全国大学生数学建模风电场建模论文-风电场运行状况方案设计分析及优化

1 风电场运行状况方案设计分析及优化风电场运行状况方案设计分析及优化 摘摘要要 本文针对风电场运行状况 经过数据的处理后 建立数据分析评估模型对风电场 风能资源及其利用情况进行综合评估 构建整数规划模型对风能资源进行风机角度的 匹配 判断新型风机更为合适 对新 旧风电机的各种性能对比 了解到不同型号不 同工期风机存在较大的差异 由不同风机的差异性以及风电场设计存在的问题 对优 化风能资源及其利用情况进一步的提高 通过多目标优化模型的建立与求解 最终得 到风机维护计划和维修人员排班较优方案 结合管理运筹排班 经济效益学找出合理 规划方案 本文首先利用Excel软件强大的数据处理功能 对题目所给数据进行求和 平均 值 方差等值的计算 对得到的各种数据进行统计 基本运算和绘制图表 为以下问 题的进行先前处理 问题问题 1 1 通过Excel软件处理得到的平均风速 平均实际输出功率 风功率等结 果 从而建立数据分析评估模型 利用Excel和Matlab编程 先由风速求出风功率 再利用风功率求出风能 然后利用平均输出功率与风功率的函数关系比得到利用率 最后根据所算结果对风电场风能资源及其利用情况进行评估判定 结果见 7 1 问题问题 2 2 第一步利用附件中所给的几个典型风机信息 结合切入风速 切出风速 额定风速与额定功率等参数对理论数据与实际数据进行对比 建立整数规划模型 以 两期工程风电机对风资源利用情况及产生的电量作为目标 以风机产生的总电能为约 束条件后 利用整数规划 或管理运筹学软件 就可以进行相应的风机配置 求出的结 果 风能资源产电量 就是方案二 7 2 判断出 风机比现有风机合适 问题问题 3 3 基于维修人员的排班方案与风机维护计划的工作任务均衡原则 以风电 场具有最佳利润为标准 通过建立多目标最优排班维护计划方案模型 利用Lingo软 件进行机组人员安排 求得维护方案使人员工作均衡 效益最好的排班方案 关键词 关键词 风功率 参数估算 风功率 参数估算 整数规划模型 整数规划模型 运筹学运筹学 多目标优化模型 多目标优化模型 巫辉翔 巫辉翔 2 一 问题重述一 问题重述 作为评判风电场运行状况的方案 在风电场的电机数量与对风能资源及其利用情 况进行评估时 需要考虑当中诸多因素 为了利用数据对风电场的风能资源评估方案 更完美 评估的更加精准 方案设计中应尽可能准确的计算出风电场的风能资源利用 情况 建立一个评判性高的规划方案 同时也要将年总发电量以及功率 风电场风能 利用率数据的相关信息进行公布 问问题题1在附件1中的表格数据给出了各风机安装处在一年内的每一天固定时间段 测定的平均风速 平均功率 可计算出日实际发电时间段曲线 利用所给出的表格数 据 在进行数据的处理后 建立数学模型 该模型可以对附件 1 进行数据核算 定量 对该风电场的风能资源及其利用情况的准确评估 问题问题 2 2 在附件 2 中给出的数据有该风电场几个典型风机所处的风机信息 风电场 工程分为两期工程 根据附件 3 给出的工程参数 再次对风能资源及其利用情况的评 估 在提供了部分新型号分机后 再根据相关的公式 设计比较 从风能资源与匹配 角度去考虑核算 判断是否合适 问题问题 3 3 风机必须进行停机维护 在风机维护的过程中存在一些相关的条件 两次 维护之间的时间工作不超过 270 天 维修时间一组人员工作需要 2 天上 只有 4 组维 修人员可以调度 连续工作不超过 6 天 为了达到最优经济效益 制定维护计划使得 风电场能够有好的经济效应 合理任务安排合 二 问题背景二 问题背景 伴随着世界经济的高速发展 经济的全球化 人们对能源资源的需求量越来越大 对电量的消耗也越来越大 为了解决资源的短缺 风作为清洁能源 对其进一步提高 对清洁能源上的利用 近年来全国风电场的数量逐步上升 在我国风力发电资源十分 丰富 可开发资源约为 2 53 亿千瓦 存在的资源相当于 1993 年全国发电总机容量的 1 4 倍 根据 2015 年不完全统计 总体装机情况从 2014 年起 中国的风电产业发展 势头良好 新增风电装机量刷新电机安装历史记录 根据数据的统计与整理 全国 除 台湾地区以外 总计新增安装风电机组 