[发明专利]风电场有功输出和机组疲劳的综合优化控制方法

说明书

本发明公开了风电场有功输出和机组疲劳的综合优化控制方法，通过对有功调节模式下的风电机组部件进行DEL数据建模，并基于该DEL数据模型进行复杂地形的风电场优化控制；其中，控制策略采用基于风况特征预测的有功优化智能分配与有功辅助调节相结合的复合控制策略；因此本发明一方面，通过风电场有功调节和机组疲劳的综合优化控制方法，有效降低风力发电设备的生产制造和维护成本，解决了以风力发电设备为主体的新能源发电分散式并网消纳问题；另一方面，该风电场有功调节和机组疲劳的综合优化控制方法适用于尾流效应较小的复杂地形的风电场。

技术领域

本发明涉及风电场技术领域，具体地说，涉及一种适用于尾流效应小的复杂地方风电场的风电场有功输出和机组疲劳的综合优化控制方法。

背景技术

在我国，随着理想风电场资源开发逐渐枯竭，陆上风电发展已经转向低风速高湍流的复杂地形风电场。据统计，全国范围内可利用的低风速资源面积占全国风能资源区的68％；而这些低风速地区大部分都为复杂地形，且均接近电网负荷的受端地区。和简单地形风电场风电机组具有规则的布置相比，复杂地形风电场机组在布置上具有显著差异。对于复杂地形风电场，要对其进行有功功率调节具有一定的难度，地理位置不同使得风电场各机组风况存在较大差异，进而导致了机组之间可利用风功率具有较大差异。因此，如何将电网有功需求根据风电场各机组可利用风功率进行合理分配是复杂地形风电场有功调节的重要技术问题。

为对复杂地形风电场进行高效有功调节，基于机组可利用风功率估计的有功分配方法以及基于PI算法的有功闭环控制方法被提出。然而，上述方法在解决有功调节问题的同时，却带来了新问题：仅考虑有功需求的分配策略导致了复杂地形风电场机组之间的疲劳分布严重不均，平均风速和湍流强度高的机组部件疲劳载荷比其它机组大很多，最终缩短了使用寿命。

因此，现提供一种复杂地形的风电场有功输出和机组疲劳的综合优化控制方法。

发明内容

为此，本发明提供一种风电场有功输出和机组疲劳的综合优化控制方法，包括以下步骤：

S1、基于风电机组疲劳载荷仿真软件，建立风电机组模型并设定仿真变量输入组合，获取并计算不同输入组合下的机组部件的DEL数据集，其中，

其中，DEL即(Damage Equivalent Load)，表示损坏等效载荷,n_i和为通过雨流计数法计算得到的循环数和循环幅值；T为载荷时间历程评估周期；f为给定的正弦载荷频率；m为材料的特性参数；

S2、对在不同输入组合下若干机组部件的DEL数据集进行偏态和峰态测度系数的计算，并根据计算结果选出具有对称和尖峰分布特征的DEL数据集作为优化对象；

S3、量化机组控制策略和有功设定对机组部件疲劳的影响程度，在作为优化对象的DEL数据集中，选择机组部件DEL较小的机组控制策略作为风电场控制的机组局部控制策略，以及选择DEL数据对有功设定较为敏感的机组部件作为目标部件，进而选择机组局部控制策略下的目标部件的DEL数据集用于建模；

S4、针对机组局部控制策略下的目标部件在不同输入组合下的DEL数据集，采用式(2)所示的核密度估计方法分别计算它们的分布密度函数：

其中，K(·)为核函数，h为带宽，x为目标部件的DEL数据，X_i为相应DEL数据集的数据单元，n为DEL数据集包含的数据个数；

S5、基于式(2)，计算出DEL分布密度函数最大值及其对应的DEL有效值DEL(eq)：