基于智慧风场概念的风电场发电量最大化控制策略的研究

摘要

高效、可靠、低成本的风力发电技术是当前国内外众多科研机构研究的热点。智慧风场依托先进传感器，利用互联网技术、智能控制技术、数据挖掘技术等，实现风电机组之间快速信息交互，使风电机组能够自主优化控制策略，这为解决风电技术难题提供了新思路。基于智慧风场概念，本文提出了一种针对减小风电机组之间尾流效应的集群优化控制策略，通过对其机理的研究及仿真分析，验证了其对提升风电场发电量、减小机组载荷的合理性和有效性。
　　本文以装机33台2.0MW水平轴风电机组的某典型平原风电场为研究对象。首先，在风力机空气动力学分析的基础上，建立了包含自然风、风切变和塔影效应的典型风电场风速模型，提出了分段线性化尾流模型及其叠加模型；然后，针对风电机组之间尾流效应的问题，提出了额定风速以下上游风电机组变桨让风的集群优化控制策略，并分析了上游风电机组变桨让风减小尾流效应的机理，从理论上验证了控制策略的可行性；最后，对不同控制策略下的首排风电机组载荷进行了对比分析，验证了集群控制策略在降低机组载荷、提高机组可靠性方面的有效性。
　　在研究过程中，本文利用Matlab软件对风电机组尾流建模方法的准确性进行校正，引入遗传算法对控制策略相关变量进行优化，并利用Blad ed和Windpro软件分别对首排风电机组载荷和风电场整体发电量进行仿真验证。仿真结果表明：本文提出的分段线性化尾流模型能够满足仿真准确性需求；本文提出的风电场集群优化控制策略能够提高风电场整体发电量2%以上，并且能够显著减小首排风电机组叶片气动载荷，该控制策略在提高机组可靠性和风电场发电量方面是可行、有效的。

目录

声明

第一章 绪论

1 .1 研究背景

1 .2 国内外研究现状

1 .3 研究方法及工作

第二章 风电机组空气动力模型的研究

2 .1 风力机空气动力学基础

2 .2 风速模型

2 .3 尾流模型

2 .4 本章小结

第三章 风电场集群优化控制策略

3 .1风电机组控制技术

3 .2 风电场集群优化控制策略理论分析

3 .3 基于遗传算法的风电场集群优化控制

3 .4 本章小结

第四章 风电场集群控制仿真验证

4.1 Windpro软件简介

4.2 基于Windpro软件的风电场建模

4 .3 仿真分析

4 .4 本章小结

第五章 风电机组载荷分析

5.1 Bladed软件简介

5 .2 载荷计算理论基础

5.3 基于Bladed软件的风电机组建模

5 .4 载荷工况建模

5 .5 仿真分析

5 .6 本章小结

第六章 结论与展望

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致谢