13121 台 新增装机容量达 23196MW 同比增 长 44 2 的数量 累计安装风电机组多达 76241 台 累计装机容量 114609MW 同比增 3 长 25 4 的数量 想要提高自然资源的利用率 如何建立风电场的位置 风机的性能 以及当地的风速是我们学习研究 评判风能资源利用的重点 2 三 模型假设三 模型假设 1 假设抽取的时间段 时间点的风速即为该段时间的理想风速 2 假设风电场相同型号风机不存在内部条件的不同 机组叶片的翼型一致 风 机表面污染程度也假设相同 3 假设在进行风速与功率的测定时 机组的控制算法正确 在进行测量时 不 考虑风吹的角度和小障碍的影响 在风向仪对风和风速测风的准确 所测定的数据均 为代表某一时段的标准数据 4 假设条件 风机的对比 在进行测定时 不会随便因为日照温度 空气湿度导致当地空气密度改变 从而 影响风能资源的评定 在进行对比的期间 风机的状态不会随便发生变化 5 假设条件 风电场的地理位置 假设风电场的位置处于用电量较大 生活水平高 地理位置存在优势 避免处于 生活水平太低的偏远地方 从而不影响风电场经济效益的计算 6 假设机组维护人员服从安排 假设风电机在维护期间不存在重大故障 假设 风电场不存在较大的经济损失 四 符号说明四 符号说明 本文中用到的符号说明如表所示 表 1 符号说明 序号序号符号符号说说明明 1 EK风电场发电机总的发电量 2 风电场在一年内的空气密度 3 m 通过风电机单位面积气体的质量 4 风电场内各时间段的平均速度 4 序号序号符号符号说说明明 5 V单位时间内通过风机的气体体积 6E风电场的风能密度 7 D风电场风功率密度 8 T一年内风电场的记录时间 9n记录的时间内的段数 10 P输 风电机的实际输出功率 11P风电机功率 12 1 W风电机的实际功率做的功 13 2 W风电机的额定功率做的功 14 i 在单位记录时间内的气流速度 15 功率之间的实际效率 16t单时间段内的时间 17 y 第一期工程风机数量 18P新新型号发电机功率 19R安排的次数 20Q风电机总装机容量 21O风电机的型号 23Y第二期工程风机数量 23W风电机做功量 五 问题分析五 问题分析 5 1 问题问题 1 的分析的分析 此问题要求计算出该风场一年内每隔 15 分钟的各风机安装的平均速度和风电场 日实际输出功率 首先利用Excel软件对数据进行处理 通过附件所给的一年数据 求出该风电场年平均风速及年总发电量 先由风速来求得风功率 再将风功率与时间 5 的乘积得到风能大小 紧接着将平均实际输出功率除以风功率得到利用率 进而进行 风电场的风能资源利用情况评估 或者采用在得知启动风力发电机所浪费的风功率 算出平均实际风功率 将平均风功率与实际风功率之和乘以时间求出风能 实际风功 率比上平均风功率加实际风功率之和 进而求出利用率 最后进行该风电场的风能资 源的利用情况及评估 5 2 问题问题 2 的分析的分析 题目要求分别判断第一期工程与第二期工程以及在后期提供的部分新型号风机 的状态下 通过对附件中给出的数据进行处理 通过这几个因素进行计算 如风机的 风速和各型号各参数之间的分析 我们应从风机的型号和风功率及效率进行考虑 从 风功率与实际风能准转换为电能实际的量进行考虑 通过对两期不同工程风机的运算 入手 我们考虑当地风能资源找出最适合风电场的风机 可以建立整数规划模型 利 用Matlab软件求出最适合的最优风机 同时以做出如何搭配风机最适合的方案 5 35 3 问题问题 3 3 的分析的分析 根据题目要求在保证风机的正常的停机维护 同时使得排班方式满足维修人员的 工作任务相对均衡 而且风电场有较好的经济效应 我们考虑到这些因素 联系参考 运筹学基础建立多目标优化模型进行求解 在第一问和第二问的基础上进行进一步研 究分析 最终目的制定合理的排班顺序 使得任务工作均匀 且有好的经济效应 首 先列出目标函数 紧接着根据已知相关材料写出整数相关不等式组 在求解的时候应 用运筹学部分知识 使用Lingo软件进行编程求解 六 模型的建立六 模型的建立 6 1 问题问题 1 的模型的模型 数据分析评估模型数据分析评估模型 利用题中所给的附件所给风速功率与其相关的一年数据 进行建立模型前数据的 预期处理 