国内以水电和风电为代表的清洁能源装机规模快速扩大,同时国内电力市场化改革不断深化,水电和风电作为清洁能源发电主力军已先行成为新的市场竞价主体,因此传统的事后维修和无差别计划维修策略已不能满足市场化体制下对发电系统运维可靠性和经济性要求。预防性维修策略是当前设备维修策略研究领域较为活跃的研究内容之一,在传统核电和火电领域已开展较多研究,但是在水电领域以及近几年快速发展的风电领域还未形成系统化的维修策略应用案例。以可靠性为中心的维修策略(Reliability Centered Maintenance-RCM)是预防性维修策略研究领域近几年较为热门的维修策略理论,但传统RCM理论主要应用于航空设备和武器装备领域,直接照搬使用难以满足当前国内清洁能源发电系统预防性维修决策的现实要求。本文的目标是以水电和风电发电设备运行实际为基础,开展基于RCM理论的发电系统预防性维修策略的应用研究,针对传统RCM理论实施过程中主观因素为主、缺乏客观量化数据、决策考虑因素单一的实际缺点进行改进,并对影响预防性决策的故障危害度量化方法、可靠度量化方法、设备重要度评价方法实现的关键技术进行深入研究分析,最终使RCM决策理论成为可以有效包含发电设备故障危害度因素、可靠度因素、设备重要度因素的复合因素预防性维修决策方法。主要研究内容:分析RCM基本理论模型,找出传统RCM理论在发电设备领域应用中存在的主观因素考虑过多、缺乏客观量化数据、决策考虑因素单一的技术缺陷。针对水电和风电领域发电设备实际情况,按照RCM理论实施要求,对影响清洁能源发电系统预防性维修策略制定的设备故障危害度、设备可靠度、设备重要度三个影响因素开展研究,构建融合三个影响因素的发电设备RCM决策模型,在此基础上建立预防性维修辅助决策系统。(1)针对清洁能源发电系统较为复杂的功能和结构,以实际水电和风电发电设备运行数据为基础,研究了水电和风电发电系统各子系统和部件的失效机理、故障模式及后果影响问题,提出了基于灰色理论的故障模式影响及危害分析(Failure Mode Effect and Criticality Analysis-FMECA)模型,给出了水电和风电发电设备故障危害度评价方法和求解算法,并根据实际应用反馈,表明相较于传统RCM理论中使用的矩阵图法具有更高的设备危害度区分精度,同时在工程应用方面扩展和优化了传统FMECA分析表内容。(2)针对当前清洁能源发电系统历史故障小样本条件下所导致的可靠性量化指标计算精度较差的问题,提出基于支持向量回归机威布尔分布的发电设备可靠性量化函数模型,基于实际运行数据构建了水电和风电发电系统的宏观和微观可靠性量化指标体系,通过实际算例与传统威布尔分布函数算法对比,结果表明基于支持向量回归机的函数模型算法具有更高的评估准确性。(3)针对清洁能源发电系统各子系统及部件重要度难以定量评价的问题,对发电系统各子系统及部件重要度影响因素的研究,通过对电厂运维人员的全方位调研和运维数据统计结果分析,设计了包含9项影响因素的设备重要度评价体系,并结合实际发电设备运维数据得出了各影响因素具体的得分结果,提出了基于蒙特卡洛理论模型的设备重要度评价方法,建立了清洁能源发电系统中各子系统及部件的设备重要度评估体系,得到较为全面的清洁能源发电系统设备重要度等级。(4)基于以上设备危害度、设备可靠度、设备重要度关键技术的研究成果,本文通过引入熵理论模型,构建了基于熵理论模型的清洁能源发电系统RCM决策方法,在实施过程中有效融合了改进后的设备故障危害度评价因素、设备可靠度量化因素、设备重要度因素,使RCM决策过程得到完善和优化,通过实例与传统RCM决策结果进行对比,其决策结论更符合现场运行实际及工程应用要求。(5)以前述评价及决策模型成果为基础,综合利用了数据库、数据接口等技术开发了基于熵理论的RCM决策模型的发电设备预防性检修维护辅助决策系统,该系统作为一个通用清洁能源发电设备检修维护决策平台,集成了故障数据导入和统计分析功能、故障模式影响及危害度分析功能、可靠性分析功能、设备维修决策及优化功能为一体,实现了对清洁能源发电系统及其子系统与部件的预防性维修决策支持。