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風能發電系統可恃性 [複製鏈接]

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發表於 2013-6-10 09:18:39 |只看該作者 |正序瀏覽
本帖最後由 hlperng 於 2013-9-15 20:11 編輯

風能發電系統之可恃性相關議題:

  • 系統可用度或RAM模型(availability, reliability and maintainability):發電機系統為可維修系統,因此主要的可恃性因子為系統可用度,目前國際電工委員會國際標準ISO 61400系統有關可用度為第26部,目前規劃擬訂的標準包括:時間為基風力機可用度(IEC 61400-26-1: Time-based availability for wind turbine generating systems),IEC 61400-26-2:產能為基風力機可用度(Production-based availability for wind turbine generating systems), 及風力發電電場可用度(IEC 61400-26-3: time and production based availability for wind power plant) ,主要在提供有關可用度評估所需的各項時間與狀態的名詞定義。
  • 風力機葉片與結構系統:強度應力模型(stress-strength interference, SSI),風場強度為韋伯分佈或瑞雷分佈,使用麥納疲勞(Miner's fatigue rule)或破壞力學(fractural mechanics)計算設計值。(IEC 61400-1, ISO 2394, ISO 4354)
  • 監控通訊:預防維護(preventive maintenance, PM)、條件為基維護(condition-based maintenance, CBM),(IEC 61400-25)
  • 配電系統:電力品質

風能系統可參考使用之可恃性分析技術為IEC 60300-3-1:可恃性分析技術(Analysis Techniques for Dependability),常用的項目包括:
  • 事件樹分析(Event Tree Analysis, ETA),IEC 62502
  • 故障樹分析(Fault Tree Analysis, FTA),IEC 61025
  • 可靠度方塊圖(Reliability Block Diagram, RBD),IEC 62078
  • 馬可夫分析(Markov Analysis),IEC 61165
  • 派崔網分析(Petri Net Analysis)
  • 真值表分析(True Table Analysis)
  • 危害與操作性分析(HAZOP),IEC 61882
  • 應力強度干擾分析(Strength Stress Interference Analysis, SSI),ISO 2394
  • 可靠度統計檢定原理(Reliability Statistical Test Principles),IEC 60300-3-5
  • 可靠度預估(Reliability Prediction),IEC 61709, IEC 62038
  • 失效模式與效應分析(Failure Modes and Effects Anallysis, FMEA),IEC 60812
  • 人員可靠度分析(Human Reliability Analysis, HRA)

風能發電機可靠度、維護度與可用度可以參考氣輪發電機的相關標準:
  • ISO 3977-9:1999, Gas Turbine - Procurement - Part 9: Reliability, Availability, Maintainability ans Safety (RAMS)
  • JIS B 8041-9:2003, ガスタービン-調達仕様-第9部:信頼性,稼動性,保全性及び安全性
  • IEEE STD 762-1987 (R2002), IEEE Standard Definition for Use in Reporting Electric Generating Unit Reliability, Availability and Productivity

西門子風力發電公司(Siemens Wind Power A/S)Mr. Henrik Stiesdal and Hauge Madsed在2005哥本哈根離案風能研討會(Copenhagen Offshore Wind 2005)發表的可靠度設計文章提及,風力發展系統的可靠度可以比照氣渦輪機發電機,用可靠度因子(reliabilitly factor, RF)及可用度因子(availability factor, AF)表示,





式中PH為週期小時(period hours)、FOH為強迫或非規劃停電小時(forced or unplanned outage hours)、POH為規劃停電小時(planned outage hours)。

可靠度因子及可用度因子亦可用MTBF、MTTR、MTBM、MDT等特徵時間表示為:





在可靠度模型方面,三參數韋伯分佈除可應用在描述風速分佈之外,亦可說明齒輪、電子組件、繼電器、球軸承等設備或零組件的壽命或失效發生時間。



國際標準化組織(ISO)的第98號技術委員會(ISO/TC 98)負責擬訂風能結構系統國際標準:
  • ISO 2394:1998,結構可靠度一般原理 (General Principles on Reliability for Structures)
  • ISO 4354:2009,風力對建築物的作用 (Wind Actions on Structures).

根據國際標準ISO 3010之定義,結構可靠度為結構安全性與服務性之組合,因此評估結構可靠度必須先建立兩項極限狀態:(1) 最大強度極限狀態(ultimate limit state),及(2) 服務性極限狀態(serviceability limit state),影響的參數包括:負載、材料特性、與結構尺寸等,都是隨機變數。



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