将数据进行统计 运算 处理的简化 绘制预期目标的折线图 柱形图 根据图表函数的关系 处理简化的数据 由此建立数据分析评估模型 1 对照参数 风的能量指的是风的动能 特定的空气质量的动能根据动能定理 2 计算 2 1 2 K Emv 6 吹过特定面积风能的功率可以用以下公式 2 进行功率的计算 3 1 v 2 Pv mv 同时我们计算风机收到的风的压力 通过计算风力机收到的负载作为数据的一种 参考 用单位面积上的风压作为参考的数据 2 1 v 2 W 空气密度单位为千克 立方米 面积指的是气流的横截面积 单位为平方米 2 风功率密度 风功率密度 2 是指与风向垂直的单位面积中风所具有的功率 数值取自风机监控 系统采集的给定时间周期内的平均值 在 1 秒内风通过的单位时间的动能称为风能的 密度 3 0 9762E IS单位为 2 W M 瓦特 平方米 风功率密度的计算方法如下 设定时段的平 均风功率密度表达式为 3 1 1 2 n i i D n 2 W m 式中 n 在该设定时段内的记录数 空气密度 3 kg m i 第i次记录的风速 m s 3 年平均风速指在已年度统计周期内 瞬时风速的平均值 1 12 nv n v 年 做功之间的实际效率以及风功率的利用率 1 2 W W 风能的平均输出功率与风功率的比值即为利用率 7 100 P P 输 风 根据以上的数据分析 以及各种核算的关系式对数据进行求解提供了对风电场风 能资源的利用情况的评估依据 符合我们对模型一数据分析评估模型的求解建立 6 2 问题问题 2 的模型的模型 整数规划模型整数规划模型 将第一期工程与第二期工程的风能资源的利用作为目标的前提 进行初步数据的 拟合以及相对的运算 同时进一步列出有关的约束条件 建立整数规划模型 根据附 件 2 附件 3 与附件 4 提供的参数与信息 建立整数规划模型进行求解 6 2 16 2 1 决策变量决策变量 主决策变量 设 i1 2 25 i Y 分别表示第一期第i台风机的型号 设 i3 4 5 i X 由于将工程分为一期工程与二期工程 对风电厂的风能资源利用的评估就是作为判定 这两期工程风机的目标函数 以这两期工程的风机资源的利用情况及产生的电能的作 为目标 由于不同型号 不同数量会影响风能资源利用大小的利用率 由题意可得目 标函数为 3 3 4 5 1 2 maxxi i wvy 6 2 26 2 2 约束条件约束条件 约束条件 1 判断不同的机型的入口风速以及出口风速是否达标 2 5 0 约束条件 2 判断部分新型的风机的机型数量的总数在附件提供的数据范围之内 根据数量判断是否符合客观规律 124124y 约束条件 3 新型的风机 3 4 5 这 3 期风机产生的总风能大于风电场旧风机的 总风能 33 i 1 2 3 4 5 11 22 xixi i 同时我们可以知道 345 124xxx 约束条件 4 新型的风机 3 4 5 这 3 期风机产生的总电能大于电场旧风机的总 8 电能 87608760 1 2 11 iiii ii Pv fPv f v 新型 约束条件 5 新型的风机 3 4 5 这 3 期风机产生的总电能差大于电场旧风机的 总电能差 6 2 36 2 3 数学模型数学模型 综合上述所有的约束条件 建立的整数规划模型 列出下列约束条件 345 33 3 4 51 2 33 3 4 53 4 5 2 50 124124 124 11 22 11 124 22 xi i xi i 87608760 iiii i 1i 1 maxxi i maxxi i v y xxx vv P v f v P v f v wvywvy 新型 显然 这是通过约束的变量 即决策变量来对该函数进行求解 6 3 问题问题 3 的模型的模型 多目标优化模型多目标优化模型 根据题意以及所求方案 参照运筹学可以就多目标优化模型进行求解 目标条件 是在满足风电场安全生产需要 再进行风机停机维护进行排班 使得各组维修工作任 务相对均衡 同时风电场有较好的经济效应 判断风电场经济性指标由以下几个依据 构造组成 依题意有以下猜测 4 组当中分甲 乙等级 排班应使得维修工每月工作 总时间不超过 26 天 乙等每月最多工作 22 天 甲等每月最多工作 18 天 每组每月 