[發明專利]一種分布式風電場功率優化方法及裝置

有效

• 申請號: 202010404942.1
• 申請日: 2020-05-13
• 公開（公告）號: CN111682592B
• 公開（公告）日: 2022-04-01
• 發明（設計）人: 舒彤;余香梅
• 申請（專利權）人: 九江學院
• 主分類號: H02J3/46
• 分類號: H02J3/46;G06Q50/06;G06F30/23
• 代理公司: 北京祺和祺知識產權代理有限公司 11501
• 代理人: 張業放

1.一種分布式風電場功率優化方法，其特征在于，包括：

構建風電場中風機的尾流風機功率模型：

根據所述尾流風機功率模型構建所述風電場的風向無向圖和尾流有向圖的網絡拓撲結構,其中所述風電場中的風機構成所述網絡拓撲結構的節點,所述風電場中相鄰風機之間的尾流強度權重系數構成所述網絡拓撲結構的邊，所述節點連線上的數值表示尾流強度；

計算所述風電場中風機相互之間的尾流權重，采用圖論的最近鄰算法進行聚類分析，將所述風電場劃分為多組聚類子風電場；

基于分組的所述聚類子風電場，利用交替乘子方向法建立分布式風電場功率模型，求解功率最優值；

其中，所述構建風電場中風機的尾流風機功率模型的步驟包括：

計算風電場的風向，并確定風電場中的風機位置坐標；

根據所述風機位置坐標計算所述風電場中上風風機在其每一個下風風機處的尾流中心線角度以及尾流偏轉中心位置；

基于所述尾流偏轉中心位置構建風電場中風機的尾流風機功率模型；所述計算風電場的風向，并確定風電場中的風機位置坐標的步驟包括：

以所述風電場中的風機為原點建立笛卡爾坐標系，其中，所述笛卡爾坐標系中的x軸為流入風電場的順風方向，y軸為橫風方向，所述y軸在水平方向上與所述x軸正交，z軸為風機中心高度；

測量得到所述風電場中每個風機輪轂處的順風流動方向的測量值，并進行平均得到所述風電場的風向初始估計值φ；

將所述初始估計值φ代入坐標變換公式對每個所述風機進行順風-橫風坐標變換，所述坐標變換公式為：

其中，為以風機i為坐標原點建立的笛卡爾坐標系，(X_i,Y_i,Z_i)為變換后的風機位置；

對所述風電場中每一個風機順風方向坐標進行排序，其中順風方向X_i值最小的風機為上風風機，相對于該上風風機的所述風電場中其他風機為下風風機；

用所述上風風機輪轂處的順風流動方向的測量值替換所述初始估計值，代入所述坐標變換公式進行迭代至收斂，確定收斂得到的上風風機為最前風機，所述最前風機輪轂處的順風流動方向即為所述風電場的風向；

所述基于所述尾流偏轉中心位置構建風電場中風機的尾流風機功率模型的步驟包括：

根據所述尾流偏轉中心位置，對風機尾流劃分出不同的尾流區，分別計算每一個所述尾流區的區域擴展系數及其尾流衰減系數，計算公式如下：

其中，M_U,q、a_μ、b_μ是不同尾流區的模型參數，m_μ,q是尾流區q的區域擴展系數，γ_i為風機i的偏航角，c_i,q(x)表示尾流區q的尾流衰減系數，D_i是風機i的轉子直徑，k_e是尾流面積的擴展系數，x-X_i為風機i的下游位置；

通過計算所述風機的功率系數和有效風速構建尾流風機功率模型如下：

其中，P_i表示風機i的穩態電功率，ρ表示所述風電場中的空氣密度，i表示風機編號，γ_i表示偏航角，a_i表示橫截因子，A_i表示風機i的轉子掠過面積，C_P表示風機的功率系數，U_i表示風機i的有效風速，模型參數η表示損耗因子，模型參數p_P表示偏航指數，表示風機的集合,表示風機i的尾流區q和下風風機j的轉子之間的重疊區域,A_j表示風機j的轉子掠過面積，c_i,q(x)表示尾流區q的尾流衰減系數。