【管理资料】海上风电场电气系统优化设计与运行汇编
海上风电项目的运维与维护计划编制与实施方法
海上风电项目的运维与维护计划编制与实施方法随着可再生能源的迅速发展，海上风电成为了当前清洁能源领域的热门项目之一。
海上风电项目的运维与维护是确保其可持续运营和发电效率的关键环节。
本文将介绍海上风电项目的运维与维护计划的编制与实施方法。
一、运维与维护的重要性海上风电项目的运维与维护是确保风力发电机组能够持续稳定工作的关键环节。
通过定期检查、维修和预防性维护，可以提高风力发电机组的可靠性和在运动期间产生的能量量。
运维与维护的重要性体现在以下几个方面：1. 确保安全运营：海上风电场面临的环境条件更加恶劣，复杂的海上环境对风力发电机组的稳定性和可靠性提出了更高的要求。
运维与维护计划的执行可以及时发现并处理潜在的安全隐患，确保风力发电机组的安全运营。
2. 提高发电效率：海上风电场的投资较高，因此，提高发电效率是项目的核心目标之一。
通过定期的运维与维护，可以确保风力发电机组运行在最佳状态下，有效提高其发电效率。
3. 延长设备寿命：风力发电机组是长期投资项目，其寿命直接关系到项目投资回报的持续性。
运维与维护计划的编制与实施可以及时发现并处理设备故障，延长设备的使用寿命。
二、运维与维护计划编制的关键步骤编制海上风电项目的运维与维护计划需要考虑多个因素，包括设备的特性、环境条件、周期性维护要求等。
以下为运维与维护计划编制的关键步骤：1. 设备调查：对风力发电机组进行全面的设备调查，包括设备类型、参数特性、工作条件等。
同时，还需要考虑到特殊海上环境对设备的影响，如海水腐蚀、大风暴等。
2. 维护需求评估：根据设备的特性和使用情况，评估维护需求。
这包括日常维护、定期维护和预防性维护的频率和内容。
3. 维护策略制定：根据维护需求评估，制定维护策略。
维护策略应该包括对设备的预防性维护、故障维修和紧急维修的具体措施和计划。
4. 维护资源规划：规划维护人员和设备的资源，确保维护计划的顺利执行。
同时，还需要考虑培训维护人员和提供必要的维护设备和工具。
海上风电场中的风力发电机组控制优化
海上风电场中的风力发电机组控制优化在现代能源体系中，风能发电已经成为一种广泛应用的可再生能源，大部分公司或机构已经将风能发电设备集成到其电力生产中。
而海上风电场作为新能源板块的重要组成部分，其技术和管理的要求也更高。
因此，风力发电机组控制优化也就成为了海上风电场业界的着重改进项，以更好地保证风能发电设备的运作效率和维护成本。
在风力发电机组控制优化中，首先要关注的是风机转速、功率输出和电网连接等关键参数的跟踪和调整。
因为这些参数的偏差可能降低风机系统的效能，甚至损坏设备。
因此，需要引入现代自动化控制理论以及监控系统技术。
通过传感器、数据采集以及算法优化控制器，可以实现风电机组的自动调节，保证整个设备的即时响应和最优效果。
一般认为，在风电场中，风机控制分为两个层次。
一个是基于风机控制器的局部控制，它主要控制风机通过调节叶片角度、转速、刹车等关键参数来响应环境条件和优化每个风机单元的效率。
另一个是基于风电场控制系统的全局控制，它考虑了更高层次的网络化和优化问题，保证各个风机单元的协同作业和整个风电场运行的效率。
近年来，伴随大规模海上风电场的快速建设，风电场的可靠性以及更高效率的优化也成为了业界更重视的问题。
由于海上环境和气象条件的不确定性，更强的结构可靠性和鲁棒性、更快的反应速度以及更准确的风速测量等成为了当务之急。
