2016年国赛D题：风电场运行状况分析及优化
2016年国赛D题：风电场运行状况分析及优化是2016年全国大学生数学建模竞赛的D题。
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风电场与观测资料
某风电场分两期建设，共124台风机，总装机容量约20万千瓦。本题要求评价风能资源利用情况、比较风机配置，并安排维护工作。
附件1提供2015年各月份数据，按日保存每15分钟的时间、实际输出功率及平均风速；功率单位为兆瓦，风速为米/秒。表内“功率”是时刻对应的功率值，使用时应与发电量区别。
附件2是典型风机报表，按月分文件、按日分工作表，列出4#、16#、24#、33#、49#、57#位置的风速，单位米/秒。各日记录从2:00至24:00、间隔2小时。前三台属于一期，后三台属于二期。
现有及备选风机参数
下表额定功率均对应标准空气密度1.293千克/立方米。
| 机型 | 建设阶段/用途 | 台数 | 切入风速 | 额定风速 | 切出风速 | 额定功率 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Ⅰ | 一期现有 | 25 | 3 | 11 | 25 | 2000 |
| Ⅱ | 二期现有 | 99 | 3.5 | 11.5 | 25 | 1500 |
| Ⅲ | 备选新机型 | — | 3 | 10.5 | 25 | 1500 |
| Ⅳ | 备选新机型 | — | 3 | 11 | 25 | 1500 |
| Ⅴ | 备选新机型 | — | 3 | 11.5 | 25 | 1500 |
表中风速单位为米/秒，额定功率为千瓦。附件3另给出现有两机型在风电场空气密度0.9762千克/立方米下的风速—功率实测值：
| Ⅰ型风速 | Ⅰ型功率 | Ⅱ型风速 | Ⅱ型功率 |
|---|---|---|---|
| 3 | 27.00 | 3.5 | 40 |
| 3.5 | 56.41 | 4 | 74 |
| 4 | 96.76 | 5 | 164 |
| 4.5 | 140.10 | 6 | 293 |
| 5 | 191.13 | 7 | 471 |
| 5.5 | 254.97 | 8 | 702 |
| 6 | 335.13 | 9 | 973 |
| 6.5 | 423.64 | 10 | 1269 |
| 7 | 527.61 | 11 | 1544 |
| 7.5 | 650.08 | 12 | 1544 |
| 8 | 789.66 | 13 | 1544 |
| 8.5 | 951.86 | 14 | 1544 |
| 9 | 1120.18 | 15 | 1544 |
| 9.5 | 1308.91 | 16 | 1544 |
| 10 | 1516.25 | 17 | 1544 |
| 10.5 | 1730.77 | 18 | 1544 |
| 11 | 1912.29 | 19 | 1544 |
| 11.5 | 2003.52 | 20 | 1544 |
| 12 | 2010.00 | 21 | 1544 |
| 12.5 | 2010.00 | 22 | 1544 |
| 13 | 2010.00 | 23 | 1544 |
| 14 | 2010.00 | — | — |
| 15 | 2010.00 | — | — |
| 16 | 2010.00 | — | — |
| 17 | 2010.00 | — | — |
| 18 | 2010.00 | — | — |
| 19 | 2010.00 | — | — |
| 20 | 2010.00 | — | — |
| 21 | 2010.00 | — | — |
| 22 | 2010.00 | — | — |
| 23 | 2010.00 | — | — |
| 24 | 2010.00 | — | — |
| 25 | 2010.00 | — | — |
实测表风速单位同为米/秒，功率为千瓦；“—”表示该侧列表已结束。实测平台值与额定参数表数值并不完全相同，需按各自数据口径使用。
需要完成的任务
风资源与利用评价
根据附件1的一整年风速及实际输出功率记录，评估风电场的风能资源及其利用状况。
风机与资源匹配
利用附件2的典型位置风速，结合附件3的现有机型参数和附件4的新机型参数，从风能资源与风机匹配角度判断新机型是否比原有设备更适合该场址。
维护计划与人员排班
每台风机一年必须停机维护两次，两次维护之间连续工作的时间不能超过270天。每次维护需要同一组人员连续工作2天。为了处置突发事件，每天还必须有一组人员值班。
风电场共有4组人员，均可承担值班或维护；每组连续工作的天数不得超过6天，值班和维护都计作工作。制定风机维护计划与人员排班，使各组工作量相对均衡，同时保证较好的经济效益，并给出所用方法及结果。
原题、附件与来源
- 下载官方年度题目与附件包（RAR）。先解开年度包内D题RAR。其附件目录含12份月度平均风速及输出功率XLS、12份典型风机月报XLS，以及现有和新型号风机参数两份DOC。