基于尾流效应的风电场最大出力优化控制

doi:10.3969/j.issn.1000－7229.2017.04.013

电力建设 ›› 2017, Vol. 38 ›› Issue (4): 96-.doi: 10.3969/j.issn.1000－7229.2017.04.013

基于尾流效应的风电场最大出力优化控制

杨志超1，高丙团1，叶飞1,2，薄鑫3

1.东南大学电气工程学院，南京市 210096；2.国网扬州供电公司，江苏省扬州市 225000；
3.国网江苏省电力公司经济技术研究院，南京市 210008

出版日期:2017-04-01
作者简介:杨志超（1992），男，硕士研究生，主要从事新能源并网、混合直流输电系统等方面的研究工作；高丙团（1981），男，博士，教授，博士生导师，本文通信作者，主要从事系统建模与控制、新能源并网、智能配用电等方面的研究工作；叶飞（1990），男，硕士，主要从事电力系统稳定分析方面的研究工作；薄鑫（1975），女，硕士，高级工程师，主要从事电力系统及其自动化方面的研究工作。
基金资助:
国网江苏省电力公司经济技术研究院项目（SGTYHT/14-JS-188）

Maximum Output Optimal Control of Wind Farm Based on Wake Effect

YANG Zhichao1, GAO Bingtuan1, YE Fei1,2, BO Xin3

1. College of Electrical Engineering，Southeast University, Nanjing 210096, China;
2. State Grid Yangzhou Power Supply Company, Yangzhou 225000,Jiangsu Province, China;

3. State Grid Jiangsu Economic Research Institute, Nanjing 210008, China

Online:2017-04-01
Supported by:

摘要/Abstract

摘要： 摘要：当前单台风电机组普遍采用最大风能捕捉方案，往往因忽略尾流效应而未能实现整个风电场的出力最大，故有必要提出一种考虑尾流效应的风电场最大出力优化控制方案。文章采用了Park尾流模型，重点研究了风电场功率分配优化策略，该策略通过内点法调整尾流效应下各机组的轴向诱导因子，进而协调优化机组的有功功率。针对不同的风速区域设置相应的控制策略，从而构建了优化控制方案的基本框架。给出了方案的具体思路，并以江苏某海上风电场为例，对比传统的最大风能捕捉方案，验证了所提方案的有效性。

关键词: , 风电场, 尾流效应, 内点法, 功率优化, 最大出力

Abstract: ABSTRACT：〖JP2〗At present, the maximum wind energy capture scheme is widely used in single wind turbine while the whole wind farm fails to realize the maximum output for neglecting the wake effect, so it is necessary to put forward a new optimal control scheme for the maximum output of wind farm with considering wake effect. This paper adopts the Park wake model and mainly studies the power allocation optimization strategy for wind farm, which adjusts wind turbine axial inducer under wake effect by using interior point method, thus can coordinates and optimizes the active power of wind turbine. The corresponding control strategy is set up for the different wind speed region, thus the basic framework of the optimal control scheme is constructed. The concrete idea of the scheme is given, and taking Jiangsu offshore wind farm as example, the effectiveness of the proposed scheme is verified through compared with the traditional maximum wind energy capture scheme.

Key words: wind farm, wake effect, interior point method, power optimization, maximum output

中图分类号:

TM 315

杨志超，高丙团，叶飞，薄鑫. 基于尾流效应的风电场最大出力优化控制[J]. 电力建设, 2017, 38(4): 96-.

YANG Zhichao, GAO Bingtuan, YE Fei, BO Xin. Maximum Output Optimal Control of Wind Farm Based on Wake Effect[J]. Electric Power Construction, 2017, 38(4): 96-.

参考文献

［1］张晓辉, 董兴华. 含风电场多目标低碳电力系统动态经济调度研究［J］. 电网技术, 2013, 37（1）: 24-31.