除此之外，在处理海上风电场控制问题时，还有一个重要的话题是故障检测与维修。
故障检测与维修在风电场中可以有效延长风机的寿命并减少维修所需时间。
通过使用机器学习技术，例如神经网络和模型预测算法，可以更准确、更快速地检测异常信号并定位故障点。
同时，可以对检测到的故障重构故障模型，并提供方案对风机进行维修和备件更换。
在总体上，海上风电场中引入控制优化技术可以保证整个风机系统的高效运行，降低维修成本和维护负担。
它也是将来长期可靠运营于更广泛区域的基础，并在致力于应对气候变化的道路上占据着极为重要的位置。
舰船用电系统的配电优化设计
舰船用电系统的配电优化设计随着科学技术的不断进步和电子技术的发展，船舶的电力需求也日益增加。
随之而来的是舰船用电系统的配电优化设计，该系统要能够为不同的设备和系统提供合适的电力，同时还要最大程度地提高电力传输的效率和稳定性。
本文将重点讨论舰船用电系统的配电优化设计，以及在设计过程中可能遇到的问题并提出解决方案。
一．舰船用电系统的原理及组成舰船用电系统主要由以下四个部分组成：配电室、主发电机组、配电柜和配电网。
这四个部分合理分布以保障整个系统运转的安全和稳定。
1. 配电室配电室是船舶的电气中枢，也是将电力接入和分配至其他部分的枢纽。
在配电室中，还需要安装控制电器和仪器，以便进行风险监控和保护。
2. 主发电机组主发电机组是船舶用电系统的核心，它是从燃料发动机或涡轮机的能量转换中获得动力的。
主发电机组需要设计成多段式，以提高电力传输的可靠性。
3. 配电柜配电柜是电气设备的集成功能部件。
配电柜包括主配电柜和从配电柜。
主配电柜的作用是将电能传输至其他装置和系统，而从配电柜可以将电能接入到小规模的设备。
4. 配电网在船舶用电系统中，配电网就相当于人体的循环系统。
它将电力从主发电机组传输到其他部分，并通过传输线路连接配电柜和各个设备。
配电网应该设计得足够良好，以便能够承受各种环境和操作条件下的挑战。
二．配电优化设计的目的配电优化设计的目的是使电力传输更加高效、可靠和安全。
这需要在设计过程中考虑到舰船的特殊环境和外部因素，以确保电力质量的稳定性和连续性。
在这个过程中，需要采用可持续的方法，以节约能源和资源的使用和运营成本。
1. 提高船舶的运行效率和安全性船舶用电系统的配电优化设计将有助于确保船舶在各种操作条件下的稳定运行。
运行效率和安全性主要取决于各个设备和系统的电力质量、稳定性和可靠性。
2. 节省资源和能源使用舰船用电系统的配电优化设计应该能够节约电能的使用和运营成本。
它们可以通过使用效率更高的设备、采用节能的设计策略来实现目标。
风能发电系统的优化设计与运行策略
风能发电系统的优化设计与运行策略随着能源需求的增长和对环境的关注，可再生能源已成为全球能源领域的重点发展方向。
其中，风能作为一种广泛可利用的可再生能源，其发电系统的优化设计和运行策略的研究具有重要意义。
本文将讨论如何优化风能发电系统的设计，并提出一些有效的运行策略。
首先，优化设计风能发电系统应考虑风能资源的分布和条件。
地理位置和气候条件对风能资源具有重要影响。
因此，选择一个适宜的地点是关键。
在确定地点后，应进行详细的风能资源评估，包括测量当地的风速、风向和风能密度等参数。
这些数据可以用于确定风机的布局和选择适当的发电机容量。
其次，优化设计需要考虑风能发电系统的组成部分。
风力发电系统主要由风机、输电系统和电网组成。
