[發明專利]一種基于自適應極值搜索的風電系統功率尋優控制方法

在審

• 申請號: 202011166299.X
• 申請日: 2020-10-27
• 公開（公告）號: CN112734589A
• 公開（公告）日: 2021-04-30
• 發明（設計）人: 郝小會;楊正軍;郝延;韓自奮;馬輝;楊奎;何大鵬;彭藝;蘇海晶;王東;張超;章云
• 申請（專利權）人: 華能酒泉風電有限責任公司;北京金風慧能技術有限公司;西安電子科技大學
• 主分類號: G06Q50/06
• 分類號: G06Q50/06;G06F30/27;H02J3/00;H02J3/38;H02J3/46;G06F113/06
• 代理公司: 西安鼎邁知識產權代理事務所(普通合伙) 61263
• 代理人: 李振瑞

本發明屬于風電系統的功率尋優控制技術領域，尤其是一種基于自適應極值搜索的風電系統功率尋優控制方法，針對風電系統存在參數不確定，故障率較高，維修困難等，進而影響風電系統輸出功率的尋優性能，降低能源利用率的問題，現提出如下方案，其包括以下步驟：步驟一、通過粒子群迭代計算，將輸入位置調整到全局最優附近；步驟二、粒子初始位置選擇，將粒子初始位置分散定位在可能的峰值點處。本發明用改進的粒子群優化方法將輸入位置調整到全局最優附近，再用極值搜索法得到全局最優解，實現風電系統功率最優輸出，提高能源利用率。

技術領域

本發明涉及風電系統的功率尋優控制技術領域，尤其涉及一種基于自適應 極值搜索的風電系統功率尋優控制方法。

背景技術

化石能源將在不遠的未來枯竭，人們即將會陷入能源危機。且化石能源的 過度使用直接導致了環境問題。太陽能作為一種再生清潔能源，被認為是未來 能源的主要組成部分，所以風電系統功功率控制技術在近年被廣泛關注。然而， 風電系統面臨參數不確定，故障率較高，隨機性強等問題，從而影響風電系統 輸出功率的尋優性能，降低能源利用率。

當風電陣列參數發生變化，導致故障出現時，會導致旁路二極管導通，其 輸出特性將發生很大變化，呈現出多峰值特性。在這種情況下，采用傳統單峰 值功率尋優方法對全局尋優會產生影響甚至失效，從而使太陽能轉換效率大幅 下降。因此，如何設計不依賴系統精確模型的功率尋優控制器，在確保風電系 統功率穩定下，快速準確地跟蹤輸出多峰值的全局最優功率，提高分布式能源 利用率，是本發明需要解決的關鍵科學問題。

針對這些問題，本發明一種基于自適應極值搜索的風電系統功率尋優控制 方法，用改進的粒子群優化方法將輸入位置調整到全局最優附近，再用極值搜 索法得到全局最優解，實現風電系統功率最優輸出，提高能源利用率。

發明內容

本發明的目的是為了解決風電系統系統存在參數不確定，故障率較高，維 修困難等，進而影響風電系統輸出功率的尋優性能，降低能源利用率的缺點， 而提出的一種基于自適應極值搜索的風電系統功率尋優控制方法。

為了實現上述目的，本發明采用了如下技術方案：

一種基于自適應極值搜索的風電系統功率尋優控制方法，結合風電陣列輸 出特性規律，分析風電系統的模型參數不確定和輸出功率多峰值問題，提出自 適應極值搜索的風電系統功率尋優控制系統，該方法采用改進的粒子群優化方 法將輸入位置快速調整到全局最優位置附近：包括以下步驟：其特征在于，包 括以下步驟：

步驟一、通過粒子群迭代計算，將輸入位置調整到全局最優附近；

步驟二、粒子初始位置選擇，將粒子初始位置分散定位在可能的峰值點處， 有助于提高跟蹤速度；

步驟三、采用直接占空比控制；在尋優過程中，確定當前粒子不可能處于 全局最優區域時，便果斷丟棄，重新尋找新的粒子；增加臨時全局最優，本次 迭代不會對輔助變量進行更新，只有經5個周期的穩定后仍然大于臨時全局最 優，才對臨時全局最優進行更新；

步驟四、以該附近點為極值搜索法的起點，強迫風電陣列盡可能工作在最 佳點，確定輸入變量和輸出變量間的關系，通過給出狀態量的反饋，不斷地自 適應調整風電場風機的利用率，實現系統功率輸出與消耗達到最優；

步驟五、快速跟蹤風電輸出的全局最大功率點，降低有效極值點的振蕩現 象，減少功率損失，提高風電場風機的轉換效率。

優選的，所述步驟一中粒子群迭代計算方式：

其中，V為粒子的速度向量，X為粒子位置向量，ω代表慣性權重，c₁和c₂分別用于調節粒子飛向自身最好位置和全局最好位置的步長，r₁和r₂是(0,1) 之間均勻分布的相互獨立的隨機數序列。