節省維修費用和減少系統停機損失。

技術領域

本發明涉及光伏電站的維護策略分析，具體是根據光伏電站各個元件故障率進行狀態預測，再對維護費用進行優化，從而經濟合理的安排光伏電站的維修計劃。

背景技術

太陽能作為一種可再生能源，越來越受到重視，光伏發電的裝機容量在逐年遞增。但是光伏發電也存在明顯的缺陷和不足，比如隨機性和不穩定性，加之光伏電站運行條件惡劣，使得光伏電站各元件故障頻發。所以，為光伏電站安排經濟合理的維護策略有很大的研究價值。

光伏電站的維修策略主要包含事后維修和預防性維修兩種方式：事后維修是指當系統或元件發生故障后再進行維修的方式，其目的是恢復系統或部件原有的功能屬性，但是事后維修會造成元件或系統故障停機，降低系統的可靠性；預防性維修是指當系統或部件已經工作較長時間，在預定的時間進行維修，防止元件發生故障，避免停機損失，但是預防性維修存在過修或欠修的情況，導致維修費用昂貴。國內外研究學者對多元件系統的維修原理進行了大量研究。其中，趙洪山等人在中國電機工程學報，2016，36(3)：701-708.“考慮不完全維修的風電機組狀態-機會維修策略”提出了狀態-機會維修策略，根據元件的可靠度函數，確定機會維修和狀態維修的閾值，從而合理安排元件是否共同維修，節省維修成本；劉璐潔等人在中國電機工程學報，2016，36(21)：5732-5740.“基于可靠性和維修優先級的海上風電機組預防性維護策略優化”中，將維護的等待時間進行分類，考慮維護等待時間對元件和風電機組可靠性更新的影響，以維護期單位成本最低為準則優化運維策略；蘇永新等在電工技術學報，2015，30(22)：190-198.“海上風電場疲勞分布與有功功率統一控制”中提出了研究了考慮隨機故障的機會維修，通過優化系統各部件預防性維修役齡和機會維修役齡，使系統的維修費用最少。以上分析方法維修時間的確定一般都是基于元件運行狀態，分析元件可靠性以確定是否進行狀態維修或機會維修，在此基礎上才考慮優化維修策略的總費用。這種方法確定的維修時間可以保證元件的可靠性，但不一定是每個元件最經濟的維護方案。

發明內容

本發明的目的針對現有技術的不足，提出了一種基于元件-系統分級優化的光伏電站維護策略分析方法，以解決上述背景技術中提出的問題。

本發明采用下述技術方案：

一種基于元件-系統分級優化的光伏電站維護策略分析方法，包括以下步驟：

步驟1：利用平均無故障工作時間MTBF(Mean time between failure)可以計算出光伏電站各個元件的故障率λ，計算式如式(1)所示。

步驟2：光伏電站中直流匯流箱、逆變器、箱式三繞組變壓器均視為兩狀態元件，狀態集合由故障停運和正常運行兩種狀態組成。在狀態1下，元件正常運行，完成預設功能，狀態0情況下，元件發生故障導致停運，狀態集合S＝{1，0}，對應的狀態信息η_i分別為100％和0％。

根據式(1)計算得到的元件故障率λ，獲得兩狀態元件狀態轉移矩陣P如式(2)所示：