Page 111 - 电力与能源2024年第四期

寻 健，等：基于故障更换的海上风电场大型部件备件优化策略 505

故障，即假设 P j 台风机部件 j 发生故障（P M 台齿轮 ìmin ( Z，P G ) ( P G ≤ N G，P M ≤ N M )
ï ï
ï
ï ïmin ( Z，P G ) ( P G ≤ N G，P M > N M )
箱和 P G 台发电机故障）。此时在风速满足维护约 ï
L j = í （17）
ï
束的前提下，运维组约束可以分为满足所有部件 j = G ï ï min ( Z，N G ) ( P G > N G，P M ≤ N M )
ï
ï ï min ( Z，N G ) ( P G > N G，P M > N M )
î
维护约束和不满足所有部件维护约束两种情况进
ìmin ( P M ，Z )- min ( Z，P G ) ( P G ≤ N G ，P M ≤ N M )
ï ï
行讨论。 ï ï
L j = í ï ï min ( N M ，Z )- min ( Z，P G ) ( P G ≤ N G ，P M > N M )
（1）运维组资源满足所有部件维护需要，即： j = M ï ï min ( P M ，Z )- min ( Z，N G ) ( P G > N G ，P M ≤ N M )
ï ï
∑ P j ≤ Z （12） î ï ï min ( N M ，Z )- min ( Z，N G ) ( P G > N G ，P M > N M )
（18）
j = M，G
根据部件 j 的可用备件约束，可以获得满足维 式中 min（Z，P G ），min（Z，N G ）——满足运维组资
护约束的部件 j维修台数 L j： 源和发电机维护需求的最小约束，满足运维组资
ì P M ( P M ≤ N M，P G ≤ N G ) 源 和 发 电 机 备 件 需 求 的 最 小 约 束 ；min（P M，Z）
ï ï
ï
ï
ï ï N M ( P M > N M，P G ≤ N G )
L j = í （13） −min（Z，P G ）——优先维护发电机后满足运维组
ï
j = M ï ï N M ( P M > N M，P G > N G ) 资源和齿轮箱维护的最小约束；min（N M，Z）−min
ï
î （Z，P G ）——优先维护发电机后运维组船只资源
ï ï P M ( P M ≤ N M，P G > N G )
ì P G ( P M ≤ N M，P G ≤ N G ) 和齿轮箱备件的最小约束。
ï ï
ï
ï
ï ï P G ( P M > N M，P G ≤ N G )
L j = í （14） 此时风电场执行多台部件故障维护所花费成
ï ï N G ( P M > N M，P G > N G )
j = G ï
ï 本由齿轮箱维护成本和发电机维护成本组成：
ï ï N G ( P M ≤ N M，P G > N G )
î
i = L j
j
j
j
式中 L M，L G——齿轮箱和发电机满足维修约束 C i. c ( t )= ∑ ( c team + c r + c cd )+
j
i = 1，= M
的台数；N M，N G——齿轮箱和发电机的备件库存数量。
i = L j j j
此时风电场执行多台部件故障维护所花费成 ∑ ( c team + c r + c cd ) （19）
j
i = 1，= G
本由齿轮箱维护成本和发电机维护成本组成： 维护期间，如不能同时满足风速、备件和运维
i = L j
j j j 组约束，此时推迟故障更换。等待同时满足约束
C i. c ( t )= ∑ ( c team + c r + c cd )+
j
i = 1，= M 后，再执行相应的延迟故障更换任务。由于延迟
i = L j 故障维护相比正常的故障维护增加了出海等待时
j
j
∑ ( c team + c r + c cd ) （15）
j
j
i = 1，= G 间 T d，此时所有满足延迟故障更换条件的 Q j 台部
（2）运 维 组 资 源 不 满 足 所 有 部 件 维 护 需 件 j的维护成本：
要，即： i = Q j
j
j
j
j
C i. dc ( t )= ∑ ∑ ( c team + c r + c cd + c d )（20）
∑ P j > Z （16） j = M，G i = 1
j = M，G
式中 Q M，Q G——满足延迟更换要求的齿轮箱和
故障部件数量超过运维组的维修能力时，只
发电机数量。
能对部分故障部件进行维护。假设在同时发生多
根据风电机组部件更换的策略，部件每次更
个不同类型部件故障和运维组资源不足的情况
换后的状态变化：
下，由于发电机维护时间少于齿轮箱维护时间，优 j j
ì X i ( t )= X s （21）
先对发电机进行维护，剩余运维组资源对齿轮箱 í X s = 0
j
î
进行维护。 式 中 X i ( t )—— 部 件 j 在 t 时 刻 的 状 态 值 ，
j
j
根据部件 j 的备件库存约束，可以获得满足维 X i ( t )= X s ——部件 j 更换后的状态由选用的备
j
j
护约束的部件 j维修台数 Pl j： 件状态 X s 表示，由于选用新备件进行更换，因此