工作不超过 4 周 每周工作不超过 6 天 每周至多有两个组值班 如表 2 所示 表 2 每月最多可安排的值班天数 每月最多可安排的值班天数 值班组代号报酬 元 天 1 周2 周3 周4 周 1162 56565 2164 56556 32544545 42625454 依此 列出所支付的薪酬最少的关系 有目标函数 9 min y 44 11 ij ij ct 6 3 16 3 1 经济性指标经济性指标 指标指标 1 1 KW 总的投资 单位千瓦造价元 总装机容量 指标指标 2 2 KW h 年固定费用运行维护费 大修费 单位千瓦时投资成本元 每年的发电量 指标指标 3 3 根据经济学的内部收益率 投资回收期 投资利润率 财务净现值 内部收益率 1 1 10 n t i CICOFIRR 投资回收期 1 0 T i i CICO 回 投资利用率 100 年利润总额或年平均利润总额 投资利润率 项目总投资 财务净现值 1 1 10 n t i CICOFIRR 6 3 26 3 2 约束条件约束条件 依据题意可知 风机连续工作时间不超过 270 天 所以有值班应在此时间段之间 即 270 4 ij i 1 t i j 10 约束条件 4 1 4 1 4 1 4 1 4 1 81 2 3 4 221 2 3 4 183 4 2 41 2 3 4 31 2 3 4 ij i ij j ij j ijijijij ij j ij i tj ti ti bta b bi bi 根据目标函数以及相关经济指标 列出的约束条件 参照运筹学利用软件进行求 解 求出最适合的排班方案与维护计划 七 模型的求解与检验七 模型的求解与检验 7 1 问题一的求解问题一的求解 由模型的建立可知 以及相应的函数关系对数据分析模型进行求解 我们首先利 用Excel软件对表格数据进行处理 对经过处理后的数据进行统计 分类 归纳 运 算 分期处理 紧接着对得出的最终数据进行模型的运算 对数据进行拟和处理 由 模型的建立和相关关系进行求解 由以上数据求出得到求出该风电场年平均风速 见表 3 表 3 1 月2 月3 月4 月5 月6 月 总风速 总功率 总风速 总功率 总风速 总功率 总风速 总功率 总风速 总功率 总风速 总功率 362 31453893 511244435 42643639 87165523 83116527 63600 平均 风速 平均 功率 平均 风速 平均 功率 平均 风速 平均 功率 平均 风速 平均 功率 平均 风速 平均 功率 平均 风速 平均 功率 3 77315 139 307117 14 53527 536 66474 635 45632 455 49537 5 11 7 月8 月9 月10 月11 月12 月 总风速 总功率 总风速 总功率 总风速 总功率 总风速 总功率 总风速 总功率 总风速 总功率 442 32003407 32334784 34926495 12798466 43429412 62318 平均 风速 平均 功率 平均 风速 平均 功率 平均 风速 平均 功率 平均 风速 平均 功率 平均 风速 平均 功率 平均 风速 平均 功率 4 60720 864 24224 318 16951 315 15729 144 85835 714 29724 14 通过计算出各月平均风速 进行绘制图表 便于进行对比观察做出风电场月平均 风速 随机抽样的三 四月份平均风速 由两个月份的综合数据进行估算全年的数据 报表 从而研究做出相关数据报表 表格数据如图 1 所示 图 1 经过图表分析可知在 2 月 4 月 9 到 10 月几个月风电场平均风速较高 此时这 4 月的发电量也较高 接近处于峰值的最高峰 而在 1 月 8 月处于峰谷 此时可能 由于地域及风速的影响 风电场的风速低 发电量也较低 可以采取一年中最低与最高风速时候的数据进行计算 就可以大致得到一年中的 一些平均数据 然后对该地区的风能问题进行评估 同时根据数据图表求出该风电场风电年发电量 见下图 2 12 图 2 我们通过对参数的判段 我们可以根据不同的机型以及相关的数量进行相应的月发电 量的计算 由月发电量进行年发电量评估 机型 125 台机型 299 台机型 1 2 的平均额定功率 