[發(fā)明專利]一種海上浮式風電場多目標運行調(diào)度方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110226023.4
• 申請日: 2021-03-01
• 公開（公告）號: CN112990674A
• 公開（公告）日: 2021-06-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉宏達;劉俊;張玉哲;徐哲;張爽
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: G06Q10/06
• 分類號: G06Q10/06;G06Q10/04;G06Q50/06;G06N3/04;G06N3/08;H02J3/38
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種海上浮式風電場多目標運行調(diào)度方法，其特征在于，包括如下步驟:

步驟1，設(shè)定一個至少包含兩個風機的海上浮式風電場，海上浮式風電場的單臺風機模型相互獨立，約束獨立；

步驟2，建立基于CNN-LSTM的海上浮式風電場預(yù)測模型；風機附加考慮了浪、尾流效應(yīng)和塔架的影響，風和浪的推力作用會使塔架偏移，造成作用到葉片上的有效風速發(fā)生變化；同時，尾流效應(yīng)會顯著影響下風向機組輸入風速，風機預(yù)測模型的所有狀態(tài)變量包括轉(zhuǎn)子角速度、縱向和橫向風速、壓力、盤基推力系數(shù)、偏航角、發(fā)電機角速度、葉尖速比、槳距角、發(fā)電機轉(zhuǎn)矩，控制變量包括發(fā)電機轉(zhuǎn)矩、槳距角、偏航角，輸出量包括風速、發(fā)電機轉(zhuǎn)速和發(fā)電機功率；

步驟3，基于預(yù)測模型輸出的預(yù)測步長內(nèi)的風機預(yù)測功率，設(shè)定目標函數(shù)；目標函數(shù)的設(shè)定方法是：將整個海上浮式風電場設(shè)定為一盒綜合實時優(yōu)化對象，基于整個風電場拓撲確定控制信號，目標函數(shù)為所有風機的目標函數(shù)之和：

式中，q4n為第n臺風機的權(quán)重，

以第n臺風機模型為例，k時刻第n臺風機的目標由三部分組成，

第一部分為輸出功率最大化，第二部分為疲勞損失最小化，第三部分為控制命令最小化，N表示風電場內(nèi)風機模型總數(shù)，Np是預(yù)測步長，Nc是控制步長，，Q1n為最大化風機發(fā)電的負權(quán)重，q2n為用于懲罰機組疲勞使用的權(quán)重，q3n是用于懲罰執(zhí)行器使用的權(quán)重；

步驟4，對風機模型中的變量給定約束值；海上浮式電場的每一臺風機模型需要約束的變量包括發(fā)電機轉(zhuǎn)矩、發(fā)電機轉(zhuǎn)矩增量、槳距角、槳距角增量、偏航角和偏航角增量，

式中，T_gnmin、T_gnmax、ΔT_gnmin和ΔT_gnmax分別是第n臺風力機的發(fā)動機轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)矩增量的下限和上限，β_gnmin、β_gnmax、Δβ_gnmin,和Δβ_gnmax分別是第n臺風力機的槳距角控制命令和槳距控制命令增量的下限和上限，γ_gnmin,γ_gnmax,Δγ_gnmin和Δγ_gnmax分別是第n臺風力機的偏航角控制命令和偏航控制命令增量的下限和上限，ΔT_gn(k+i|k),Δβ_rn(k+i|k)和Δγ_rn(k+i|k)分別是第n臺風力機在時間步長k+i時的發(fā)電機轉(zhuǎn)矩、變槳距控制命令和偏航控制命令的增量值；

步驟5，使用差分算法的方法進行求解，通過滾動時域，在時刻k優(yōu)化后獲得k-(k+N_c)時刻內(nèi)的最優(yōu)控制序列，并應(yīng)用最優(yōu)控制序列的第一步u_k，通過海上浮式風電場模型獲得k+1時刻的風速、槳距角和轉(zhuǎn)矩，構(gòu)成實時閉環(huán)反饋校正環(huán)節(jié)，隨后重復(fù)該優(yōu)化過程，直到求出調(diào)度周期內(nèi)所有時刻風機的出力計劃，完成海上浮式風電場的多目標運行調(diào)度。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種海上浮式風電場多目標運行調(diào)度方法，其特征在于，所述預(yù)測步長為3，控制步長為2。