新能源發電設備可靠性影響因素分析

王洪超 張海軍

【摘要】相對于石油、煤炭等化石能源而言，新能源有著清潔和可再生的優勢，利用新能源進行發電能有效緩解我國能源緊張的局面，當前隨著新能源并網規模不斷擴大，電力系統受到新能源并網的影響也越來越大。而新能源發電設備的可靠性受到很多影響的影響，如何對這些因素進行控制，一直是新能源發電過程中的一個重要問題，本文以此為出發點，對影響新能源發電設備可靠性的因素進行了深入的分析，以供新能源發電行業人員進行一定的借鑒。

【關鍵詞】新能源;發電設備;可靠性;影響因素

火力發電是我國電能的主要來源，當前隨著煤炭和石油資源的日漸枯竭，積極利用風、太陽能等可再生能源進行發電已經成為社會的一個共識，但是由于新能源自身的特點導致其發電存在一定的間歇性和波動性，使得其在并網的過程當中，會對電網的穩定性造成影響，進而導致新能源發電成本居高不下，在這樣的情況下，為了保證新能源的深入推廣和應用，對影響新能源發電設備可靠性的因素進行分析，對提高電網系統的穩定性來說，有著非常重要的積極意義。

1、分析新能源發電設備可靠性影響因素的重要意義

根據我國第十三個五年計劃中對新能源裝機的要求來看，解決新能源并網問題的關鍵在于提升新能源發電設備的可靠性，過去在對發電設備可靠性的研究當中，多數意見認為設備的故障率是一個常數，是設備元件運行狀態的一個反映，對于外界環境和運行工況的變化對設備可靠性的影響，則未能對其進行充分的考慮[1]。近幾年來，我國惡劣天氣頻發，雷雨、高溫等自然環境因素對新能源發電設備的可靠性造成了嚴重的影響，傳統的設備故障分析方式已經無法滿足新能源發電設備故障率的研究，結合具體情況對影響新能源發電設備可靠性的影響因素進行具體的分析，是當前新能源發電所亟待解決的一個重要課題。在新能源發電中，風力發電有著成本低、技術成熟的優勢，在國內有著良好的應用前景，文章以風力發電設備為主要研究對象，著重對其影響因素進行深入的分析。

2、新能源發電設備可靠性影響因素分析

2.1天氣因素的影響

風電的特點決定了風電機組要在野外運行，屬于暴露型的設備，那么機組周圍的天氣環境注定會對風電機組造成一定的影響，風電機組的可靠性和野外長期的復雜天氣之間的關系十分密切。若是把天氣分為正常天氣、惡劣天氣和災變天氣三種狀態，那么三種天氣狀態下的故障率加權平均之和就是風電機組的平均故障率，其中權系數應當由不同天氣狀況持續時間比例來進行計算，比如說正常天氣條件下的權系數可以根據公式N/（N+S1+S2）來進行計算（N，S1，S2分別是正常天氣、惡劣天氣、災變天氣的持續時間）同理可以分別求得S1與S2的比值。此外，不同天氣狀態下的風電機組故障率存在一定的比例關系，其故障次數占總故障次數的比例同持續時間的比值是正比的關系[2]。根據以上兩個條件，就能通過對不同天氣狀態下，風電機組的故障增量進行計算。

2.2環境因素的影響

在風電機組的故障原因當中，溫度原因最為復雜，這是因為不僅環境溫度會引起風電機組故障，其他因素同樣會引起溫度變化，間接對風機的運行產生影響，這使得在實際的風力發電中，風機故障參數同溫度之間的數學模型無法詳盡的建立起來。

在傳統的模型當中，風電機組的可靠性參數是固定值，和外界的條件沒有關系，但是風速和荷載對風電機組的葉片元件卻有著較大的影響，在實際發電過程中，此類元件也是故障多發的部位，為了更好的對風機故障原因進行分析，將風力荷載引入到風機故障模型當中是非常有必要的。實際上風力荷載不僅受到風速的影響，其同風壓還呈現出線性相關，風壓和風速又是二次相關，風速越大，風機所受到的風力荷載也會越大，風機葉片受力變大，振動增強，其故障率也會隨之提升，最終會導致風機因故障停機[3]。

3、提升新能源發電設備可靠性的方法

3.1優化對風機的設計和研發

風機作為風力發電的主要設備，其可靠性直接影響到新能源對化石能源的替代，關系到風力發電的安全和效益，因此在進行風機設計和研發的時候，應當將可靠性指標放在第一位，對設計和研發方式進行優化，確保風機的質量和運行穩定。設計研發單位應當在先進研發團隊和科研機構的支持下，與設計院、供應商以及研發機構共同進行研發，從而從根本上保障風電機組設計合理、研發可靠、運營安全，提升風電機組的可靠性。華銳風電就曾經通過緊湊型風電機組驅動鏈及載荷分流的先進技術，使得風電機組的穩定性得到了有效的提升，并且已經在實際的應用中取得了相當不錯的成績。

3.2建立全生命周期的維護方案

優化對風機的設計和研發只能保障風電機組出廠的可靠性，要想使得其能夠在復雜的環境中穩定運行，還需要建立全生命周期的維護方案，通過專業的運行維護能有效提升風機運行過程中的穩定性。一方面，成立專門的運行維護部門，為風機的運行提供及時、全面且專業的維護指南，使得其能夠在第一時間對風機所發生的故障進行解決，最大化保障風機的穩定、安全運行。另一方面，通過現代化智能技術的運用，建立風機實時監測系統，對風機的運行進行實時的監控和預警，使得運維部門能夠牢牢掌握風機的實際運行狀況，以及時發現風機故障，采取措施對其進行維護，使得其運維效率得到有效的提升，從根本上保障風機的穩定運行，提升其可靠性。

結語：

綜上所述，隨著當前環境的不斷惡化、化石能源日漸枯竭，我國面臨著嚴重的能源危機，利用新能源發電已經在社會層面上達成共識，而可靠性作為衡量新能源發電質量的一項重要指標，對電網的穩定性有著直接的影響。天氣和環境因素是影響新能源發電設備可靠性的兩個重要因素，應當結合具體的應用情況進行具體的分析，同時要對風機的設計和研發進行優化，建立全生命周期的維護方案，確保風機的穩定運行，切實保障新能源發電設備的可靠性。

參考文獻：

[1]王曉晨，金艷鳴，張晉芳，王曉晨，楊冰.考慮新能源大規模發展的差異化綜合效益評價模型[J].中國電力，2018，51（10）：178-184.

[2]顧瀟，申偉.新能源發電接入及對電網規劃的影響[J].建筑工程技術與設計，2020，（25）：3693.

[3]白愷，宋鵬，刁嘉，等.基于可靠性和發電性能的新能源發電設備狀態評估方法[J].中國電力，2016，49（7）：140-144.