1750kw 1 月 发电量 2 月 发电量 3 月 发电量 4 月 发电量 5 月发电量6 月发电量 1453011244026430716503116036000年总发电量 7 月 发电量 8 月 发电量 9 月 发电量 10 月 发电量 11 月 发电量 12 月 发电量 470290 00 200302334049260279803429023180 表 3 我们由空气质量相关的数据整理以及动能定理 2 1 2 K Emv 通过风速与空气的质量可以求出 而质量可以通过当地的空气密度和单位体积气 体的流度进行计算 从而求出 在对数据进行处理以后 根据各个月抽样计算出的风 功率 从而计算出该年的平均风功率 做出如下表 13 各月风功率抽样 1 月抽样2 月抽样3 月抽样4 月抽样5 月抽样6 月抽样 平均 1468 072117589 66667 705202456938 5948123 656 7 月抽样8 月抽样9 月抽样10 月抽样11 月抽样12 月抽样 26838 77 4232 8014416 93529811 186050 70813258 531645925 869 表 4 根据各月风功率抽样表在经过对 12 个月中随机抽样发现在 9 月份与 11 月份抽样 最高 在 3 月与 4 月份的检测我们可以进行研究风速与功率之间的关系 我们可以利 用Matlab软件进行数据处理以及研究 在以上数据调查中 我们研究出了风功率和风速之间存在相关的数据整数数据关系 从而做出 3 月份与四月份的风速功率关系折线图如下 3456789101112 0 20 40 60 80 100 120 140 160 图 33 月份风速功率关系折线图 从上图中所显示出来的信息可以得到三月份的风速功率的一些数据 由此图可以 看出三月份的风速与功率近似成正比 随着风速的逐渐增加 风功率也逐渐增加 随 之所展现的风能也就慢慢加强 再加之上表的一些数据 我们还可以得出后面四月的 风速功率关系图 14 123456789 0 10 20 30 40 50 60 70 80 图 44 月份风速与功率关系图 我们对数据风功率与风能的密度进行研究 计算可知相关数据 3 0 9762E 3 1 1 2 n WPi i D n 2 W m 此时我们接着利用将平均实际输出功率除以风功率得到利用率得到数据进行计算 100 P P 输 风 我们通过联立各式以及相关数据的求解 做出散点图进行比较评定 图 5 我们在随机取样后研究 3 月份与 4 月份的风速频率进行分析 我们可以通过图表 15 明了的看出来 进而分析出现的风速频率 3 月风速频率分布曲线4 月风速频率的分布曲线 图 6图 7 年风速频率曲线图 图 8 我们利用风速频率曲线图形进而研究风频玫瑰曲线图形 根据数据的处理和风速 数据的统计可知做出风频玫瑰图 在上述条件中我们计算出了风速与风功率之间的关系 通过软件做出三月份与四月份 的风频玫瑰图如下 三月风频玫瑰图四月风频玫瑰图 16 图 9图 10 由三 四月份的风频玫瑰图统计推算出年风频玫瑰图如下 图 11 根据风电场反映风电场电能消耗和损耗的指标 场上损耗率 进而求得风速与功 率的关系近似于正比 消耗率等几个指标 与 3 4 月份及年风频玫瑰图进行的综合 评定该风电场的风能资源利用率较低 风电场风机利用风力资源进行发电还是较低 7 2 问题二的求解问题二的求解 通过对模型二的研究与判定 对数据二进行的整数规划模型进行进一步的求解 为了尽量满足风电场风能利用率达到最高 我们先将一期工程以及二期工程的风机及 17 其风速信息通过统计进行数据的整理 我们利用Matlab软件对处理后的数据进行进分 析与求解 整理数据后 见下表 风机型号 1 月2 月3 月4 月 总的 风速 平均 风速 总的 风速 平均 风速 总的 风速 平均 风速 总的 风速 平均 风速 4 52 14 34166113 79 47571 75 97555 94 65833 16 54 34 525116 39 6916662 15 17559 64 96666 24 48 94 07512910 7555 34 60833344 33 69166 33 514 2598 28 1833359 