基于模型預測控制算法的風電場有功控制.pdf

1、風電存在隨機性、間歇性等的特點，并且風電機組本身存在的非線性、強耦合性和不確定性以及風電場環(huán)境中風速變化干擾等因素的影響,這些都嚴重限制了風電場有功功率輸出控制能力，給電網制定調度計劃帶來困難。為了解決此問題，要求風電場及風力發(fā)電機組自身具備一定的調控能力，確保風電場有功功率輸出不超過調度部門給定的參考值。而模型預測控制能夠使具有不確定性的風電場實現協調控制風電有功功率輸出，以滿足約束條件下跟蹤調度需求。
　　本文研究了模型預測控

2、制方法的控制原理和控制算法，將其應用于風電場的有功功率控制系統中。主要做的研究工作如下：
　　1.分析了風電場有功控制系統，其主要構成部分以及控制目標。采用分層控制結構，即場級集中控制層和風電機組控制層。針對控制目標，設計場級集中控制層中模型預測控制的主控器以及分配模塊中的分配算法，實現風電場有功功率的控制，滿足調度要求。
　　2.研究模型預測控制的控制原理和控制算法，描述模型預測控制應用于控制系統中相對傳統控制方法的優(yōu)勢。

3、根據模型預測控制算法的原理提出需要對風電場進行建模，將風電場作為整體而不考慮風電場中風機的具體分布建立其等值模型,而單個機組的模型是建立風電場等值模型的基礎。
　　3.由于場級集中控制層分配模塊中的分配算法將風電場的功率分配給每臺機組，得到的分配功率作為風電機組控制層的功率參考值。將風電機組按運行狀態(tài)進行分類，在結合風電場的發(fā)電能力和調度參考值之間的關系，利用風電功率預測方法得到的預測功率設計分配算法。
　　4.針對場級集中

4、控制層設計主控制器。建立整個風電場的動態(tài)模型，以風電場實際輸出功率與調度參考值之間誤差盡可能小的原則設計了模型預測控制算法中控制目標函數，根據風電場并網對功率變化率存在要求再加上風機自身發(fā)電能力得到了約束條件。
　　文章最后，采用組合風速模型模擬風電場中風速數據，同時給出20臺風機組成的風電場的調度值進行仿真，并且在相同的風電場環(huán)境中，對采用PI控制和模型預測控制的仿真結果進行比較，結果表明在風速干擾下模型預測控制方法能夠更加有效