基于模型預(yù)測控制算法的風(fēng)電場有功控制.pdf

1、風(fēng)電存在隨機(jī)性、間歇性等的特點(diǎn)，并且風(fēng)電機(jī)組本身存在的非線性、強(qiáng)耦合性和不確定性以及風(fēng)電場環(huán)境中風(fēng)速變化干擾等因素的影響,這些都嚴(yán)重限制了風(fēng)電場有功功率輸出控制能力，給電網(wǎng)制定調(diào)度計(jì)劃帶來困難。為了解決此問題，要求風(fēng)電場及風(fēng)力發(fā)電機(jī)組自身具備一定的調(diào)控能力，確保風(fēng)電場有功功率輸出不超過調(diào)度部門給定的參考值。而模型預(yù)測控制能夠使具有不確定性的風(fēng)電場實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)控制風(fēng)電有功功率輸出，以滿足約束條件下跟蹤調(diào)度需求。
　　本文研究了模型預(yù)測控

2、制方法的控制原理和控制算法，將其應(yīng)用于風(fēng)電場的有功功率控制系統(tǒng)中。主要做的研究工作如下：
　　1.分析了風(fēng)電場有功控制系統(tǒng)，其主要構(gòu)成部分以及控制目標(biāo)。采用分層控制結(jié)構(gòu)，即場級(jí)集中控制層和風(fēng)電機(jī)組控制層。針對控制目標(biāo)，設(shè)計(jì)場級(jí)集中控制層中模型預(yù)測控制的主控器以及分配模塊中的分配算法，實(shí)現(xiàn)風(fēng)電場有功功率的控制，滿足調(diào)度要求。
　　2.研究模型預(yù)測控制的控制原理和控制算法，描述模型預(yù)測控制應(yīng)用于控制系統(tǒng)中相對傳統(tǒng)控制方法的優(yōu)勢。

3、根據(jù)模型預(yù)測控制算法的原理提出需要對風(fēng)電場進(jìn)行建模，將風(fēng)電場作為整體而不考慮風(fēng)電場中風(fēng)機(jī)的具體分布建立其等值模型,而單個(gè)機(jī)組的模型是建立風(fēng)電場等值模型的基礎(chǔ)。
　　3.由于場級(jí)集中控制層分配模塊中的分配算法將風(fēng)電場的功率分配給每臺(tái)機(jī)組，得到的分配功率作為風(fēng)電機(jī)組控制層的功率參考值。將風(fēng)電機(jī)組按運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行分類，在結(jié)合風(fēng)電場的發(fā)電能力和調(diào)度參考值之間的關(guān)系，利用風(fēng)電功率預(yù)測方法得到的預(yù)測功率設(shè)計(jì)分配算法。
　　4.針對場級(jí)集中

4、控制層設(shè)計(jì)主控制器。建立整個(gè)風(fēng)電場的動(dòng)態(tài)模型，以風(fēng)電場實(shí)際輸出功率與調(diào)度參考值之間誤差盡可能小的原則設(shè)計(jì)了模型預(yù)測控制算法中控制目標(biāo)函數(shù)，根據(jù)風(fēng)電場并網(wǎng)對功率變化率存在要求再加上風(fēng)機(jī)自身發(fā)電能力得到了約束條件。
　　文章最后，采用組合風(fēng)速模型模擬風(fēng)電場中風(fēng)速數(shù)據(jù)，同時(shí)給出20臺(tái)風(fēng)機(jī)組成的風(fēng)電場的調(diào)度值進(jìn)行仿真，并且在相同的風(fēng)電場環(huán)境中，對采用PI控制和模型預(yù)測控制的仿真結(jié)果進(jìn)行比較，結(jié)果表明在風(fēng)速干擾下模型預(yù)測控制方法能夠更加有效