考慮空氣動力學(xué)影響的風(fēng)電場最大出力控制研究.pdf

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

2、于葉素動量理論推導(dǎo)了理想風(fēng)機的風(fēng)能轉(zhuǎn)換過程，分析了軸向誘導(dǎo)因子與風(fēng)機有功輸出的關(guān)系，并探討建立了一維線性尾流模型，結(jié)合組合風(fēng)速模型和風(fēng)電場模型，分析了不同風(fēng)速風(fēng)向條件下尾流效應(yīng)對風(fēng)電場有功出力的影響。
　　其次，依據(jù)合作博弈理論，以風(fēng)電場內(nèi)所有風(fēng)電機組作為博弈參與者，以風(fēng)電機組有功出力為收益函數(shù)，建立風(fēng)電場最大出力合作博弈模型并采用分布式學(xué)習(xí)算法進行求解。在合作博弈模式下，風(fēng)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(yīng)的風(fēng)電場最大出力優(yōu)化控制方案。介紹了傳統(tǒng)風(fēng)電場風(fēng)機控制流程和有功調(diào)度方法，在此基礎(chǔ)上提出考慮尾流效應(yīng)的風(fēng)電場最大出力優(yōu)化控制方案的基本思想和總體架構(gòu)，采用功率優(yōu)化分配策略實現(xiàn)。策略以風(fēng)電機組有功出力之和最大為優(yōu)化目標，基于內(nèi)點法協(xié)調(diào)優(yōu)化風(fēng)電機組有功功率控制參考值。通過不同工作模式和風(fēng)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(xué)建模理論為基礎(chǔ)，分析