Page 108 - 电力与能源2024年第四期

第 45 卷 第 4 期
电力与能源
502 2024 年 8 月

DOI：10.11973/dlyny202404023

基于故障更换的海上风电场大型部件备件优化策略

寻 健，沈 峰，张超杰
（国网上海市电力公司青浦供电公司，上海 201799）

摘 要：风机的备件配置是海上风电场运维中的重要内容，为了合理配置风电场的备件数量，降低海上风电场
运维和备件成本，提出了一种考虑风机部件故障更换的（S，s）备件优化策略。在此基础上结合海上天气因素
和维修资源约束，建立以备件配置参数和运维组参数为决策变量，以海上风机大型部件平均费用率最低为目
标的仿真优化模型，采用蒙特卡洛结合遗传算法的方法对建立的模型进行求解。最后仿真结果表明，所提出
的方法可以有效地降低海上风电场备件消耗数量和运维成本，验证了所提出备件优化策略的有效性。
关键词：海上风电场；故障更换；备件优化；运维策略
作者简介：寻 健（1993—），男，硕士，工程师，从事输配电线路运维工作。
中图分类号：P752；TM614 文献标志码：A 文章编号：2095-1256（2024）04-0502-07
Optimization Strategy of Large Spare Parts Based on Fault Replacement

in Offshore Wind Farm

XUN Jian，SHEN Feng，ZHANG Chaojie

（State Grid Qingpu Power Supply Company，SMEPC，Shanghai 201799，China）

Abstract：Spare parts configuration for turbines is crucial in the operation and maintenance of offshore wind
farms. To rationalize the allocation of spare parts and reduce operational and spare parts costs, a (S, s) spare parts
optimization strategy considering turbine component replacements is proposed. This strategy integrates offshore
weather factors and maintenance resource constraints, establishing a simulation optimization model with spare
parts configuration parameters and operational group parameters as decision variables. The objective is to mini⁃
mize the average cost rate of major components in offshore wind turbines using a Monte Carlo combined with ge⁃
netic algorithm approach to solve the model. Simulation results demonstrate that the proposed method effectively
reduces spare parts consumption and operational costs for offshore wind farms, validating the effectiveness of the
spare parts optimization strategy.

Key words：offshore wind farm，fault replacement，spare parts optimization，maintenance strategy

海上风电已经成为全球新能源开发的热点 供参考。
之 一 ，并 在 能 源 供 应 中 发 挥 着 重 要 作 用 ［1］ 。 当
1 海上风电机组大型部件备件管理和故
前 ，针 对 海 上 风 电 场 的 备 件 管 理 研 究 大 多 聚 焦
障维护
于 单 一 风 机 部 件 的 备 件 库 存 优 化 ，鲜 有 考 虑 运
维资源的可用性及多个风机和多个部件备件的 1.1 主要假设与说明
协 同 优 化 问 题 。 鉴 于 此 ，本 文 针 对 风 机 齿 轮 箱 （1）假设海上风电场由 Y 台独立的风机组成，

和 发 电 机 两 个 关 键 大 型 部 件 的 运 维 需 求 ，在 有 并且每台风机包含相同的关键部件。
限 的 运 维 资 源 条 件 下 ，提 出 一 种 基 于 部 件 故 障 （2）本文究仅关注海上风机最关键的两个部
更换的（S，s）备件优化策略，并利用遗传算法结 件——齿轮箱 M 和发电机 G。齿轮箱和发电机是
合 蒙 特 卡 洛 的 方 法 进 行 优 化 求 解 ，以 期 为 海 上 海上风机中故障率最高、导致停机时间最长的两
风电场大型部件备件的合理配置与数量优化提 个大型部件。齿轮箱与发电机的年故障率均为