一种风电场控制参数优化方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种风电场控制参数优化方法及系统，包括：建立风电场仿真模型，基于实际风电场的信息建立风电场仿真模型；获得风电场仿真时序风文件，基于风电场实测风数据编制包含实际风电场遇到的所有工况的风电场工况表，生成用于仿真的时序风文件；最优控制参数建立，建立能使风电场收益最大化的优化的目标函数；在所述风电场仿真模型中，利用风电场仿真时序风文件数据仿真风电场全部工况，利用寻优算法寻找每种工况下目标函数最优的控制参数，建立最优控制参数数据库存储上述获得的最优的控制参数。本公开通过得到最优参数数据库，实现每种工况下目标函数最优的控制参数，能够实现整个风电场的控制优化实现效益最佳。

A Method and System for Optimizing Control Parameters of Wind Farm

The invention discloses a wind farm control parameter optimization method and system, which includes: establishing a wind farm simulation model, establishing a wind farm simulation model based on the information of actual wind farm, obtaining a wind farm simulation time series wind file, compiling a wind farm operation table containing all the conditions encountered by the actual wind farm based on the wind farm measured data, and generating a time series wind file for simulation; In the wind farm simulation model, the sequential Wind file data of wind farm simulation is used to simulate all working conditions of the wind farm, and the optimization algorithm is used to find the optimal control parameters of the objective function under each working condition, and the optimal control parameters database is established to store the optimal control parameters obtained above. \u3002 The present disclosure achieves the optimal control parameters of the objective function under each working condition by obtaining the optimal parameter database, and achieves the optimal control and optimization of the entire wind farm to achieve the best benefit.