在选择风机时，应考虑风机的类型（如水平轴风机或垂直轴风机）、叶片的材料和设计、发电机的类型和容量等因素。
此外，输电系统的设计应确保风电站能够有效地将电能输送到电网。
最后，风能发电系统应与电网相互连接，以确保稳定供电。
除了优化设计，合理的运行策略也对风能发电系统的效率和可靠性有着重要影响。
首先，风能发电系统应采用智能控制技术，以跟踪和适应风速的变化。
通过实时监测风速、风向和其他参数，自动调整风机的角度和转速，可以最大程度地提高能量利用率。
其次，定期的维护和检修是确保风能发电系统持续运行的关键。
定期检查风机的性能，并修复任何故障或损坏，可以提高系统的可靠性和寿命。
此外，可以利用预测模型和数据分析技术来优化风能发电系统的运行计划。
根据天气预报和历史数据，可以预测未来的风能资源，并相应地安排风机的运行计划，以最大化风能的捕获和发电。
同时，考虑到风能发电系统的环境影响也是优化设计和运行策略必须重要考虑的因素。
风能发电系统的建设可能对动植物的迁徙、栖息地和声音环境等产生一定影响。
因此，在选择风电站的地点时，必须进行环境影响评估，并采取相应的保护措施。
此外，在运行过程中，应注意减少噪音和防止鸟类等动物与风机发生碰撞。
海上风力发电机组的电气基础设施以及运输、安装和维护教材
16
海上风力发电机的安装
• 离岸风力发电机的安装相对于岸上安装难度更高，可通过千斤顶驳船或浮吊 船完成。它们之中的选择取决于水的深度，以及起吊机的能力和驳船的载重 量。起吊机应具备提升风力发电机主要部件（如塔架、机舱、叶轮等）的能 力，其吊钩提升高度应大于机舱的尺寸，确保塔架和风力发电机装配的安装。 现有的浮吊船大多不是特意为海上风力发电场的风力发电机组安装而设计制 造的。对于大型海上风力发电场，当风力发电机组超过50台时，可以通过使 用安装驳船来控制建设周期（即控制成本），以确保完成建设任务。 目前，安装过程一般分成两个部分。首先基础的安装，然后是风力发电机组 在基础上的安装。通常风力发电机组先在陆上装配完整，如先安装好塔架、 机舱和桨叶各部分，再将其运输到海上安装在支撑基础上。另外一种是把塔 架先安装在基础上，然后运输机舱、风轮到现场进行安装；如在丹麦 Middelgrunden海上风力发电场的建设过程中,首先是塔架部分的预安装并运送 至革础所在处，控制面板、配电盘和变压器在运输和升降过程中被置于塔架 的底部。 所有的安装工作受限于天气条件，不可避免地会遇到天气不理想或不能开工 时段。将风力机运输到风大浪急的海面，即使在浪高略超过Im时，停泊维修 船都十分困难，其结果是为了很小的故障而不得不等待很长的时间（这些故 障在陆地上只需几小时就可解决）。在天气相对平静的夏季，风速和海浪高 度基本处于安全限内，选择此时安排风力发电机安装工作可以缩短工程周期。
2017/11/3
海上变电站的设计指导原则
• • • • • 一般装2台主变并以隔火墙隔离; 主变容量需根据风场容量优化; 开关设备所在区域通风良好; 隔层空间设计充分考虑海底电缆安装的需要。 紧急备用电源完全独立，在事故情况下可接近，可控制， 可靠; • 柴油机或加热器远离危险区域，适当隔离; • 紧急备用电源不受水灾，火灾或主系统事故的影响，维持 其完整性; • 持续电源及电池系统应该与紧急备用电源隔离，不受影响。
海上风电场的运维模式与技术
海上风电场的运维模式与技术1. 引言1.1 海上风电场的意义海上风电场作为清洁能源的重要组成部分，具有重要的意义和作用。
