考慮空氣動力學影響的風電場最大出力控制研究.pdf

1、能源危機、環(huán)境問題和風力發(fā)電各項技術的改善促進了風電的大規(guī)模并網運行，風電在能源結構中將會占據重要地位。尾流效應在大規(guī)模風電場中對輸出功率產生的影響不容忽視，傳統(tǒng)的最大風能捕獲方案難以實現風電場的出力最優(yōu)。為了提高風能開發(fā)的利用率與風力發(fā)電的經濟效益，需要對考慮空氣動力學的影響，對當前的風機控制系統(tǒng)進行研究，協(xié)調優(yōu)化風電機組的有功功率輸出，實現風電場最大出力控制。本文的主要研究內容如下:
　　首先，研究了葉輪空氣動力學建模理論，基

2、于葉素動量理論推導了理想風機的風能轉換過程，分析了軸向誘導因子與風機有功輸出的關系，并探討建立了一維線性尾流模型，結合組合風速模型和風電場模型，分析了不同風速風向條件下尾流效應對風電場有功出力的影響。
　　其次，依據合作博弈理論，以風電場內所有風電機組作為博弈參與者，以風電機組有功出力為收益函數，建立風電場最大出力合作博弈模型并采用分布式學習算法進行求解。在合作博弈模式下，風電場輸出功率得到顯著提升，且算法具有良好的收斂性和穩(wěn)定性

3、，同樣適用于故障場景下的仿真。
　　最后，提出了考慮尾流效應的風電場最大出力優(yōu)化控制方案。介紹了傳統(tǒng)風電場風機控制流程和有功調度方法，在此基礎上提出考慮尾流效應的風電場最大出力優(yōu)化控制方案的基本思想和總體架構，采用功率優(yōu)化分配策略實現。策略以風電機組有功出力之和最大為優(yōu)化目標，基于內點法協(xié)調優(yōu)化風電機組有功功率控制參考值。通過不同工作模式和風能條件的場景驗證了所提方案的有效性。
　　本文的研究以空氣動力學建模理論為基礎，分析