【技术实现步骤摘要】
一种风电场控制参数优化方法及系统
本公开涉及风电控制
，特别是涉及一种风电场控制参数优化方法及系统。
技术介绍
我国风能资源丰富，风电发展迅速。随着风电场的规模增大，机组之间尾流影响造成的发电量损失增大，传统的风电控制主要考虑单台机组的发电能力最优，无法实现整个风电场的出力最大。如何通过整个风电场的控制优化实现效益最佳，是目前遇到的主要问题。
技术实现思路
为了解决现有技术的不足，本公开的目的之一是提供了一种风电场控制参数优化方法，基于现场测试数据优化参数表，实现风电场收益最大化。为了实现上述目的，本申请采用以下技术方案：一种风电场控制参数优化方法，包括：建立风电场仿真模型，基于实际风电场的信息建立风电场仿真模型，实际风电场的信息包括机组信息、地形信息，机位信息及电气信息；获得风电场仿真时序风文件，基于风电场实测风数据编制包含实际风电场遇到的所有工况的风电场工况表，基于风电场工况表中的风速、风向和湍流度生成用于仿真的时序风文件；最优控制参数建立，建立能使风电场收益最大化的优化的目标函数；在所述风电场仿真模型中，利用风电场仿真时序风文件数据仿真风电场全部工况，利用寻优算法寻找每种工况下目标函数最优的控制参数，建立最优控制参数数据库存储上述获得的最优的控制参数。进一步的技术方案，建立风电场仿真模型时，首先建立模拟不同的风电机组的风电机组模型，风电机组模型相对应的风电场地形、机位坐标、流场尾流模型及电气电网模型；通过上述方式建立的所述风电场仿真模型输入为整场风速，输出为各个机位的性能参数，包括发电量及载荷。进一步的技术方案，基于风电场实测风数据编制包含实际风电场遇到的所有工况的风电场工况表，其中，风电场实测风数据至少有一年的风电场现场测风塔数据，或者现场位置和对现场周围更广阔的环境的完整的描述，或使用其他具有代表性的数据源；根据所要求的精度将风向分为若干扇区，将风速分为等差数列，将湍流分为若干级别。进一步的技术方案，基于风电场工况表中的风速、风向和湍流度利用风数据发生器生成用于仿真的时序风文件，时序的长度和间隔可以自定义，统计当地风电场的风频谱，利用傅里叶逆变换可以得到相应的时序风速。进一步的技术方案，所述优化目标函数为功率曲线、年发电量、风场发电效率、整体收益、净现值或财政平衡的最大化；优化目标为度电成本、水平化生产成本或风险最低；优化目标是单个目标，或是上述多个目标的集合，即多目标优化；约束条件包括：机组功率等级、机组坐标点、功率调节能力及机组偏航角度。进一步的技术方案，利用寻优算法寻找每种工况下目标函数最优的控制参数，具体过程为按照风电场工况表设定的条件，不断的利用风电场模型迭代计算，计算出每个风速下的每个机组的最佳控制逻辑和控制参数。进一步的技术方案，所述最优参数数据库用于存储每种工况下每个机组的最优控制参数，最优参数数据库可以配置到每台机组中，运行时每台机组在实际运行根据当前的风况情况，查阅数据库或者表格中的设定点进行控制调节，实现整场收益的最优；或最优参数数据库配置在风电场控制器中，风电场控制器根据当前的风况查询数据库或者表格中各个机组的控制设定值，通过通讯下发到各个机组。本公开的另一方面是公开了一种风电场控制参数优化系统，包括：风电场仿真模型建立模块，基于实际风电场的信息建立风电场仿真模型，实际风电场的信息包括机组信息、地形信息，机位信息及电气信息；风电场仿真时序风文件获得模块，基于风电场实测风数据编制包含实际风电场遇到的所有工况的风电场工况表，基于风电场工况表中的风速、风向和湍流度生成用于仿真的时序风文件；最优控制参数建立模块，建立能使风电场收益最大化的优化的目标函数；在所述风电场仿真模型中，利用风电场仿真时序风文件数据仿真风电场全部工况，利用寻优算法寻找每种工况下目标函数最优的控制参数，建立最优控制参数数据库存储上述获得的最优的控制参数。本公开的另一方面是还公开了一种风电场机组阵列，包括多个风电场机组，每个风电场机组被配置有最优参数数据库，所述最优参数数据库通过上述一种风电场控制参数优化或系统得到；每台机组在实际运行时根据当前的风况情况，查阅最优参数数据库或者表格中的设定点进行控制调节，实现整场收益的最优。本公开的再一方面是公开了一种风电场控制器，所述风电场控制器被配置有最优参数数据库，所述最优参数数据库通过上述一种风电场控制参数优化或系统得到；风电场控制器根据当前的风况查询数据库或者表格中各个机组的控制设定值，通过通讯下发到各个机组。与现有技术相比，本公开的有益效果是：1、本公开通过得到最优参数数据库，实现每种工况下目标函数最优的控制参数，能够实现整个风电场的控制优化实现效益最佳。2、本公开所建立的风电场的仿真模型及风电场工况表均为基于实测数据得到的，更能准确的反应实际的风电场的情况，仿真更加精确。附图说明构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。图1为本公开一些实施例子的系统结构框图；图2为本公开一些实施例子的方法步骤图。具体实施方式应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。本申请的一种典型的实施方式中，公开了优化风电场控制参数的系统包括：风电场工况表、风电场仿真模型、优化算法、最优参数数据库、优化目标函数，如图1所示。当然，在具体实施例子中，上述优化风电场控制参数的系统为了实现相应的功能，可以采用功能模块的方式进行实现，具体的，可以包括：风电场仿真模型建立模块，基于实际风电场的信息建立风电场仿真模型，实际风电场的信息包括机组信息、地形信息，机位信息及电气信息；风电场仿真时序风文件获得模块，基于风电场实测风数据编制包含实际风电场遇到的所有工况的风电场工况表，基于风电场工况表中的风速、风向和湍流度生成用于仿真的时序风文件；最优控制参数建立模块，建立能使风电场收益最大化的优化的目标函数；在所述风电场仿真模型中，利用风电场仿真时序风文件数据仿真风电场全部工况，利用寻优算法寻找每种工况下目标函数最优的控制参数，建立最优控制参数数据库存储上述获得的最优的控制参数。其中，风电场的仿真模型应包含风电机组模型、风电场地形、机位坐标、流场尾流模型、电气电网模型。风电场模型的输入为整场风速，输出为各个机位的发电量、载荷等。利用数字化建模的方法建立风电场的仿真模型，可以采用通用的编程工具，也可以采用行业专用软件。模型的参数根据实际风电场的参数进行配置，以保证仿真的精度。具体的建模方式如下：在具体实施例子中，上述风电机组模型包括空气动力学模型、机械传动模型，塔筒支撑模型、控制系统模型等，能够通过参数和模块的更改模拟不同的风电机组。在具体实施例子中，上述流场尾流模型能够根据输入的全局风速、风向、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种风电场控制参数优化方法，其特征是，包括：建立风电场仿真模型，基于实际风电场的信息建立风电场仿真模型，实际风电场的信息包括机组信息、地形信息，机位信息及电气信息；获得风电场仿真时序风文件，基于风电场实测风数据编制包含实际风电场遇到的所有工况的风电场工况表，基于风电场工况表中的风速、风向和湍流度生成用于仿真的时序风文件；最优控制参数建立，建立能使风电场收益最大化的优化的目标函数；在所述风电场仿真模型中，利用风电场仿真时序风文件数据仿真风电场全部工况，利用寻优算法寻找每种工况下目标函数最优的控制参数，建立最优控制参数数据库存储上述获得的最优的控制参数。