海上风电场可以有效利用海上风能资源，实现清洁能源的高效开发利用，减少对传统化石能源的依赖，有助于减少温室气体排放，保护环境。
海上风电场的建设和运营可以促进相关产业链的发展，推动技术创新和转型升级，为经济发展注入新的动力。
海上风电场可以实现能源供应的多元化，提高能源安全性，减少能源的垄断性，为能源结构优化提供支持。
海上风电场的意义不仅在于提供清洁可再生能源，还在于带来环境保护、产业发展、经济增长等多重效益。
在未来的发展中，海上风电场将继续扮演重要角色，为可持续发展做出积极贡献。
1.2 海上风电场的发展现状据统计数据显示，欧洲是目前全球海上风电场的主要市场。
丹麦、德国、英国等国家在海上风电场建设方面处于领先地位，拥有成熟的技术和丰富的经验。
北美和亚太地区也开始逐步发展海上风电场，特别是中国、日本等国家在海上风电场建设方面取得了一定的进展。
除了传统的固定式海上风电场，近年来，浮式海上风电场逐渐成为一个新的发展趋势。
浮式风电技术的不断创新和发展，使得在深水海域中也能够布设风电设备，为海上风电场的开发提供了更多可能性。
海上风电场的发展呈现出快速增长的趋势，各国在技术研发、政策支持等方面不断加大力度，海上风电场将逐渐成为未来清洁能源的主要来源之一。
2. 正文2.1 传统海上风电场的运维模式1. 船舶巡检：传统海上风电场需要定期派遣巡检船舶进行风机、塔基和海缆等设备的巡视检查，以确保设备的正常运转和安全性。
2. 人工维修：传统海上风电场的运维模式依赖于人工维修，当设备出现故障或需要维护时，需要专业的维修人员上岗进行维修工作。
3. 数据监控：海上风电场通常配备有实时监控系统，可以监测风机的运行状态、发电量以及设备的健康状况，及时发现问题并采取措施。
4. 紧急应急处理：传统海上风电场为了应对突发情况，通常会备有一套严密的应急预案，并定期进行演练，以保障设备和人员的安全。
风力发电场的电气系统设计与优化
风力发电场的电气系统设计与优化摘要：随着我国科研水平的提高，新技术不断取得突破，部分领域已赶上国际先进水平。
不过，与一些发达国家相比，我国的智能化研发水平还有待提高，部分智能化产品还处于试验阶段。
因此，需要进一步推进风电智能化研发和生产，构建科学的风电模型，充分发挥智能系统在风电设备中的作用；实时收集智能装备在实际项目中的使用情况，反馈存在的不足和问题，并进一步进行修正、改进，使风能智能装备的整体工作效率水平得到全面提升。
关键词：风电场；电力系统；设计与优化1风电场分析所谓风电场是风能资源较好地区的人员、设备和物资的集合，包括风电机组、辅助输变电设备、运维人员和基础建筑设施等。
在风电场中，根据风力的特点，将大量的风力发电机按照一定的规律组成阵列，依靠风力发电机组完成风能向电能的转换，然后依靠输变电设备将其馈入电网。
其建设在于更好地利用风能，这也与风电场本身的特点有关。
风电场风资源丰富，同时，风力发电符合当前的环保要求，改善了当今传统燃煤发电的现状。
考虑到单个风电场机组的风电场容量较小，需要依靠大量风电机组组合形成一个整体分散的风电场，增加发电量。
所需风钟等基于上述风电场的特点，可以保证风力发电的整体效果和质量。
2识别风电设备的健康状态针对风电设备健康状态自动识别问题，多位电网专家和高校讲师进行了卓有成效的探索，提出了许多有效的风电设备健康状态自动识别模型。
起初，人们利用模糊综合评价设计了风电设备健康状况自动识别模型，该模型工作过程简单，易于实现，越复杂，模糊缺陷越明显。
