为避免使用化石燃料并寻求新的电源，开发海上风电已经成为目前全球能源产业需要迫切解决的问题。英国风力资源丰富且海上风电场对环境影响较小，因此作为几个主要国家之一，英国正在大力发展海上风电技术。
然而，为了开发海上风电必须解决一些重要的工程技术问题。这些问题主要围绕在如何能以与传统发电相竞争的单位成本捕获风能实现发电。这取决于海上风电场中风电机组的可靠性、可利用率以及寿命。通过经济高效的维护确保风电机组可利用率与寿命是降低海上风电寿命周期成本并推进这项新技术进一步发展的关键。
《海上风电机组可靠性、可利用率及维护》一书旨在对这些问题进行论述，并为风电生产商、开发商以及运营商展示恶劣环境中的海上风电机组的运行与维护的状况。在此基础上，进一步建议如何能够通过维护降低海上风电机组寿命周期成本。
译者序
原书前言
致谢
术语表
缩略语表
1章 海上风电发展概述1
1.1风电的发展1
1.2大型风电场 4
1.3首批海上风电建设5
1.4北欧海上风电6
1.4.1概述6
1.4.2波罗的海8
1.4.3英国海域8
1.5世界其他地方的海上风电 10
1.5.1美国10
1.5.2亚洲10
1.6海上风电技术与经济 11
1.6.1专业术语11
1.6.2安装成本13
1.6.3发电成本13
1.6.4运维成本15
1.6.5可靠性、可利用率以及维护对发电成本的影响16
1.6.6历史工作16
1.7任务分工 17
1.7.1概述17
1.7.2管理者17
1.7.3投资者17
1.7.4认证机构与担保人17
1.7.5开发商18
1.7.6原始设备生产商18
1.7.7运营商与资产经理18
1.7.8维护公司18
1.8小结 19
1.9参考文献 20
2章 海上风电机组相关的可靠性理论21
2.1引言21
2.2基本定义21
2.3随机变量及连续变量22
2.4可靠性理论23
2.4.1可靠性函数23
2.4.2可靠性函数计算示例24
2.4.3故障率不变时的可靠性分析25
2.4.4点过程26
2.4.5非齐次泊松过程27
2.4.6幂律过程28
2.4.7测试总时长28
2.5可靠性框图30
2.5.1综述30
2.5.2串联系统30
2.5.3并联系统30
2.6小结31
2.7参考文献31
3章 实际风电机组的可靠性32
3.1引言32
3.2典型风电机组结构及主要部件33
3.3可靠性数据采集33
3.4风电机组分类34
3.5故障定位、故障模式、根本原因及故障原理34
3.6可靠性实际数据35
3.7数据对比分析36
3.8已知可靠性相关内容38
3.9已知故障模式39
3.10故障模式与根本原因间的联系40
3.11小结41
3.12参考文献42
4章 风电机组结构对可靠性的影响43
4.1现代风电机组的结构43
4.2风电机组结构的分类45
4.2.1概述45
4.2.2不同概念与结构45
4.2.3各种子部件46
4.2.4运行经验47
4.2.5子部件的工业可靠性数据47
4.3恒定故障率下的可靠性分析48
4.4不同风电机组结构的分析49
4.4.1不同风电机组结构的比较49
4.4.2子部件的可靠性51
4.4.2.1概述51
4.4.2.2发电机51
4.4.2.3齿轮箱54
4.4.2.4变流器54
4.5现有不同风电机组结构的评估57
4.6各种新型风电机组结构58
4.7小结60
4.8参考文献61
5章针对提高可利用率的风电机组设计与测试62
5.1引言62
5.2提高可靠性的方法62
5.2.1可靠性结果与未来的风电机组62
5.2.2设计63
5.2.3测试64
5.2.4监测与运维64
5.3设计技术64
5.3.1风电机组设计概念64
5.3.2风电场设计与配置65
5.3.3检查设计法66
5.3.4故障模式与效应分析以及故障模式-效应-危险度分析67
5.3.5集成设计技术72
5.4测试技术73
5.4.1引言73
5.4.2加速寿命测试74
5.4.3子部件测试74
5.4.4原型机与驱动系统测试75
5.4.5海上环境测试76
5.4.6产品测试76
5.4.7试运行78
5.5从高可靠性到高可利用率79
5.5.1可靠性与可利用率的关系79
5.5.2海上环境79
5.5.3故障的发现与解释79
5.5.4预防维修与改善维修80
5.5.5全寿命资产管理80
