风电场偏航控制的顺序优化算法及其应用
2025-01-25 17:49
No.1332769435035115520
技术概要
PDF全文
本技术介绍了一种风电场偏航控制的顺序优化算法,该算法首先获取各风机在当前入流风向角下的坐标,并进行排序转换。然后,根据实际需求确定偏航角度范围,并在初步优化阶段对前n-1台风机进行n-1次外层循环,每个循环中对特定风机在其偏航范围内进行均匀步长的遍历取值,以确定风电场的最佳偏航组合和相应的功率输出。进一步优化后,得到全场风机的最优偏航角度。该方法考虑了风电场内的尾流二次偏转效应和入流湍流强度对尾流的影响,采用改进的高斯尾流模型来综合计算三个维度方向的尾流亏损,提高了计算精度,使得控制优化效果更符合实际工程需求。
背景技术
偏航控制是一种风机的控制方式,风电场中的风机使用偏航控制来调整风轮的对风角度,进而偏转其尾流的方向,以减少后排风机暴露在其尾流中的面积,降低尾流效应所带来影响,提升后排风机的发电功率。上述手段以降低前排风机部分发电功率为代价,来换取整场总发电功率的提升效果。 现有的技术通过建立尾流影响关系矩阵对风电场内各风机的尾流影响关系进行探究,具体手段为:计算前排风机与后排风机的相对角度,结合入流风向、尾流沿流向扩张率以及尾流中心线等主要参数,求解并分析后排风机受前排风机的尾流影响程度随前排风机偏航角度的变化规律;进而基于梯度下降方法(序列最小二乘规划)以及非线性和非凸优化方法(如遗传算法、模拟退火法)等方法,以整场输出功率最大化为目标,通过在偏航角度空间内进行广泛搜索来确定各风机的最优偏航角度。但这种技术仅适用于某些机型与特定入流条件下的求解计算,不仅缺乏湍流强度对尾流影响的考虑,而且未考虑到由于尾流叠加导致的尾流二次偏转效应,泛化性较差且无法保证计算精度的同时,优化所需时间成本随风机数量呈指数增长的关系,不利于制定大型风电场的最优偏航控制策略。 上述技术手段虽然能够通过优化风机的偏航角度,使风电场发电功率得到提升,但是存在计算精度差、泛化性差、优化成本高等缺陷,尤其是在多维度、大规模风场中,计算耗时随风机数量呈指数型增长趋势,并且可能会出现增益不高的非必要偏航或者不优先选择较小偏航角度的情况。并且已有的二维尾流模型仅能在流向与展向对风机尾流进行解析性求解,忽略了垂向风切变对尾流亏损的影响。
实现思路
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该技术已申请专利,如用于商业用途,请联系技术所有人!
技术研发人员:
信志强  王磊  张昊  蔡智名
技术所属: 河海大学
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