风电设备健康状态报废率高等综合评价技术。
随后，出现了基于人工智能技术的风电设备健康状态自动识别模型，其代表有：小波包神经网络、SOM神经网络、支持向量机等，具有较好的学习能力，可以预测发电设备健康状态国家对风电进行跟踪，获得较好的风电设备健康状态识别结果，已成为风电设备健康状态识别的重要研究工具。
但在实际应用中，该模型存在一定局限性，如支持向量机识别风电设备健康状态效率低，神经网络易受噪声干扰，使得风电识别结果发电设备健康状况不稳定，模型泛化能力较弱。
海上风电场集电系统布局优化论文
海上风电场集电系统布局优化论文摘要：在海上风电场的设计，建设，运营中，不仅仅需要考虑海上风电场建设成本，还需要将后期运营维护费用考虑进来，已达到全生命周期经济效益的最大化。
论文分析了海上集电系统的建设成本、运行损耗费用和故障机会成本的组成和计算方法，建立了评估海上风电场集电系统全生命周期经济成本的评估模型，并提出了综合考虑经济性和可靠性的集电系统优化方法。
0 引言海上风力发电因其相比较于陆地发电的独特优势，近几年来在国内外得到了长足的发展。
虽然目前规模仍然不大，但确是目前被普遍看好的新能源发展方向，预计到2020年，中国海上风电累积装机容量将达到，占到风电装机总容量的30%以上。
海上风电场集电系统用于将风电场各台风力发电机发出的电能汇集到海上升压站，以便将电压进一步升高之后使电能输送到岸上并入电网。
国外的建设经验表明，集电系统的设备投资超过海上风电场总投资的5%，从建设成本角度优化集电系统的布局对降低风电场的建设成本就有着重要意义。
由于恶劣的工作环境，海上风电场每年因为集电系统的设备故障造成的发电损失也十分可观，如采用传统放射形拓扑的集电系统因故障损失的电量即其故障机会成本可能占到该风电场预计发电能力的10%以上，这样，集电系统的可靠性就成为优化集电系统布局所必须考虑的一个因素。
近年来，针对于海上风电场集电系统布局的优化方法的研究，国内外取得了许多成果，论文[1]提出了以集电系统中压海底电缆总长度最小为目标的集电系统优化方法；论文[2]应用模糊聚类和图论的方法提出了使得集电系统电气设备投资最小的优化方法；论文[3]采用混合遗传和免疫算法提出了使海上风电场集电系统电气设备投资和运行损耗最小的优化方法。
但是这些方法在对集电系统布局优化过程中都没有将集电系统的可靠性和运行损耗考虑在内。
在集电系统运营期间，由于故障和运行损耗引起的经济损失都是巨大的，需要引起设计和运营方的重视。
本文在已有的集电系统布局优化方法的基础上，综合考虑建设运营期间海上风电场集电系统的经济性和可靠性，提出了全生命周期的集电系统的优化方法。
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海上风电场集电系统优化设计
• 变电站的电气主接线 • 风电场集电系统 • 设备的选择与校验 • 经济性 • 可靠性
5km
大容量低压集电电缆
小 容 量 低 压 集
电 电 缆
5.5km
高压输电电缆
海
陆
上
上
变
变
电
电
站
站
集电系统优化设计-经济性
方案（a） 方案（b）
电缆总投资 （RMB）
99.0086106
（08ZZ92）
国外海上风电发展概况
• 欧洲海上风电发展迅速，成为新能源发展的重要风向。 • Offshore wind could be the next wave in U.S.
