【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及风电场控制
,特别涉及一种基于风速时序分解的风电场有功功率优化方法。
技术介绍
近年来,我国的风电产业保持着强劲的增长势头,随着风电的发展,有良好风能的陆地资源越来越少,为支撑风电产业进一步发展,大规模发展海上风电场成为必然趋势。当前海上风电场建设成本较高,提高海上风电场的发电效率,增加风电业主的经济效益,是海上风电场运营的关键问题之一。与陆地风电场相比,海上风电场受尾流影响极为剧烈,传统的单台风电机组最大风能捕获,将导致上风向机组吸收较大的风能,下风向机组输入风速降低,从而损失风电场有功功率,研究表明,传统的单机最大风能捕获方案,由于尾流效应导致的海上风电场有功功率损失可高达30%,尽管通过风电场微观选址、风电机组布局优化能有效降低尾流效应的影响,但由于风电场场地和建设成本等因素制约,风电机组之间的距离一般在叶轮直径的5到7倍之间,尾流效应对风电场有功功率的影响仍然明显。国内外一些学者基于尾流效应对风电场有功功率优化开展了一系列研究,形成了多种尾流模型,现有研究基本集中在风速恒定时,尾流效应对风电场有功功率的影响及其改善方法方面。但在风速动态变化时,风电场的有功功率优化方面的研究尚不成熟,其主要原因是风电机组具有很强的非线性,按传统的思维方法,将较长一段时间的风速作为一个整体进行考察,建立风电场有功功率优化方程,由于时间维度的可能组合极多,使方程求解计算量大,对应的控 ...
【技术保护点】
一种基于风速时序分解的风电场有功功率优化方法,包括以下步骤:步骤一:将风电场下一个控制周期的风速预测曲线按时序转换为30个元素的离散风速序列;步骤二:将离散风速序列各元素对应的风速值视为恒定自然风速,基于尾流效应,分别计算在各恒定自然风速作用下,各机组的有功功率参考值;同时,基于尾流传播延迟,分别计算在各恒定自然风速作用下,各机组有功功率参考值开始作用的时刻;步骤三:由各机组有功功率参考值及其开始作用的时刻,生成离散风速序列作用下各机组有功功率参考值控制曲线,各机组根据此控制曲线运行。
【技术特征摘要】
1.一种基于风速时序分解的风电场有功功率优化方法,包括以下步骤:
步骤一:将风电场下一个控制周期的风速预测曲线按时序转换为30个元素
的离散风速序列;
步骤二:将离散风速序列各元素对应的风速值视为恒定自然风速,基于尾
流效应,分别计算在各恒定自然风速作用下,各机组的有功功率参考值;同时,
基于尾流传播延迟,分别计算在各恒定自然风速作用下,各机组有功功率参考
值开始作用的时刻;
步骤三:由各机组有功功率参考值及其开始作用的时刻,生成离散风速序
列作用下各机组有功功率参考值控制曲线,各机组根据此控制曲线运行。
2.根据权利要求1所述的基于风速时序分解的风电场有功功率优化方法,
其特征在于:所述步骤一中,离散风速序列s(m)的转换公式为:
s(m)=1Ts∫tN+(m-1)TstN+mTssc(t)dt]]>①
其中,m是自然数,其取值范围为1≤m≤31,sc(t)是t时刻风电场风速预测
值,tN表示下一个控制周期的起始时刻,T表示风电场一个控制周期对应的时长,
Ts是风速离散化间隔时间,Ts=T/30。
3.根据权利要求2所述的基于风速时序分解的风电场有功功率优化方法,
其特征在于:所述步骤二中,各机组的有功功率参考值的计算步骤如下:
1)以机组i的轴向诱导因子ai为变量,则机组i的风能利用系数及其推
力系数为:
Cpi=4(1-ai)2ai]]>②
CTi=4(1-ai)ai]]>③
2)离散风速序列s(m)中的m取具体值n,令n=1;
3)设风电场受恒定自然风速s(n)作用,用vi表示机组i的输入风速,若v1是
上风向边界机组,机组i+1是机组i下风向上第一台机组,按式④和式⑤计算机
组i+1的输入风速:
v1=s(n)④
vi+1=vi·[1-(1-1-CTi)(riri+kx)2]]]>⑤
其中,k为风电场地面粗糙度系数,ri为机组i叶轮半径,x是机组i轮毂中
心与机组i+1轮毂中心在风向上投影的距离;
4)按下式计算各机组有功功率:
⑥
其中,Pi表示机组i的有功功率,vrated表示机组额定风速,vin、vcut表示机组
的切入、切出风速;ρ表示空气密度,表示机组i的额定功率;
5)建立风电场有功功率优化模型如下:
Pall=maxai(Σi=1NPi)]]>s.t.
v1=s(n)
vi+1=vi...
【专利技术属性】
技术研发人员:苏永新,李启航,段斌,易灵芝,谭貌,吴亚联,姚子力,
申请(专利权)人:湘潭大学,
类型:发明
国别省市:湖南;43
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