新能源发电设备可靠性影响因素分析

摘要：随着风力并网规模不断增大，设备故障情况对电力系统可靠性的影响日益严重。例如，由于风机是暴露于自然环境下工作的，受到多种自然灾害的影响是不可避免的。

关键词：新能源；发电设备；可靠性；影响因素

为了解决常规化石能源的日益枯竭以及环境问题的日益突出问题，清洁、绿色的可再生能源发电规模将不断扩大，其中风力发电和太阳能具有技术成熟、适宜开发、成本较低等特点，拥有良好的发展前景，被认为是化石能源最重要的替代能源。

1.新能源发电设备可靠性影响因素

1.1天气影响

假设把天气分成三个状态，如正常、恶劣和灾变，若能根据实际数据统计得到：正常天气的持续时间N，恶劣天气的持续时间S1，灾变天气的持续时间S2，恶劣天气状态下出现的故障占总故障次数的比例F1，灾变天气状态下出现的故障占总故障次数的比例F2，则风电机组的统计平均故障率应为三种天气下的故障率加权平均之和，权系数为各类天气条件的持续时间占比，如正常天气条件下为N/（N+SI+S2）。

1.2环境影响

由于温度对风机故障率的影响较复杂，而且很多其他影响因素都是通过温度间接引起风机的停运，因此很难建立温度与风机故障参数关系的详细数学模型。

风机的可靠性参数在传统模型中与外界条件无关，为一个定值。然而风速和风载荷对于风机叶片等元件影响很大，而且该类元件故障比例也较高，所以需在风机故障停运模型中引入风载荷的影响。风机所受载荷与适时风速成正相关，随着风载荷的增大，故障率也会随之升高。风机所受风载荷主要是由风速、重力、控制引起，由于控制方式未知，文章将不考虑控制方式对于载荷的影响，相关文献提出了风机载荷与风压成线性关系，风压与风速成二次关系。

2.提高发电设备可靠性的方法

2.1从可靠性设计抓起

发电设备的可靠性是通过设计、制造直至使用各阶段的共同努力才得以保证的，“设计”奠定产品可靠性的基础，“制造”实现产品可靠性设计目标。“使用”则验证和维持产品的可靠性水平。任一环节的疏忽都会影响发电设备的可靠性水平，尤其是设计阶段的可靠性保证更为重要。因为若在设计阶段留下不可靠隐患，到了制造和使用阶段发现后再设法补救或返工，将要付出成倍的代价。发电设备制造行业目前采用的设计方法属于传统的“规范设计”，可以判断部件或系统的设计是否安全，但给不出产品设计的可靠性指标。

2.2认真采集和分析可靠性数据

（1）数据的采集。可靠性数据的收集就是记录设备的开机与停机时间，部件更换的寿命小时，维护条件和使用条件，以及相对应的故障内容等等。为了减少片面性，对于设备的范围、故障的定义、使用条件、时间的记录和计算程序等内容都要详尽。由技术部门制定统一的数据采集格式表，由班组逐项填写，然后定期收回存入微机汇总，以供分析。运用此法运作，需要的专职人员较少，费用低廉，但是很容易造成数据不全、漏项，数据不准确等缺点。也可设专职记录员，进行专业管理。

（2）恰当的数据分析。可靠性数据的采集是为可靠性分析提供依据，所以必须有利于设备可靠性的分析判断。运用统计的方法进行分析，可以从大量的数据中找出其规律性，为设备的维修、更新改造提供理论依据。机组的可靠性状况在机组运行中具有举足轻重的作用，只有熟悉设备状况，做出决策，制定相应的使用和维护方案，做好机组的工况监测、故障诊断、故障分析等工作，能建立现代化的生产管理模式，搞好设备的可靠性管理。

2.3推广故障诊断技术

随着科学技术的发展，发电设备的故障诊断技术越来越引起制造厂和电厂的重视。人们希望通过对发电设备的某些现场参量的监测和分析，及时正确地把设备的故障诊断出来，并尽快采取措施来防止设备的损坏和事故的扩大，以减少经济损失。发电设备故障诊断的主要步骤为：（1）监测设备状态的特征信号。（2）从所监测的特征信号中提取征兆，有时特征信号本身也可作为征兆。（3）根据征兆和其他诊断信息来识别设备的状态，完成故障诊断。按诊断的目的要求分类，发电设备的故障诊断技术可分为：静态诊断和离线诊断、直接诊断和间接诊断、在线诊断和离线诊断、常规诊断和特殊诊断。按诊断的物理参数分类，发电设备的故障诊断技术可分为：振动诊断、声学诊断、热力参数诊断、电气参数诊断、化学诊断等。

故障诊断技术为设备实现状态检修提供重要依据，设备状态检修是检修管理走向科学化的必然趋势，也是提高设备可靠性的重要措施。通过设备性能监测和诊断，科学地制定检修策略，合理地确定检修间隔和工期，能有效提高设备的可用系数。继续推行状态检修，完善检测手段，健全管理制度和技术标准扩大纳入钐检修的设备范围，普遍建立状态检修技术支持和设备数据库，形成以状态检修、计划检修和故障检修相结合的优化检修新体制是我们的目标。

2.4加强设备可靠性管理

今后应不断健全和完善运行监控、故障诊断、设备寿命管理、预防维修、超期服役等专家系统，提高发电设备的运行可靠性水平。每台机组都有本身的突出问题，提高机组可靠性的工作贯穿在生产活动全过程，大小修和技术改造项目的确定都要把提高可靠性和安全性放在第一位。企业可靠性工作一般先从发电设备的可靠性摸底人手，在全面了解现有产品的可靠性水平、可靠性薄弱环节和故障模式的基础上，通过采取可靠性改进措施来消除可靠性的薄弱环节和各种故障模式，不断提高产品的可靠性。

3.结语

随着经济的发展，人们对供电质量的要求越来越高；同时，为了提高自身的市场竞争力，发电设备可靠性越来越被发电企业所重视。可靠性是衡量发电设备质量的重要指标，发电设备损坏后会造成巨大的经济损失，后果严重，因此对新能源发电设备可靠性进行分析研究意义重大。