国外海上风电发展概况
• 瑞典 Gotland Island 2.5MW • 西班牙Puerto de Bilbao 10MW • 丹麦Horn Rev160MW • 英国Beatrice 1000MW（规划中）
• 海上风电场容量可媲美传统火电机组。 • 海上风电场离岸距离越来越远。
国内海上风电发展概况
• 东海大桥100MW海上风电场(完成建设) • 江苏龙源如东150MW海上风电场（招标） • 江苏东台将建30万千瓦海上风电项目 • 2010年2月，国家能源局、国家海洋局联合下发了《海上
风电开发建设管理暂行办法》 • 我国海上风电开发将进入快速发展时期
风电场并网运行特性
• 对于不同的系统条件，改变风力发电功率， 研究在该系统条件下，风电功率对系统电 压的影响，主要变化的系统条件有：
1)并网电压等级 2)母线负荷（包括负荷水平和功率因数） 3)系统等值阻抗 4)风电厂并网距离
1.并网电压等级不同时的影响
124 U(KV) 123
122
121
120
119
118
117
116
115
0
2
110kv并网时不同负荷水平110KV母线电压的变化
究
大规模太阳能与风力发电系统监控 及优化技术研究
风力发电并网运行性能及对电网影 响的研究
项目来源（编号）
国家自然科学基金项目 （50807035）
上海市重大科技攻关项目子课题 (08DZ1200604)
2008年度上海市浦江人才计划
上海市重点科技攻关项目 (071605123)
上海市教委科技创新计划重点项 目
0.143430818
0.092609862
0.567871644 26
0.590563786 24
0.566271597 26
4974.555603
5173.338762
4960.539192
• 集电系统拓扑形式影响海上风电场可靠性。 • 海上风电场可靠性主要受风能资源影响。
风电场并网运行特性
220kV系统短路容量：5151MVA ； 220/121/38.5kV主变压器容量： 180MVA ； 35kV侧负荷为50MVA； 110kV侧负荷68MVA ，功率因数 0.9； 风电场距离7km； 风电场变压器取110/10.5kV； 风力发电机功率因数为1 风电场容量：10*2MW
海上风电场特点
• 风电场容量大（10万kW级）——大容量并网 • 距离海岸远（10km），35kV及110kV（国内暂无220kV及以上海缆） • 输电网络基本采用电缆线路 • 例：
东海大桥海上风电场102MW 离岸距离：10-13km 全海底电缆线路（场内35kV） 110kV并网
• 海上风电场集电系统优化设计 • 海上风电场并网运行 • 电缆线路
上海市电力公司重点科技项目 (H2005-57)
中国－欧盟能源合作项目 （EEP-PMU/CN/126077/RE002）
风电项目组 |项目
主要项目名称
风力发电并网系统暂态电压稳定非 线性控制策略研究
东海大桥10万千瓦海上风电场建设 关键技术应用研究－接入系统与运
行维护关键技术研究
多运行方式下的风电混合电力系统 小干扰稳定分析及阻尼改善方法研
0,025 1/y 0,025 1/y 0,025 1/y 0,0667 1/y 0,0131 1/y
S2
S3
MTTR 220 - 1095 h/y 720-2160 h/y
240 h/y 720-2160 h/y
72 h/y 240 h/y 240 h/y 240 h/y 240 h/y
S4
0.095957272
88.1926106
• 不同的连接方式的经济性不相同。
• 4个海上变电站 • 12~13台风机一
串
• 大型海上风电场手动优化较困难。
集电系统优化设计-可靠性
• 集电系统接线形式
拓扑形式 、电气设备故障率 、 修复率
• 风能特性
风机功率曲线 、 风速分布图
• 海上风电场集电系统优化中还需考虑原有 及规划中天然气管道，通信电缆管道等。
海上风电场风机、变电场电气关 键技术研究
节约型上海电网规划技术研究
风力发电机组的并网运行分析研 究
海上风电场可行性研究
项目来源（编号）
上海市重点科技攻关项目 (061612040)
上海市科委青年科技启明星计划 (01QF14026)
上海市重点科技攻关项目 (06DZ12204)
上海市重点科技攻关项目 (052312003)
等效停运率（考虑风能） EFOR
等效容量（MW） Equivalent capacity
年停运小时数（h） E
S1 0.089817447 0.564936835
24
4948.846679
Failure rate 0,99 - 1,0,0094 - 0,015 1/y/km
Wind Turbine
Internal Grid
Cables
Tower cable
Connector to shore
Platform breaker
MV breaker
Equipment
MW switch
LV contactor
Nacelle transformer
电源点 sources
等效停运率（不考虑风能） EFOR
海上风电场电气系统优化设计与 运行
学校概况 |风电相关
• 教学
风力发电专业 学生：200人，专业教师：10人
• 研究
风力发电项目组 教授 : 3人，副教授: 5人 讲师 ：5人， 研究生: 若干
风电项目组 |完成项目
主要项目名称
MW级风力发电机组控制系统关 键技术研究
大型电力变压器状态监测与故障 诊断技术的研究