ZHANG Xiaohui, DONG Xinghua. Research on multi-objective scheduling for low-carbon power system with wind farms［J］. Power System Technology, 2013, 37（1）: 24-31.

［2］SPERA D A. Wind turbine technology: fundamental concepts of wind turbine engineering［M］. New York: ASME Press, 2009: 626-631.

［3］曾利华, 王丰, 刘德有. 风电场风机尾流及其迭加模型的研究［J］. 中国电机工程学报, 2011, 31（19）: 37-42.

ZENG Lihua, WANG Feng, LIU Deyou. Research on wind turbine wake model and overlapping in wind farm［J］.Proceedings of the CSEE, 2011, 31（19）: 37-42.

［4］唐田. 大型风电场风电机组尾流模型及其应用研究［D］. 北京: 华北电力大学, 2015.

TANG Tian. Research in wake model on the large-scale wind farm and its application［D］. Beijing: North China Electric Power University, 2015.

［5］田琳琳, 赵宁, 钟伟, 等. 风力机远尾流的计算研究［J］. 空气动力学学报, 2011, 29（6）: 805-809.

TIAN Linlin, ZHAO Ning, ZHONG Wei, et al. Numerical analysis of the wind turbine’s far wake［J］. Acta Aerodynamica Sinica, 2011, 29（6）: 805-809.

［6］陈晓明. 风场与风力机尾流模型研究［D］. 兰州：兰州理工大学, 2010.

CHEN Xiaoming. The model research of wind and wind turbine wake［D］. Lanzhou: Lanzhou University of Technology, 2010.

［7］舒进, 郝治国, 张保会, 等. 风电场的集群功率优化控制［J］. 中国电机工程学报, 2011, 31（34）: 10-19.

SHU Jin, HAO Zhiguo, ZHANG Baohui, et al. Wind farm coordinated control for power optimization［J］. Proceedings of the CSEE, 2011, 31（34）: 10-19.

［8］KUSIAK A, SONG Z. Design of wind farm layout for maximum wind energy capture［J］. Renewable Energy, 2010, 35（3）: 685-694.

［9］许昌, 杨建川, 李辰奇, 等. 复杂地形风电场微观选址优化［J］. 中国电机工程学报, 2013, 33（31）: 58-64.

XU Chang, YANG Jianchuan, LI Chenqi, et al. Optimization of wind farm layout in complex terrain［J］. Proceedings of the CSEE, 2013, 33（31）: 58-64.

［10］赵斌, 王明渝, 李辉, 等. 基于非线性内点法的双馈风电场功率优化分配控制策略［J］. 电力系统保护与控制, 2012, 40（13）: 24-30.

ZHAO Bin, WANG Mingyu, LI Hui, et al. Optimal power dispatch and control of wind farm based on nonlinear interior point algorithm［J］. Power System Protection and Control, 2012, 40（13）: 24-30.

［11］王俊, 段斌, 苏永新. 基于尾流效应的海上风电场有功出力优化［J］. 电力系统自动化, 2015, 39（4）: 26-32, 75.

WANG Jun, DUAN Bin, SU Yongxin. Optimization of active power output in offshore wind farms based on wake effect［J］. Automation of Electric Power Systems, 2015, 39（4）: 26-32，75.

［12］HANSEN M O L. 风力机空气动力学［M］. 肖劲松，译. 北京: 中国电力出版社, 2009: 20-22.

HANSEN M O L. Aerodynamics of wind turbines［M］. XIAO Jingsong Translated. Beijing: China Electric Power Press, 2009: 20-22.

［13］耿华, 杨耕, 周伟松. 考虑风机动态的最大风能捕获策略［J］. 电力自动化设备, 2009, 29（10）: 107-111.

GENG Hua, YANG Geng, ZHOU Weisong. MPPT strategy considering wind turbine dynamics［J］. Electric Power Automation Equipment, 2009, 29（10）: 107-111.

