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考虑尾流影响的风电场输出功率优化控制

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随着风电的大规模开发和利用,风电场中机组排布密度和机组容量不断增大,使得尾流效应的影响明显加剧。尾流效应造成下游机组处的风速减小,从而使得功率降低。现有风电场中机组的运行方式,因未考虑尾流效应而导致风电场输出功率并非最大。因此本课题对尾流影响下的风电场输出功率优化控制展开研究。围绕本课题,主要完成了以下内容的研究: (1)针对风向变化及风电场中机组排布造成的尾流叠加问题,基于笛卡尔坐标变换的方法,建立了不同地形下尾流与风轮叠加面积的计算模型。基于单机组尾流模型和风电场尾流叠加模型,具体给出了满足不同风向的风电场尾流风速的计算方法。 (2)分析可得通过优化轴向诱导因子或推力系数,以调节机组间的尾流分布,可增加风电场的整体输出功率。由于轴向诱导因子或推力系数不是直接可控的机组参数,可以优先调节机组转速,再调节桨距角以实现对机组的控制。 (3)在风电场布局确定的情况下,利用MATLAB对含16台机组的风电场进行了仿真研究。计算结果表明:所提优化控制策略能够有效减小机组间尾流效应的影响,增加风电场整体输出功率。 (4)在电网调度对风电场输出功率有要求时,基于考虑尾流影响的风电场输出功率最大的情况,利用模糊C均值算法对具有相似运行特性的机组进行分类,分类之后做等值处理。对于需要降功率的情况,从下游机组向上游机组进行降功率操作,降功率时先调节转速,转速调节无法满足要求时,再调节桨距角。利用MATLAB对含16台机组的风电场进行了仿真研究。计算结果表明:所提功率控制策略能够满足降功率的要求。

曹梦娇

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风电场 输出功率 控制策略 尾流效应

硕士

控制科学与工程;控制理论与控制工程

刘军

2019

西安理工大学

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