54 95833344 73 725 49 524 33333105 78 8083361 35 108333584 83333 57 52 14 34166124 810 466 45 53333353 24 43333 风机型号 5 月6 月7 月8 月 总的 风速 平均 风速 总的 风速 平均 风速 总的 风速 平均 风速 总的 风速 平均 风速 4 68 95 7416677 46 4566 35 52553 34 44166 16 72 46 0333374 36 1916655 74 64166652 94 40833 24 55 34 6083365 75 47584 57 04166646 93 90833 33 56 64 7166674 76 22560 15 00833336 13 00833 49 69 75 8083384 37 025705 83333339 73 30833 57 80 16 67592 17 67562 25 183333336 73 058333 风机型号 9 月10 月11 月12 月 总的 风速 平均 风速 总的 风速 平均 风速 总的 风速 平均 风速 总的 风速 平均 风速 4 86 77 22575 36 27555 34 60833352 64 38333 16 86 57 2083373 56 12549 84 1552 24 35 24 78 16 5083372 36 02549 14 09166639 33 275 33 87 47 28333354 94 57557 94 82549 84 15 49 91 27 652 74 3916661 35 10833357 54 79166 57 表 5 我们通过表格数据可以根据总风速与风密度进行计算 对输入的数据资料进行有效的 记录和处理 根据在 12 个月内不同机型的风机进行计算 在基于对大量的数据的研 究后 绘制了在一期工程的平均风速 如下表所示 18 图 12 我们在测试统计出一期工程后 我们同理做出在二期工程中 不同机型的功率风速 风功率密度和有效时数 再次选择相关数据 进行各种参数的统计计算 研究各种机 型的风速和风功率的变化图表 得出二期工程的各机型平均风速 如下图所示 图 13 在图表中我们可以清晰直观的看见各期工程的风速与其电功率的计算 在对计算 复杂性相关的关系一些应用中 通过有效的算法解决整数规律相关的问题 我们在对 机型一进行统计计算后做出对应的机型一与机型二的平均风速 从该整数规划模型来 讲 此模型属于连续性模型 我们在前文计算得出的数据利用Excel图表进行数据上 19 的整合 从第一 第二期的工程数量报表 从而判断各工程对风电场风能资源及其利 用的情况是否合理 在引进部分新型号的风机对风能资源的利用情况是否进一不得到 了改变 一期工程详情见图 图 14 改变后 统计计算得到的二期工程的表格如图 图 15 在通过以上数据分析可得 可以有数据及图表可以计算得到再进行第二期的工程 后该风电场的风能资源得到有效提高 引入部分新型风机后对风能资源利用率得到了 更高 此时为了达到利用率最高分别一期投入 11 台 二期投入 14 台 引进新型号风 机 19 台 此时对风能利用率达到最高 一年的总发电量达到 49372MW 20 7 3 问题三的求解问题三的求解 在满足目标函数维修人员的值班与风机维护计划 保证风电场较好的经济效益的 大前提下进行多目标优化的求解 重新参照运筹学进行构造函数求解 在进行整数规 划模型的求解后 进一步对数据进行优化和处理 经济收益对于一个供电场来所也是 一个影响是否能够长期正常运作的一个重要因素 在进行正常供电以及合理安排机组 人员和风机维护的情况下 我们也要保证供电场有较好的经济效益 风电场主要财务 指标如下表 序号名称单位指标 1装机容量万 kw20 2年利用小时数h2100 3年发电量亿 kw h4 7029 4总投资 不含流动资金 亿元17 5 5上网电价 不含增值税 元 kw h0 64 6发电销售收入总额亿元60 19 7总成本费用亿元35 74 8增值税总额亿元2 49 9销售税金附加总额亿元0 6804 10发电利润总额亿元19 15 11财务内部收益率 7 7 