新能源發電設備可靠性影響因素分析

姜興華

摘要：隨著風力并網規模不斷增大，設備故障情況對電力系統可靠性的影響日益嚴重。例如，由于風機是暴露于自然環境下工作的，受到多種自然災害的影響是不可避免的。

關鍵詞：新能源；發電設備；可靠性；影響因素

為了解決常規化石能源的日益枯竭以及環境問題的日益突出問題，清潔、綠色的可再生能源發電規模將不斷擴大，其中風力發電和太陽能具有技術成熟、適宜開發、成本較低等特點，擁有良好的發展前景，被認為是化石能源最重要的替代能源。

1.新能源發電設備可靠性影響因素

1.1天氣影響

假設把天氣分成三個狀態，如正常、惡劣和災變，若能根據實際數據統計得到：正常天氣的持續時間N，惡劣天氣的持續時間S1，災變天氣的持續時間S2，惡劣天氣狀態下出現的故障占總故障次數的比例F1，災變天氣狀態下出現的故障占總故障次數的比例F2，則風電機組的統計平均故障率應為三種天氣下的故障率加權平均之和，權系數為各類天氣條件的持續時間占比，如正常天氣條件下為N/（N+SI+S2）。

1.2環境影響

由于溫度對風機故障率的影響較復雜，而且很多其他影響因素都是通過溫度間接引起風機的停運，因此很難建立溫度與風機故障參數關系的詳細數學模型。

風機的可靠性參數在傳統模型中與外界條件無關，為一個定值。然而風速和風載荷對于風機葉片等元件影響很大，而且該類元件故障比例也較高，所以需在風機故障停運模型中引入風載荷的影響。風機所受載荷與適時風速成正相關，隨著風載荷的增大，故障率也會隨之升高。風機所受風載荷主要是由風速、重力、控制引起，由于控制方式未知，文章將不考慮控制方式對于載荷的影響，相關文獻提出了風機載荷與風壓成線性關系，風壓與風速成二次關系。

2.提高發電設備可靠性的方法

2.1從可靠性設計抓起

發電設備的可靠性是通過設計、制造直至使用各階段的共同努力才得以保證的，“設計”奠定產品可靠性的基礎，“制造”實現產品可靠性設計目標。“使用”則驗證和維持產品的可靠性水平。任一環節的疏忽都會影響發電設備的可靠性水平，尤其是設計階段的可靠性保證更為重要。因為若在設計階段留下不可靠隱患，到了制造和使用階段發現后再設法補救或返工，將要付出成倍的代價。發電設備制造行業目前采用的設計方法屬于傳統的“規范設計”，可以判斷部件或系統的設計是否安全，但給不出產品設計的可靠性指標。

2.2認真采集和分析可靠性數據

（1）數據的采集。可靠性數據的收集就是記錄設備的開機與停機時間，部件更換的壽命小時，維護條件和使用條件，以及相對應的故障內容等等。為了減少片面性，對于設備的范圍、故障的定義、使用條件、時間的記錄和計算程序等內容都要詳盡。由技術部門制定統一的數據采集格式表，由班組逐項填寫，然后定期收回存入微機匯總，以供分析。運用此法運作，需要的專職人員較少，費用低廉，但是很容易造成數據不全、漏項，數據不準確等缺點。也可設專職記錄員，進行專業管理。

（2）恰當的數據分析。可靠性數據的采集是為可靠性分析提供依據，所以必須有利于設備可靠性的分析判斷。運用統計的方法進行分析，可以從大量的數據中找出其規律性，為設備的維修、更新改造提供理論依據。機組的可靠性狀況在機組運行中具有舉足輕重的作用，只有熟悉設備狀況，做出決策，制定相應的使用和維護方案，做好機組的工況監測、故障診斷、故障分析等工作，能建立現代化的生產管理模式，搞好設備的可靠性管理。

2.3推廣故障診斷技術

隨著科學技術的發展，發電設備的故障診斷技術越來越引起制造廠和電廠的重視。人們希望通過對發電設備的某些現場參量的監測和分析，及時正確地把設備的故障診斷出來，并盡快采取措施來防止設備的損壞和事故的擴大，以減少經濟損失。發電設備故障診斷的主要步驟為：（1）監測設備狀態的特征信號。（2）從所監測的特征信號中提取征兆，有時特征信號本身也可作為征兆。（3）根據征兆和其他診斷信息來識別設備的狀態，完成故障診斷。按診斷的目的要求分類，發電設備的故障診斷技術可分為：靜態診斷和離線診斷、直接診斷和間接診斷、在線診斷和離線診斷、常規診斷和特殊診斷。按診斷的物理參數分類，發電設備的故障診斷技術可分為：振動診斷、聲學診斷、熱力參數診斷、電氣參數診斷、化學診斷等。

故障診斷技術為設備實現狀態檢修提供重要依據，設備狀態檢修是檢修管理走向科學化的必然趨勢，也是提高設備可靠性的重要措施。通過設備性能監測和診斷，科學地制定檢修策略，合理地確定檢修間隔和工期，能有效提高設備的可用系數。繼續推行狀態檢修，完善檢測手段，健全管理制度和技術標準擴大納入狀態檢修的設備范圍，普遍建立狀態檢修技術支持和設備數據庫，形成以狀態檢修、計劃檢修和故障檢修相結合的優化檢修新體制是我們的目標。

2.4加強設備可靠性管理

今后應不斷健全和完善運行監控、故障診斷、設備壽命管理、預防維修、超期服役等專家系統，提高發電設備的運行可靠性水平。每臺機組都有本身的突出問題，提高機組可靠性的工作貫穿在生產活動全過程，大小修和技術改造項目的確定都要把提高可靠性和安全性放在第一位。企業可靠性工作一般先從發電設備的可靠性摸底人手，在全面了解現有產品的可靠性水平、可靠性薄弱環節和故障模式的基礎上，通過采取可靠性改進措施來消除可靠性的薄弱環節和各種故障模式，不斷提高產品的可靠性。

3.結語

隨著經濟的發展，人們對供電質量的要求越來越高；同時，為了提高自身的市場競爭力，發電設備可靠性越來越被發電企業所重視。可靠性是衡量發電設備質量的重要指標，發電設備損壞后會造成巨大的經濟損失，后果嚴重，因此對新能源發電設備可靠性進行分析研究意義重大。