给定调度功率的风力发电场功率控制

摘要

近年来，由于全球能源消耗每年持续增加，人类对化石燃料的消耗速率变得越来越快。而常用的化石能源都是不可再生能源，为了避免化石燃料用尽时爆发的能源危机，可再生能源将成为解决此问题的一个重要因素。风能是可再生能源中安全性高、规模化程度强、产出效益大的优选能源形式，而风力发电作为风能的主要利用形式目前已经得到了广泛地推广。但随着单机容量的快速增大和装机总量的急剧膨胀，与日益严苛的“高效、可靠、电网友好”标准间的矛盾愈发突出。与此同时，由于风电系统的高度非线性以及风的随机性，导致风电场输出功率波动较大，难以满足并网时的功率要求。此外，风电场常用的最大功率跟踪控制算法面对时刻变化的负载也会出现供需失衡的问题。因此，本文主要围绕风电场的输出功率控制问题进行了如下的研究：
　　第一，针对风场总输出调度功率给定时的功率分配问题，设计了一种基于多智能体一致性算法的功率分配策略，然后通过各风机之间的协调控制，实现了在风场总输出功率给定时，各风机之间输出功率的合理分配，很好地解决了集中式分配方法计算量高、容错性能差的问题。
　　第二，针对单个风机的功率跟踪控制问题，设计了两类自适应跟踪控制算法，并通过李雅普诺夫稳定性理论对控制算法的稳定性进行了证明。两类算法都具有对系统模型的依赖性小，鲁棒性强的特点。
　　最后，在仿真软件上搭建数值仿真平台，对本文给出的控制算法进行仿真实验，实验结果验证了本文所提控制算法的可行性与有效性。

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中文摘要

英文摘要

目录

1 绪论

1.1研究背景及意义

1.2研究现状

1.3主要研究内容

2 风力发电的基础理论

2.1引言

2.2风力发电的基本原理

2.3变速风力发电机组的功率控制问题

2.4 本章小结

3 基于多智能体的风场功率分配算法

3.1 引言

3.2 本章预备知识

3.3 基于多智能体一致性的风电场功率分配算法

3.4仿真实验

3.5 本章小结

4 变速风电机组的功率跟踪控制

4.1 引言

4.2 变速风力发电机的系统模型

4.3 控制器设计与稳定性分析

4.4 仿真实验

4.5 本章小结

5 总结与展望

5.1 总结

5.2 展望

致谢

参考文献

附录

A. 作者在攻读学位期间发表的论文目录

B. 作者在攻读学位期间取得的科研成果目录