12投资回收期年11 2 13借款偿还期年13 3 表 6 同时根据表格相关数据求得平均电功率 为了满足风电场的经济效应我们停机进 行维护的时候 我们必须在风速小的时候进行 避免电能的丢失 为了尽可能的准确 处理数据 研究最适合停机维护的排班时间 进行一年 12 个月的平均功率的计算 做出图表进行进一步的研究 我们在处理后的数据 研究计算的结果绘制图线运算进 行观察 21 图 16 根据相关数据得到年均每月发电量如图 图 17 图 18 22 根据最优排班维护计划方案模型的相关数据得出供电场经济分布情况表如下 基本成本 元 年 178710200发电收入 元 年 300985600 营业税金及附加 元 年 8750761 276碳减排放量 吨 年 364945 04 增值税 元 年 57216516 04碳减排交易收入 元 年 35582141 4 所得税 元 年 18511225 78总收入 元 年 336567741 4 维修职工工资 元 年 277568利润 元 年 70806470 31 借款偿还利息 元 年 2295000总投资 元 1750000000 总成本 元 年 265761271 1借贷款 元 1350000000 表 7 根据多目标优化模型以及lingo软件 我们对维修人员机组的排班方案如下 值班组代号值班安排 1 周2 周3 周4 周 15665 26556 34455 45454 表 8 图 19 需要检修的部分分布情况表如下 23 时间安排 检修项目周期一季度二季度三季度四季度 变桨轴承滚道27031 台随 270 天定检进行 变桨轴承齿面6731 台31 台随 270 天定检进行31 台31 台 偏航轴承滚道27031 台随 270 天定检进行 偏航轴承齿面6731 台31 台随 270 天定检进行31 台31 台 主轴前轴承 67013531 台随 270 天定检进行31 台 主轴后轴承 53013531 台随 270 天定检进行31 台 发电机前后轴承13531 台随 270 天定检进行31 台 水冷系统冷却剂6731 台随 270 天定检进行31 台31 台 风机卫生清理6731 台随 270 天定检进行31 台31 台 表 9 以上我们对发电场年发电情况以及相关的各种财务进行了合理分析可以得出 只 要根据相关计划来进行合理的安排就能给发电场带来相当不错的经济效益 7 4 检验与分析检验与分析 模型检验主要是对所建立的模型目的和适用范围进行一种实际性的验证 以便于 得知所建立的模型是否合理 符合实际 有原理性的 常识性的错误 通过网上所搜 集的一些数据和自己计算所解得一些数据对实验进行检验 模型一的检验 从科学的风力发电角度来讲 一般的切入风速为 3m s 切除风速为 27m s 从我 们所得出的数据中来看 完全符合这个范围之内 一年当中的风速都在这个范围内 对满足风力发电的要求符合 但是该风电场对于风能资源及其利用情况还是较低 需 要进一步提高风电场风能资源的利用 模型二的检验 从我们所得到的风力资源的情况来看的 从现在的一期和二期工程中这些风机的 风能资源利用率中存在提升 风功率的提高 风能资源的利用有所加强 再次提供部 分新型号风机 使得风电场获得更好的经济效应 满足更多用户对于电能的需求 模型三的检验 就风电场现实情况来讲 模型三的结果对于风电场的维护具有较好的排班调度能 力 由此结果得出对于风电场的经济收益具有一定的提升 此模型满足风电场维护机 组的排班工作 在每个机组不超过六天的情况下 我们计划一个月安排至少安排五个 机组人员进行维护 在不发生紧急情况下 每个机组最多值班六天 每组八个人进行 最合理的安排 保证每个机组人员每个月有合理的休息时间 且保证了该风电场具有 24 良好的经济收益 八 模型的评价 改进及推广八 模型的评价 改进及推广 8 1 模型的评价模型的评价 1 1 优点 优点 1 风电场运行状况设计分析及优化方案论文是通过运用整数规划及运算软件 的手段 首先解决了数据方面处理这一问题 模型相对简单 便以实际操作 解决了 数据上的繁琐 提高了数据的正确性 该方法不仅适应本题风电场运行状况设计方案 的分析 而且同时也适用于其他方面的多种数据上预测 有实际应用的背景 在风电 场方案运用使用上范围广