基于多目标优化的风电场功率分配策略的设计及实现

摘要

随着经济的大势发展，风电成为可再生能源的首要选择，风电装机容量规模的扩大，接入电网的比重也越来越大。从长远来看，实现风电场可控运行，电网调度体系需要考虑风电场，这也是大型风电场发展趋势；因此从电网自身角度出发要求风电场出力可控，即风电场能够根据电网调度要求调整有功功率、无功功率输出，这就要求风电场需按照电网要求合理地将功率分配到各台风力发电机组。
　　为了能够实现风电场总输出功率既满足电网调度出力要求，即控制风电场的有功功率和无功功率，保证将电网调度期望功率值在所有风力发电机组中协调分配，在整个控制系统中，功率分配算法直接影响到控制效果；在优化考虑功率分配算法的基础上，考虑机组状态，预测功率和有功、无功功率损耗等因素，从而达到减小风电场控制误差，提高风电场运行的效率，提高功率利用率，实现风电场优化运行，缩短风电投资回收期，本文主要从以下几个方面进行了相应的研究：
　　1、研究了风力发电原理以及整个系统和风电场功率优化控制；为了达到并网要求，结合风电场并网技术规定和要求，对风电场接入电网的特性进行了研究，并由此提出功率分配优化的目标—与电网调度的偏差最小；在此基础上，为了提高功率利用率，相比传统的方式，将风电场有功、无功功率损耗纳入考虑范围。并根据电力系统中功率节点特性和风力发电机发电功率涉及到的相关因素，给出了优化目标对应的相关约束条件，最后就该问题进行了模型的分析和处理。
　　2、就提出的功率优化分配策略问题，将群体智能粒子群算法运用到风电场功率分配问题中，在此基础上针对其由于初始值对存在盲区不易被搜索到造成局部和全局解不准确的缺点，采用了混沌优化算法改进，并进行了仿真验证了方法的有效性。仿真结果表明：算法不仅能满足电网调度需求，而且降低了风电场的有功功率损耗和无功功率损耗。
　　3、设计了风电场功率控制软件，将提出的功率优化分配策略和算法在软件中以模块的形式实现，并在宁夏太阳山大唐二期风电场进行了相应的现场试验测试。就其分配算法和软件性能方面进行了测试，结果表明，提出的策略能够在风电场稳定应用，并有助于提高风电场运行效率和功率的利用率，并对减小风电场的功率损耗方面有一定的改善。

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第一章 绪论

1.1研究背景及意义

1.2国内外风电发展和研究现状

1.3研究内容与思路

1.4本文的结构安排

第二章 风电场功率分配模型

2.1引言

2.2风力发电系统

2.3风电场功率优化分配建模

2.4小结

第三章 基于改进的粒子群算法风电场功率分配策略

3.1引言

3.2基本的粒子群优化算法

3.3改进的粒子群算法

3.4风电场潮流计算

3.5风电场潮流计算的牛顿—拉夫逊法

3.6仿真结果以及分析

3.7小结

第四章 基于风电场功率分配策略的功率控制软件设计

4.1引言

4.2系统总体设计

4.3系统模块设计

4.4系统界面

4.5小结

第五章 风电场功率控制软件现场应用及其测试

5.1引言

5.2风电场现场测试结构

5.3功率分配测试结果

5.4软件性能测试

5.5小结

第六章 总结与展望

致谢

参考文献

硕士期间取得的研究成果

个人简历

主要科研工作