［14］TIAN J, SU C, SOLTANI M, et al. Active power dispatch method for a wind farm central controller considering wake effect［C］// Proceedings of the 40th Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society. Dallas, USA：IEEE, 2014: 5450-5456.

［15］王锡凡. 现代电力系统分析［M］. 北京：科学出版社, 2003: 119-120.

WANG Xifan. Modern power system analysis［M］. Beijing:Science Press, 2003: 119-120.

［16］MARDEN J R, RUBEN S D, PAO L Y. A model-free approach to wind farm control using game theoretic methods［J］. IEEE Transactions on Control Systems Technology, 2013, 21（4）: 1207-1214.

[1]	汤吉鸿, 章德, 丛凡超, 田国梁, 吴贵烘, 李宇骏, 禹海峰. 基于线性二次型最优控制的多端直流最优功率调制方案[J]. 电力建设, 2020, 41(8): 32-39.
[2]	赵洱岽, 王浩, 林弘杨. 现货市场中基于演化博弈的火电企业阶梯报价策略[J]. 电力建设, 2020, 41(8): 68-71.
[3]	高建伟, 郎宇彤, 高芳杰, 郭贵雨, 梁鹏程. 基于Copula-UCVaR风险度量的风电场投资时序规划[J]. 电力建设, 2020, 41(8): 78-86.
[4]	宋建，束洪春，董俊，梁雨婷，李雨龙，杨博. 基于GM(1，1)与BP神经网络的综合负荷预测[J]. 电力建设, 2020, 41(5): 75-80.
[5]	祁兵，叶欣，李彬，陈宋宋，李源非，石坤. 考虑IEC标准的用户侧电力物联网体系架构研究[J]. 电力建设, 2020, 41(5): 92-99.
[6]	钟永洁，谢东亮，孙永辉，翟苏巍，常福刚，张明理. 考虑能源子系统与储能的综合能源系统优化分析[J]. 电力建设, 2019, 40(8): 59-68.
[7]	王度，杨佳，吴仕强，陈知导，王伟民，孙国强，卫志农. 计及UPFC的电力系统双线性抗差估计[J]. 电力建设, 2019, 40(7): 65-75.
[8]	杨军，林洋佳，陈杰军，李逸欣，詹祥澎. 未来城市共享电动汽车发展模式[J]. 电力建设, 2019, 40(4): 49-59.
[9]	江帆，杨洪耕. 基于选择性贝叶斯分类的非侵入式负荷识别方法[J]. 电力建设, 2019, 40(2): 94-.
[10]	刘中原，王维庆，王海云，袁成玉，王亮，李永钦，丁文彬. 基于VSG技术的VSC-HVDC输电系统受端换流器控制策略[J]. 电力建设, 2019, 40(2): 100-.
[11]	林伟芳，易俊，贾俊川，王安斯，余芳芳，方诗卉. 故障后半波长输电线路的稳态过电压控制措施[J]. 电力建设, 2019, 40(2): 109-.
[12]	崔树银，陆奕，常啸. 考虑信用评分机制的电力碳排放交易区块链模型[J]. 电力建设, 2019, 40(1): 104-111.
[13]	朱林，王贝，陈达，张健. 基于相似度同调的双馈风电场聚合研究[J]. 电力建设, 2018, 39(7): 89-96.
[14]	黄裕春，王宏，王珂，文福拴. 考虑电动汽车充电设施接入的居民配电系统供电容量最优规划[J]. 电力建设, 2018, 39(6): 1-.
[15]	常巩, 邓友均, 杨洪明, 文福拴, 赖明勇. 充换电站模式下电动汽车参与物流配送的电能补给方式规划[J]. 电力建设, 2018, 39(6): 7-.

基于尾流效应的风电场最大出力优化控制

Maximum Output Optimal Control of Wind Farm Based on Wake Effect

PDF

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

参考文献

相关文章 15

编辑推荐

Metrics

本文评价