[发明专利]基于元件-系统分级优化的光伏电站维护策略

说明书

本发明公开了一种基于元件‑系统分级优化的光伏电站维护策略，包括以下步骤：先根据马尔科夫链对各个元件进行状态预测，根据状态预测结果计算元件故障风险损失，在元件级优化阶段依据平均维护费用分析，确定每个元件最经济的预防性维修时间和接近最优维修时间，得到每个元件的维修策略集合。在系统级优化阶段，依据元件之间的维修费用相关性与结构依赖性计算元件共同维修的时间阈值，确定系统最优维修策略。本发明使各个元件之间的维护相互协调，从而最大限度地节省维修费用和减少系统停机损失。

技术领域

本发明涉及光伏电站的维护策略分析，具体是根据光伏电站各个元件故障率进行状态预测，再对维护费用进行优化，从而经济合理的安排光伏电站的维修计划。

背景技术

太阳能作为一种可再生能源，越来越受到重视，光伏发电的装机容量在逐年递增。但是光伏发电也存在明显的缺陷和不足，比如随机性和不稳定性，加之光伏电站运行条件恶劣，使得光伏电站各元件故障频发。所以，为光伏电站安排经济合理的维护策略有很大的研究价值。

光伏电站的维修策略主要包含事后维修和预防性维修两种方式：事后维修是指当系统或元件发生故障后再进行维修的方式，其目的是恢复系统或部件原有的功能属性，但是事后维修会造成元件或系统故障停机，降低系统的可靠性；预防性维修是指当系统或部件已经工作较长时间，在预定的时间进行维修，防止元件发生故障，避免停机损失，但是预防性维修存在过修或欠修的情况，导致维修费用昂贵。国内外研究学者对多元件系统的维修原理进行了大量研究。其中，赵洪山等人在中国电机工程学报，2016，36(3)：701-708.“考虑不完全维修的风电机组状态-机会维修策略”提出了状态-机会维修策略，根据元件的可靠度函数，确定机会维修和状态维修的阈值，从而合理安排元件是否共同维修，节省维修成本；刘璐洁等人在中国电机工程学报，2016，36(21)：5732-5740.“基于可靠性和维修优先级的海上风电机组预防性维护策略优化”中，将维护的等待时间进行分类，考虑维护等待时间对元件和风电机组可靠性更新的影响，以维护期单位成本最低为准则优化运维策略；苏永新等在电工技术学报，2015，30(22)：190-198.“海上风电场疲劳分布与有功功率统一控制”中提出了研究了考虑随机故障的机会维修，通过优化系统各部件预防性维修役龄和机会维修役龄，使系统的维修费用最少。以上分析方法维修时间的确定一般都是基于元件运行状态，分析元件可靠性以确定是否进行状态维修或机会维修，在此基础上才考虑优化维修策略的总费用。这种方法确定的维修时间可以保证元件的可靠性，但不一定是每个元件最经济的维护方案。

发明内容

本发明的目的针对现有技术的不足，提出了一种基于元件-系统分级优化的光伏电站维护策略分析方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

本发明采用下述技术方案：

一种基于元件-系统分级优化的光伏电站维护策略分析方法，包括以下步骤：

步骤1：利用平均无故障工作时间MTBF(Mean time between failure)可以计算出光伏电站各个元件的故障率λ，计算式如式(1)所示。

步骤2：光伏电站中直流汇流箱、逆变器、箱式三绕组变压器均视为两状态元件，状态集合由故障停运和正常运行两种状态组成。在状态1下，元件正常运行，完成预设功能，状态0情况下，元件发生故障导致停运，状态集合S＝{1，0}，对应的状态信息η_i分别为100％和0％。

根据式(1)计算得到的元件故障率λ，获得两状态元件状态转移矩阵P如式(2)所示：