Kostandyan, Erik

Omkostningsreduktion er af stor betydning for at havvindmøller kan opnå konkurrencedygtighed i forhold til andre energiforsyningskilder. I løbet af vindmøllers 20-25 års levetid, tegner drift og vedligeholdelses omkostninger sig til at være fra en fjerdedel til en tredjedel af de samlede omkostninger. En reduktion af drift og vedligeholdelses omkostninger kan beløbe sig i betydelige besparelser og resultere i billigere el-produktion. Driften og vedligeholdelses processerne omfatter hovedsageligt vedligehold, reparationer eller udskiftninger af dele. Identificering af det rigtige tidspunkt for en sådan krævet vedligeholdelse og typen af handling kræver viden om komponenternes tilstand, den akkumulerede skade eller den nedbrydning der måtte være pågået vindmøllekomponenterne. For havvindmøller kan behovet for disse påkrævede vedligeholdelses handlinger være øget pga. de barskere vejrforhold på havet eller resultere i øget slid med flere skader i de resterende komponenter. Derfor bør der udvikles pålidelighedsmodeller til at kvantificere komponenternes resterende levetid. Skadesmodeller for fysiske fejl kombineret med stokastiske modeller, der beskriver usikkerheds parametre er afgørende for udvikling af omkostningsoptimale beslutningsværktøjer til planlægning af drift og vedligehold. Fokus i dette projekts forskning har været koncentreret om udviklingen af modeller til pålideligheds modellering af vindmøllens kritiske delsystemer (særligt kraftoverføringssystemet). Til pålidelighedsvurdering af disse komponenter, er der anvendt strukturelle pålidelighedsmetoder og usikkerhederne er kvantificeret. Endvidere er modeller udviklet til estimering af den årlige svigtsandsynlighed for strukturelle komponenter under hensyntagen til eventuelle fejl i de elektriske eller mekaniske systemer. For et repræsentativt strukturelt svigt er der udviklet en probabilistisk model, hvor fejl i nettilkobling er inkorporeret. Endvidere er der opstillet en pålideligheds model for lastfordeling i systemer; i form af en teoretisk model baseret på sekventiel rækkefølge af svigt ved anvendelse af statistiske og strukturelle systempålideligheds metoder. Procedurer for estimering af pålideligheden er detaljeret beskrevet og præsenteret i en samling videnskabelige artikler.Cost reductions for offshore wind turbines are a substantial requirement in order to make offshore wind energy more competitive compared to other energy supply methods. During the 20 – 25 years of wind turbines useful life, Operation &amp; Maintenance costs are typically estimated to be a quarter to one third of the total cost of energy. Reduction of Operation &amp; Maintenance costs will result in significant cost savings and result in cheaper electricity production. Operation &amp; Maintenance processes mainly involve actions related to replacements or repair. Identifying the right times when the actions should be made and the type of actions requires knowledge on the accumulated damage or degradation state of the wind turbine components. For offshore wind turbines, the action times could be extended due to weather restrictions and result in damage or degradation increase of the remaining components. Thus, models of reliability should be developed and applied in order to quantify the residual life of the components. Damage models based on physics of failure combined with stochastic models describing the uncertain parameters are imperative for development of cost-optimal decision tools for Operation &amp; Maintenance planning. Concentrating efforts on development of such models, this research is focused on reliability modeling of Wind Turbine critical subsystems (especially the power converter system). For reliability assessment of these components, structural reliability methods are applied and uncertainties are quantified. Further, estimation of annual failure probability for structural components taking into account possible faults in electrical or mechanical systems is considered. For a representative structural failure mode, a probabilistic model is developed that incorporates grid loss failures. Further, reliability modeling of load sharing systems is considered and a theoretical model is proposed based on sequential order statistics and structural systems reliability methods. Procedures for reliability estimation are detailed and presented in a collection of research papers

Reliability Modeling of Wind Turbines:Exemplified by power converter systems as basis for O&M planning

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

VBN

Reliability Modeling of Wind Turbines:Exemplified by power converter systems as basis for O&amp;M planning

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

VBN

Reliability Modeling of Wind Turbines:Exemplified by power converter systems as basis for O&M planning