一种基于冠豪猪优化的风电机组集群功率优化方法、系统、设备及介质与流程

本发明属于风力发电技术，具体涉及一种基于冠豪猪优化的风电机组集群功率优化方法、系统、设备及介质。

背景技术：

1、因资源丰富、发电利用小时数高、不占用土地、不消耗水资源和适宜大规模开发的特点，海上风电，近些年来成为新能源发展的一项重要方向。海上风电单机容量普遍较大(5mw及以上)，在启动风速(一般为风速3m/s)至满发功率风速(一般为风速11m/s)阶段，风速的不稳定性带来的功率波动比较显著。因此，准确根据来流风速，制定最佳的mppt跟随方案，将十分有助于海上风电场整体输出功率最大化。

2、mppt算法的实现需要有合适的控制器进行支持。在风力发电系统中，常采用微处理器或dsp作为控制器，目前，最常用的风力发电系统的mppt算法是皮尔斯(perturb and0bserve，p&0)算法。该算法的原理是通过不断扰动发电机的电压和电流，观察此时系统的功率变化情况，从而找到最大功率点。根据当前风速和发电机特性曲线，设置初始电压和电流；测量当前电流和电压，并计算出系统的功率；对电压或电流进行微小扰动，比较扰动前后系统功率的大小；若功率增加，则继续以相同方向扰动电压或电流；若功率减小，则改变扰动方向；循环执行前两步，直到找到最大功率点。

3、然而，上述方法存在以下难以避免的问题：

4、1、仅依靠微小扰动的控制方法过于单一，比较适合小范围功率偏差，但功率偏差较大时，计算速度较慢；

5、2、在应对多机组风速波动频率较高的情形下，微小扰动的控制方法可能存在时间尺度的滞后。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于冠豪猪优化的风电机组集群功率优化方法、系统、设备及介质，解决了现有的风电机组功率控制方法存在的计算速度慢、时间滞后的缺陷。

2、为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

3、本发明提供的一种基于冠豪猪优化的风电机组集群功率优化方法，包括以下步骤：

4、步骤1，利用冠豪猪优化方法设定风电机组群功率优化初始方案；

5、步骤2，设定海上风电机组群功率优化初始方案的切换递进逻辑，得到风电机组群功率优化控制方案；

6、步骤3，计算风电机组对应的判定偏差向量，结合上风电机组群功率优化控制方案对风电机组集群功率进行优化。

7、优选地，步骤1中，设定得到的海上风电机组群功率优化初始方案包括第一层防御策略、第二层防御策略、第三层防御策略和第四层防御策略，其中：所述第一层防御策略为微小扰动控制方法；第二层防御策略为变步长三点比较法；第三层防御策略为改进牛顿上山法；第四层防御策略为变桨距控制法。

8、优选地，步骤2中，设定海上风电机组群功率优化初始方案的切换递进逻辑，得到风电机组群功率优化控制方案，具体方法是：

9、所述第一层防御策略触发条件为：

10、

11、第二层防御策略触发条件为：

12、

13、第三层防御策略触发条件为：

14、

15、第四层防御策略触发条件为：

16、

17、其中，为风电机组的偏差向量；为风电机组在经过第一层防御策略循环k1次后的偏差向量；为风电机组在经过第二层防御策略循环k2次后的偏差向量；为风电机组在经过第三层防御策略循环k3次后的偏差向量。

18、优选地，根据下式计算风电机组在t时刻的偏差向量：

19、

20、vstart≤v≤vfull

21、其中，分别是搜索范围的上限向量和下限向量；为随机向量；vstart为风电机组启动风速；vfull为风电机组额定满功率风速；f(v)为风速为v条件下风电机组功率曲线标准值，p(v)为风速为v条件下风电机组实际输出功率值；n为风电机组数量。

22、优选地，根据下式计算风电机组在经过第一层防御策略循环k1次后的偏差向量：

23、

24、其中，k1为第一层防御循环优化次数；为风电机组在t时刻的偏差向量，为风电机组在经过第一层防御策略k1次循环后的偏差向量，为皮尔斯算法内置参数向量；为风电机组t时刻的功率曲线标准值；为风电机组t时刻的实际输出功率。

25、优选地，根据下式计算风电机组在经过第二层防御策略循环k2次后的偏差向量：

26、

27、其中，k2为第二层防御循环优化次数；为经过第一层防御后的t1时刻偏差向量；为风电机组经过第二层防御策略的k2次循环后的偏差向量；为变步长三点比较算法内置参数向量；为风电机组t1时刻功率曲线标准值，为风电机组t1时刻实际输出功率。

