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

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.