【技术特征摘要】
1.一种风电场控制参数优化方法，其特征是，包括：建立风电场仿真模型，基于实际风电场的信息建立风电场仿真模型，实际风电场的信息包括机组信息、地形信息，机位信息及电气信息；获得风电场仿真时序风文件，基于风电场实测风数据编制包含实际风电场遇到的所有工况的风电场工况表，基于风电场工况表中的风速、风向和湍流度生成用于仿真的时序风文件；最优控制参数建立，建立能使风电场收益最大化的优化的目标函数；在所述风电场仿真模型中，利用风电场仿真时序风文件数据仿真风电场全部工况，利用寻优算法寻找每种工况下目标函数最优的控制参数，建立最优控制参数数据库存储上述获得的最优的控制参数。2.根据权利要求1所述的一种风电场控制参数优化方法，其特征是，建立风电场仿真模型时，首先建立模拟不同的风电机组的风电机组模型，风电机组模型相对应的风电场地形、机位坐标、流场尾流模型及电气电网模型；通过上述方式建立的所述风电场仿真模型输入为整场风速，输出为各个机位的性能参数，包括发电量及载荷。3.根据权利要求1所述的一种风电场控制参数优化方法，其特征是，基于风电场实测风数据编制包含实际风电场遇到的所有工况的风电场工况表，其中，风电场实测风数据至少有一年的风电场现场测风塔数据，或者现场位置和对现场周围更广阔的环境的完整的描述，或使用其他具有代表性的数据源；根据所要求的精度将风向分为若干扇区，将风速分为等差数列，将湍流分为若干级别。4.根据权利要求1所述的一种风电场控制参数优化方法，其特征是，基于风电场工况表中的风速、风向和湍流度利用风数据发生器生成用于仿真的时序风文件，时序的长度和间隔可以自定义，统计当地风电场的风频谱，利用傅里叶逆变换可以得到相应的时序风速。5.根据权利要求1所述的一种风电场控制参数优化方法，其特征是，所述优化目标函数为功率曲线、年发电量、风场发电效率、整体收益、净现值或财政平衡的最大化；优化目标为度电成本、水平化生产成本或风险最低；优化目标是单个目标，或是上述多个目标的集合，即多目标优化；约束条件包括：机组功率等级、机组坐标点、功率调节能力及机组...

【专利技术属性】
技术研发人员：鲁效平，吕超，关中杰，刘南南，牛成，
申请(专利权)人：山东中车风电有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37