考虑尾流效应的风电场有功功率分配策略研究

作     者：张维博 

作者单位：西安理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：刘军;霍连文

授予年度：2022年

学科分类：08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 

主      题：尾流效应 功率分配 粒子群算法 风向变化 尾流时滞 

摘      要：近年来,风能的开发利用得到了世界各国的高度重视。其中海上风电累计装机容量正不断增加,机组间的尾流效应对风电场输出功率的影响也逐步显现。怎样减少尾流效应对风电场输出功率的影响和考虑尾流效应下风电场有功功率分配策略问题已成为了风电领域研究的热点问题。本文基于此主要完成了以下研究工作:(1)风速、风向变化同时影响着尾流系数cwake,其中风向的影响更为明显。故针对风向的变化引起的尾流叠加问题,研究了尾流影响区域判断模型和尾流叠加面积的计算方法,研究了风向改变后风电机组坐标变换方法和不同风向下风电场中风电机组尾流风速的计算方法。(2)建立了风电机组工况参数和风电场输出功率之间的量化关系。对于由n台风电机组组成的风电场,通过优化轴向诱导因子{αi|i=1,2,3…,n}或推力系数{CT,i|i=1,2,3…,n}可使电网调度中心下发的功率指令和风电场实际的输出功率两者之间误差最小。(3)为解决考虑尾流效应影响下风电场有功功率分配问题,提出了基于粒子群算法(PSO)和遗传算法(GA),考虑尾流效应影响下风电场有功功率分配策略。对9台风电机组组成的风电场在MATLAB上进行仿真研究,仿真结果表明考虑尾流效应影响后风电场功率分配更加精准,且粒子群算法优化的效果好于遗传算法。(4)提出了尾流变风向下风电场有功功率分配策略,在MATLAB上对9台风电机组组成的风电场分别在风向为45°和60°两种情形下进行仿真研究。其仿真结果表明变风向后该功率分配策略的有效性。同时也研究了尾流时滞风速计算模型和尾流时滞效应对风电场输出功率的影响。