為避免使用化石燃料并尋求新的電源，開發(fā)海上風電已經(jīng)成為目前全球能源產(chǎn)業(yè)需要迫切解決的問題。英國風力資源豐富且海上風電場對環(huán)境影響較小，因此作為幾個主要國家之一，英國正在大力發(fā)展海上風電技術。
然而，為了開發(fā)海上風電必須解決一些重要的工程技術問題。這些問題主要圍繞在如何能以與傳統(tǒng)發(fā)電相競爭的單位成本捕獲風能實現(xiàn)發(fā)電。這取決于海上風電場中風電機組的可靠性、可利用率以及壽命。通過經(jīng)濟高效的維護確保風電機組可利用率與壽命是降低海上風電壽命周期成本并推進這項新技術進一步發(fā)展的關鍵。
《海上風電機組可靠性、可利用率及維護》一書旨在對這些問題進行論述，并為風電生產(chǎn)商、開發(fā)商以及運營商展示惡劣環(huán)境中的海上風電機組的運行與維護的狀況。在此基礎上，進一步建議如何能夠通過維護降低海上風電機組壽命周期成本。
譯者序
原書前言
致謝
術語表
縮略語表
1章 海上風電發(fā)展概述1
1.1風電的發(fā)展1
1.2大型風電場 4
1.3首批海上風電建設5
1.4北歐海上風電6
1.4.1概述6
1.4.2波羅的海8
1.4.3英國海域8
1.5世界其他地方的海上風電 10
1.5.1美國10
1.5.2亞洲10
1.6海上風電技術與經(jīng)濟 11
1.6.1專業(yè)術語11
1.6.2安裝成本13
1.6.3發(fā)電成本13
1.6.4運維成本15
1.6.5可靠性、可利用率以及維護對發(fā)電成本的影響16
1.6.6歷史工作16
1.7任務分工 17
1.7.1概述17
1.7.2管理者17
1.7.3投資者17
1.7.4認證機構與擔保人17
1.7.5開發(fā)商18
1.7.6原始設備生產(chǎn)商18
1.7.7運營商與資產(chǎn)經(jīng)理18
1.7.8維護公司18
1.8小結 19
1.9參考文獻 20
2章 海上風電機組相關的可靠性理論21
2.1引言21
2.2基本定義21
2.3隨機變量及連續(xù)變量22
2.4可靠性理論23
2.4.1可靠性函數(shù)23
2.4.2可靠性函數(shù)計算示例24
2.4.3故障率不變時的可靠性分析25
2.4.4點過程26
2.4.5非齊次泊松過程27
2.4.6冪律過程28
2.4.7測試總時長28
2.5可靠性框圖30
2.5.1綜述30
2.5.2串聯(lián)系統(tǒng)30
2.5.3并聯(lián)系統(tǒng)30
2.6小結31
2.7參考文獻31
3章 實際風電機組的可靠性32
3.1引言32
3.2典型風電機組結構及主要部件33
3.3可靠性數(shù)據(jù)采集33
3.4風電機組分類34
3.5故障定位、故障模式、根本原因及故障原理34
3.6可靠性實際數(shù)據(jù)35
3.7數(shù)據(jù)對比分析36
3.8已知可靠性相關內(nèi)容38
3.9已知故障模式39
3.10故障模式與根本原因間的聯(lián)系40
3.11小結41
3.12參考文獻42
4章 風電機組結構對可靠性的影響43
4.1現(xiàn)代風電機組的結構43
4.2風電機組結構的分類45
4.2.1概述45
4.2.2不同概念與結構45
4.2.3各種子部件46
4.2.4運行經(jīng)驗47
4.2.5子部件的工業(yè)可靠性數(shù)據(jù)47
4.3恒定故障率下的可靠性分析48
4.4不同風電機組結構的分析49
4.4.1不同風電機組結構的比較49
4.4.2子部件的可靠性51
4.4.2.1概述51
4.4.2.2發(fā)電機51
4.4.2.3齒輪箱54
4.4.2.4變流器54
4.5現(xiàn)有不同風電機組結構的評估57
4.6各種新型風電機組結構58
4.7小結60
4.8參考文獻61
5章針對提高可利用率的風電機組設計與測試62
5.1引言62
5.2提高可靠性的方法62
5.2.1可靠性結果與未來的風電機組62
5.2.2設計63
5.2.3測試64
5.2.4監(jiān)測與運維64
5.3設計技術64
5.3.1風電機組設計概念64
5.3.2風電場設計與配置65
5.3.3檢查設計法66
5.3.4故障模式與效應分析以及故障模式-效應-危險度分析67
5.3.5集成設計技術72
5.4測試技術73
5.4.1引言73
5.4.2加速壽命測試74
5.4.3子部件測試74
5.4.4原型機與驅(qū)動系統(tǒng)測試75
5.4.5海上環(huán)境測試76
5.4.6產(chǎn)品測試76
5.4.7試運行78
5.5從高可靠性到高可利用率79
5.5.1可靠性與可利用率的關系79
5.5.2海上環(huán)境79
5.5.3故障的發(fā)現(xiàn)與解釋79
5.5.4預防維修與改善維修80
5.5.5全壽命資產(chǎn)管理80
5.6小結80
5.7參考文獻81
6章 可靠性對海上風電機組可利用率的影響83
6.1歐洲早期海上風電場的經(jīng)驗83
6.1.1丹麥Horns Rev 1期風電場83
6.1.2英國一階段建設的海上風電場84
6.1.3荷蘭Egmond aan Zee風電場86
6.2海上風電場運行的經(jīng)驗87
