一种风电场快速有功功率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快速有功功率优化方法及系统，本发明专利技术方法包括分别构建风机有功功率参考指令的增量分别与风力推力F

【技术实现步骤摘要】
一种风电场快速有功功率优化方法及系统


[0001]本专利技术涉及风电场有功功率控制技术，具体涉及一种风电场快速有功功率优化方法及系统。

技术介绍

[0002]风能是快速增长的可再生能源之一。由于天然的地理环境的因素，未来海上风电场的装机规模和装机容量上都将急剧增长。风电场内部风速分布与波动更加复杂多变，导致风电机组载荷激增和疲劳载荷迅速增加，严重时引发风机齿轮箱损坏、叶片开裂、塔架崩塌等事故：风机受到湍流和外部随机载荷的共同作用，动力学行为体现出极强的高阶非线性；且发电机组间的耦合程度呈几何数量增长，大规模风电机组群模型具有超高阶特点。传统小型风电场集中式通过风电机组群的高阶数学模型来优化有功功率控制方式计算缓慢，难以满足大规模风电机组群载荷快速控制的要求。面向未来超大规模风电机组群，风机的疲劳载荷快速精准控制是未来风电场有功优化控制的一种技术发展方向。

技术实现思路

[0003]本专利技术要解决的技术问题：针对现有技术的上述问题，提供一种风电场快速有功功率优化方法及系统，本专利技术将等微增率准则运用于风电场有功功率优化控制问题本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种风电场快速有功功率优化方法，其特征在于，包括：1)分别构建风机有功功率参考指令的增量分别与风力推力F
t
、轴承扭力T
s
疲劳载荷的增量空间状态方程；2)基于构建得到的增量空间状态方程，建立各台风机关于疲劳载荷的目标函数；3)以风电场内N台风机总的疲劳载荷为目标，设定有功调度指令和风机的发电约束条件，建立风电场快速有功功率优化模型；4)对风电场快速有功功率优化模型基于等微增率准则求解得到目标函数的极小值的解，得到最优的风机有功功率参考指令的增量以控制风机有功功率输出。2.根据权利要求1所述的风电场快速有功功率优化方法，其特征在于，步骤1)包括：1.1)分别构建风机有功功率参考指令的增量分别与风力推力F
t
、轴承扭力T
s
疲劳载荷的增量空间状态方程；1.2)分别确定风机有功功率参考指令的增量分别与风力推力F
t
、轴承扭力T
s
疲劳载荷的增量空间状态方程的一阶偏导式。3.根据权利要求2所述的风电场快速有功功率优化方法，其特征在于，步骤1.1)包括：1.1.1)构建风力推力F
t
、轴承扭力T
s
的增量模型如下式所示：ΔF
t
＝K
βF
Δβ+K
ωF
Δω
g
，
ꢀꢀꢀ
(2)上式中，ΔT
s
为轴承扭力T
s
的增量，ΔF
t
为风力推力F
t
的增量，η
g
为齿轮变速箱的传动比系数，J
g
为发电机惯量，K
ωT
、K
βT
分别为轴承扭力T
s
在初始时刻t0的一阶泰勒展开的系数，K
βF
和K
ωF
分别为风力推力F
t
在初始时刻t0的一阶泰勒展开的系数，J
t
为等效惯量，J
r
为叶轮转子惯量，为发电机输出功率在初始时刻t0的值，μ
g
为发电机效率，为滤波速度在初始时刻t0的值，Δβ为桨距角的增量，Δω
g
为发电机转速的增量，Δω
f
为发电机过滤高次谐波后转速的增量，为风机有功功率参考指令的增量；1.1.2)基于风力推力F
t
、轴承扭力T
s
的增量模型，建立工作点附近的连续状态空间方程为：上式中，x为状态变量，状态变量x的增量Δx＝[Δβ
ref
,Δβ,Δω
g
,Δω
f
]，控制变量u的增量Δβ
ref
为桨距角参考值的增量，A
Ι
,B
Ι
,E
Ι
分别为连续状态空间矩阵；1.1.3)将工作点附近的连续状态空间方程用采样周期t
s
离散化，得到离散状态空间方程为：x(k+1)＝A
d
x(k)+B
d
Δu+E
d
，
ꢀꢀꢀ
(4)上式中，x(k+1)和x(k)分别为k+1和k时刻的状态变量，A
d
,B
d
,E
d
为离散状态空间矩阵；1.1.4)根据工作点附近的离散状态空间方程，分别构建风机有功功率参考指令的增量分别与风力推力F
t
、轴承扭力T
s
疲劳载荷的增量空间状态方程如下式所示：
上式中，ΔF
t
为风力推力F
t
的增量，ΔT
s
为轴承扭力T
s
的增量，Δx＝[ΔF
t
,ΔT
s
]为控制变量的增量，为待求解的风机有功功率参考指令的增量；分别为风力推力F
t
和轴承扭力T
s
的增量空间状态方程的矩阵，且有：上式中，η
g
为齿轮变速箱的传动比系数，J
g
为发电机惯量，K
ωT
、K
βT
分别为轴承扭力T
s
在初始时刻t0的一阶泰勒展开的系数，K
βF
和K
ωF
分别为风力推力F
t
在初始时刻t0的一阶泰勒展开的系数，J
t
为等效惯量，J
r
为叶轮转子惯量，为发电机输出功率在初始时刻t0的值；μ
g
为发电机效率，为滤波速度在初始时刻t0的值。4.根据权利要求3所述的风电场快速有功功率优化方法，其特征在于，步骤1...

【专利技术属性】
技术研发人员：柏管，黄晟，黄守道，沈非凡，廖武，黄凌翔，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：发明
国别省市：