5.6小结80
5.7参考文献81
6章 可靠性对海上风电机组可利用率的影响83
6.1欧洲早期海上风电场的经验83
6.1.1丹麦Horns Rev 1期风电场83
6.1.2英国一阶段建设的海上风电场84
6.1.3荷兰Egmond aan Zee风电场86
6.2海上风电场运行的经验87
6.2.1概述87
6.2.2环境88
6.2.3海上风电场的可达性89
6.2.4海上低压、中压与高压电网91
6.2.4.1变电站91
6.2.4.2集线电缆91
6.2.4.3输出电缆91
6.2.5其他的英国一阶段风电场91
6.2.6试运行92
6.2.7运维的规划92
6.3小结93
6.4参考文献93
7章 风电机组状态监测94
7.1概述94
7.2数据采集与监控（SCADA）系统95
7.2.1为什么采用SCADA系统95
7.2.2信号与警报95
7.2.3SCADA系统的价值与成本95
7.3状态监测系统98
7.3.1为什么采用状态监测技术98
7.3.2各种状态监测技术98
7.3.2.1振动98
7.3.2.2油残渣99
7.3.2.3应变100
7.3.2.4电气101
7.3.3状态监测系统的价值与成本102
7.4SCADA与状态监测系统的成功应用102
7.4.1概述102
7.4.2SCADA系统的成功应用103
7.4.3状态监测系统的成功应用107
7.5数据集成114
7.5.1多参数监测114
7.5.2系统架构115
7.5.3英国能源技术局项目115
7.6小结115
7.7参考文献115
8章 海上风电机组的维护117
8.1人员与培训117
8.2维护方法118
8.3备件118
8.4天气因素119
8.5运输和物流119
8.5.1远距离海上运输119
8.5.2无准入系统的船只121
8.5.3有准入系统的船只122
8.5.4直升机124
8.5.5固定式装置126
8.5.6移动自升式装置127
8.5.7小结128
8.6海上风电场维护数据管理129
8.6.1数据来源与获取129
8.6.2海上风电场信息管理系统130
8.6.2.1架构、数据流与风电场130
8.6.2.2健康监测131
8.6.2.3资产管理132
8.6.2.4运行管理134
8.6.2.5维护管理135
8.6.2.6现场维护136
8.6.2.7信息管理137
8.6.3完整的海上风电场信息管理系统137
8.7小结：面向集成维护的策略139
8.8参考文献139
9章 结论140
9.1收集数据140
9.2运维方案的规划：基于可靠性的维护与基于状态的维护142
9.3资产管理142
9.4考虑可靠性与可利用率的风电场设计143
9.5海上风力发电成本的预期143
9.6认证、安全与生产143
9.7未来的展望144
9.8参考文献144
10章 附录1：风力发电机的发展历程145
11章 附录2：风电工业可靠性数据收集157
11.1引言157
11.1.1背景157
11.1.2以前的方法158
11.2风电机组分类方法的标准化158
11.2.1引言158
11.2.2分类的指导原则158
11.2.3分类体系的结构160
11.3收集风电机组可靠性数据的标准化方法161
11.4记录停机事件的标准化方法164
11.5记录故障事件的标准化方法164
11.5.1故障命名164
11.5.2故障记录165
11.5.3故障位置165
11.6风电机组分类详细列表165
11.7风电机组故障命名详细列表171
11.8参考文献173
12章 附录3:WMEP运行人员报告表174
13章 附录4:商用风电机组SCADA系统175
13.1引言175
13.2SCADA数据175
13.3商用SCADA数据分析工具175
13.4小结178
13.5参考文献179
14章 附录5:商用风电机组状态监测系统180
14.1引言180
14.2风电机组可靠性180
14.3风电机组监测181
14.4商用状态监测系统183
14.5未来的风电机组状态监测191
14.6小结192
14.7参考文献192
15章 附录6：天气对海上风电可靠性
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