6.2.1概述87
6.2.2環(huán)境88
6.2.3海上風電場的可達性89
6.2.4海上低壓、中壓與高壓電網(wǎng)91
6.2.4.1變電站91
6.2.4.2集線電纜91
6.2.4.3輸出電纜91
6.2.5其他的英國一階段風電場91
6.2.6試運行92
6.2.7運維的規(guī)劃92
6.3小結93
6.4參考文獻93
7章 風電機組狀態(tài)監(jiān)測94
7.1概述94
7.2數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控（SCADA）系統(tǒng)95
7.2.1為什么采用SCADA系統(tǒng)95
7.2.2信號與警報95
7.2.3SCADA系統(tǒng)的價值與成本95
7.3狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)98
7.3.1為什么采用狀態(tài)監(jiān)測技術98
7.3.2各種狀態(tài)監(jiān)測技術98
7.3.2.1振動98
7.3.2.2油殘渣99
7.3.2.3應變100
7.3.2.4電氣101
7.3.3狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的價值與成本102
7.4SCADA與狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的成功應用102
7.4.1概述102
7.4.2SCADA系統(tǒng)的成功應用103
7.4.3狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的成功應用107
7.5數(shù)據(jù)集成114
7.5.1多參數(shù)監(jiān)測114
7.5.2系統(tǒng)架構115
7.5.3英國能源技術局項目115
7.6小結115
7.7參考文獻115
8章 海上風電機組的維護117
8.1人員與培訓117
8.2維護方法118
8.3備件118
8.4天氣因素119
8.5運輸和物流119
8.5.1遠距離海上運輸119
8.5.2無準入系統(tǒng)的船只121
8.5.3有準入系統(tǒng)的船只122
8.5.4直升機124
8.5.5固定式裝置126
8.5.6移動自升式裝置127
8.5.7小結128
8.6海上風電場維護數(shù)據(jù)管理129
8.6.1數(shù)據(jù)來源與獲取129
8.6.2海上風電場信息管理系統(tǒng)130
8.6.2.1架構、數(shù)據(jù)流與風電場130
8.6.2.2健康監(jiān)測131
8.6.2.3資產(chǎn)管理132
8.6.2.4運行管理134
8.6.2.5維護管理135
8.6.2.6現(xiàn)場維護136
8.6.2.7信息管理137
8.6.3完整的海上風電場信息管理系統(tǒng)137
8.7小結：面向集成維護的策略139
8.8參考文獻139
9章 結論140
9.1收集數(shù)據(jù)140
9.2運維方案的規(guī)劃：基于可靠性的維護與基于狀態(tài)的維護142
9.3資產(chǎn)管理142
9.4考慮可靠性與可利用率的風電場設計143
9.5海上風力發(fā)電成本的預期143
9.6認證、安全與生產(chǎn)143
9.7未來的展望144
9.8參考文獻144
10章 附錄1：風力發(fā)電機的發(fā)展歷程145
11章 附錄2：風電工業(yè)可靠性數(shù)據(jù)收集157
11.1引言157
11.1.1背景157
11.1.2以前的方法158
11.2風電機組分類方法的標準化158
11.2.1引言158
11.2.2分類的指導原則158
11.2.3分類體系的結構160
11.3收集風電機組可靠性數(shù)據(jù)的標準化方法161
11.4記錄停機事件的標準化方法164
11.5記錄故障事件的標準化方法164
11.5.1故障命名164
11.5.2故障記錄165
11.5.3故障位置165
11.6風電機組分類詳細列表165
11.7風電機組故障命名詳細列表171
11.8參考文獻173
12章 附錄3:WMEP運行人員報告表174
13章 附錄4:商用風電機組SCADA系統(tǒng)175
13.1引言175
13.2SCADA數(shù)據(jù)175
13.3商用SCADA數(shù)據(jù)分析工具175
13.4小結178
13.5參考文獻179
14章 附錄5:商用風電機組狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)180
14.1引言180
14.2風電機組可靠性180
14.3風電機組監(jiān)測181
14.4商用狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)183
14.5未來的風電機組狀態(tài)監(jiān)測191
14.6小結192
14.7參考文獻192
15章 附錄6：天氣對海上風電可靠性
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