28、优选地，根据下式计算风电机组在经过第三层防御策略循环k3次后的偏差向量：

29、

30、其中，k3为第三层防御循环优化次数；为风电机组经过第三层防御后t2时刻的偏差，为风电机组经过第三层防御k3次循环后的偏差向量，为改进牛顿上山法内置参数向量，为风电机组t2时刻功率曲线标准值，为风电机组t2时刻实际输出功率。

31、一种基于冠豪猪优化的风电机组集群功率优化系统，包括：

32、初始方案设定单元，用于利用冠豪猪优化方法设定风电机组群功率优化初始方案；

33、优化控制方案设定单元，用于设定海上风电机组群功率优化初始方案的切换递进逻辑，得到风电机组群功率优化控制方案；

34、集群功率优化单元，用于计算风电机组对应的判定偏差向量，结合上风电机组群功率优化控制方案对风电机组集群功率进行优化。

35、一种处理设备，所述处理设备至少包括处理器和存储器，所述存储器上存储有计算机程序，所述处理器运行所述计算机程序时执行以实现所述方法的步骤。

36、一种计算机存储介质，其上存储有计算机可读指令，所述计算机可读指令可被处理器执行以实现根据所述方法的步骤。

37、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

38、本发明提供的一种基于冠豪猪优化的风电机组集群功率优化方法，传统的微小扰动法需要时刻根据反馈的功率值进一步确定扰动的大小及方向设定，这就使得整个优化过程是一个不断反馈-修正-再反馈-再修正的过程，计算速度慢，而本申请通过设定多种优化方法递进的方式，能够及早规避采用单一微小扰动的控制方法难以达到优化目标进而重复无效响应的弊端，进而提高了计算速度和响应速度。

39、进一步的，设定的风电机组群功率优化控制方案中，四层优化方式层层递进，在有限次数循环内即可判断是否已经满足优化需求，避免了单一微小扰动时刻闭环反馈带来的响应速度与时间滞后的问题，避免了时刻反馈-修正-再反馈-再修正的冗长过程，进而计算速度与响应速度均有提升。

技术特征：

1.一种基于冠豪猪优化的风电机组集群功率优化方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种基于冠豪猪优化的风电机组集群功率优化方法，其特征在于，步骤1中，设定得到的海上风电机组群功率优化初始方案包括第一层防御策略、第二层防御策略、第三层防御策略和第四层防御策略，其中：所述第一层防御策略为微小扰动控制方法；第二层防御策略为变步长三点比较法；第三层防御策略为改进牛顿上山法；第四层防御策略为变桨距控制法。

3.根据权利要求1所述的一种基于冠豪猪优化的风电机组集群功率优化方法，其特征在于，步骤2中，设定海上风电机组群功率优化初始方案的切换递进逻辑，得到风电机组群功率优化控制方案，具体方法是：

4.根据权利要求3所述的一种基于冠豪猪优化的风电机组集群功率优化方法，其特征在于，根据下式计算风电机组在t时刻的偏差向量：

5.根据权利要求3所述的一种基于冠豪猪优化的风电机组集群功率优化方法，其特征在于，根据下式计算风电机组在经过第一层防御策略循环k1次后的偏差向量：

6.根据权利要求3所述的一种基于冠豪猪优化的风电机组集群功率优化方法，其特征在于，根据下式计算风电机组在经过第二层防御策略循环k2次后的偏差向量：

7.根据权利要求3所述的一种基于冠豪猪优化的风电机组集群功率优化方法，其特征在于，根据下式计算风电机组在经过第三层防御策略循环k3次后的偏差向量：

8.一种基于冠豪猪优化的风电机组集群功率优化系统，其特征在于，包括：

9.一种处理设备，所述处理设备至少包括处理器和存储器，所述存储器上存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器运行所述计算机程序时执行以实现权利要求1到7任一项所述方法的步骤。

10.一种计算机存储介质，其特征在于，其上存储有计算机可读指令，所述计算机可读指令可被处理器执行以实现根据权利要求1到7任一项所述方法的步骤。

技术总结
本发明提供的一种基于冠豪猪优化的风电机组集群功率优化方法、系统、设备及介质，包括以下步骤：步骤1，利用冠豪猪优化方法设定风电机组群功率优化初始方案；步骤2，设定海上风电机组群功率优化初始方案的切换递进逻辑，得到风电机组群功率优化控制方案；步骤3，计算风电机组对应的判定偏差向量，结合上风电机组群功率优化控制方案对风电机组集群功率进行优化；本发明能够及早规避采用单一微小扰动的控制方法难以达到优化目标进而重复无效响应的弊端，进而提高了计算速度和响应速度。

技术研发人员：高晨,刘骥鲁,柴琦,刘爱春,郝大正,王萍,吕明君,王团结
受保护的技术使用者：西安热工研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/12