小型水電站新型巡回檢修規(guī)劃研究

敬明遠

摘要：水電站在減少環(huán)境污染和溫室氣體排放方面有巨大潛力，而提高水電站的服務水平、對水電站進行合理分布以提高供電效率，是提高水利工程使用規(guī)模的重要途經(jīng)。本文依據(jù)現(xiàn)有實際數(shù)據(jù)和相關指標參數(shù)進行計算機模擬，通過建立數(shù)學模型來表示服務水平，且利用服務水平指標和地區(qū)的實際情況對水電站的分布進行優(yōu)化。

服務水平即完成一次發(fā)的完整效率，從檢修員到達水電站到檢修完成停留時間較短，則該檢修服務水平較高。因此本文基于等待型的排隊規(guī)則去建立排隊模型，當排隊系統(tǒng)處于穩(wěn)定時，利用單位時間被服務水電站和單位時間到來檢修員之比來表示服務水平指標。由于檢修員到達水電站的行為具有不確定性，通過查找參考文獻，確定了水電站在使用過程中的平均使用習慣和常見參數(shù)，根據(jù)檢修排隊系統(tǒng)規(guī)則和排隊論相關理論，可以建立平衡下的服務水平指標模型。

通過查閱資料并加以處理，可知各州人口集中城市和美國各水電站的具體位置，通過Matlab以檢修站到充電站最短為目標進行聚類分析，得出了水電站服務于城市的覆蓋情況，建立了區(qū)域服務模型，各小問基于此模型，根據(jù)不同問題，實際上可以認為是檢修員數(shù)量上的差異；根據(jù)各小問的具體情況可以在基礎模型上完善出更具有針對性的具體模型，將己知的數(shù)據(jù)帶入即可求解出不同情況下的服務指標值。

關鍵詞：排隊論：聚類分析：灰度分析：電動汽車：節(jié)能減排

1問題研究

為了檢修網(wǎng)絡進行合理設計、優(yōu)化檢修站的位置和數(shù)量，使檢修效率大幅提高，本文依次提出了以下問題：

（1）給出能夠用來衡量檢修員給水電站服務的服務水平指標，并參考實際數(shù)據(jù)給出所定義的不同服務水平所對應的指標閡值。

（2）如果全美國水電站100%都本文的檢修模式替代替代，探究其目前服務水平。

2問題分析

2.1問題（1）的分析

用檢修員在水電站檢修后逗留時間來衡量檢修服務的好壞，而根據(jù)服務水平指標的定義，本文采用單位時間被服務水電站和單位時間到來檢修員之比來表示服務水平指標。利用排隊系統(tǒng)平衡下的服務指標去衡量服務水平，而一個排隊系統(tǒng)由檢修員到來的隨機輸入過程、單列的排隊規(guī)則、先到先修的服務規(guī)則和充滿即走的輸出過程四個要素組成。以該理論規(guī)則去構造排隊模型，通過查找文獻資料確定了檢修頻率和檢修時常等重要參數(shù)，建立服務水平指標體系，并確定指標閾值。

2.1問題（2）的分析

該問題是根據(jù)美國目前現(xiàn)有水電站和檢修員進行分析的，利用文獻的得到的檢修站分布圖和人口密度進行比對分析，以人口較集中的城市作為各州的中心，利用各水電站的位置數(shù)據(jù)利用Matlab聚類分析，以中心城市作為聚類中心，因此得到水電站歸屬各州的情況。在此基礎上，這個問題就轉化成了與問題一相同類型的題目，將參與排隊情況帶入問題一中的排隊模型即可求解出服務指標。

3問題解決

檢修員在一般水電站上檢修所需要的時間一般為3小時左右，既可視作平均服務時間t=3小時，每日服務時間段處理為15小時，檢修站在休息時間段外的有效檢修時間內(nèi)到水電站符合Poisson分布，因此可將一個水電站看做為M/M/s排隊系統(tǒng)，當?shù)兀ㄋ娬居行ё饔梅秶z修員為n，水電站內(nèi)發(fā)電機數(shù)為s需要檢修的檢修員相繼到達時間間隔服從參數(shù)為的負指數(shù)分布（可由發(fā)電功效、出力以及每天的有效供電時間求得），系統(tǒng)中共有s個發(fā)電機，每個發(fā)電機的服務時間相互獨立，且服從參數(shù)為u的負指數(shù)分布（u由單個發(fā)電機時間確定）。當需要檢修的檢修員，若有空閑的服務臺則馬上接受服務，否則便排成一個隊列等待，等待時間為無限。則系統(tǒng)服務強度：

4結論

該模型利用了運籌學中的排隊論去解決對服務指標的劃定，建立了等待型排隊模型，限定條件符合常規(guī)水電站發(fā)電、檢修情況，在服務水平的衡量上更貼合事實，可以較為準確地去應用于實際情況。運行實際情況具有極大的復雜性和不確定性，本模型在合理假設和合理簡化的基礎上，利用發(fā)電機可服務的范圍去建立模型分析問題，將問題進行簡化的同時不缺失實際應用性，并且可針對不同的替代情況在同一規(guī)則下進行具體數(shù)量分析，模型簡單，操作性強。隨著世界環(huán)保意識的逐步提升，節(jié)能減排能源模式必然成為大勢所趨。越來越多的能源產(chǎn)生模式都會有著更先進服務模式以及修理、整頓模式，這將為水電站、風力發(fā)電站等發(fā)電設備的服務系統(tǒng)更加先進。