基于 FLORIDyn 的闭环模型预测风场流控制：时变入流条件
系统与控制
2025-07-29 v1 系统与控制
摘要
风场流控制近年来一直是研究重点，其核心理念是集体运行的风场可以优于单独控制的风机。控制策略主要采用开环方式，即利用当前流场条件查找预计算的稳态设定点。闭环控制方法则考虑风场测量并在线优化设定点，使其更具灵活性和鲁棒性。本文提出了一种基于动态工程模型 FLORIDyn 的闭环模型预测风场控制器，以最大化十台风机风场的发电量。该框架包含一个集合卡尔曼滤波器以持续修正流场估计，以及一种新型优化策略。为此，本文讨论了两种最大化风场能量的动态方式，并将其与当前的查表法工业标准进行比较。该框架仅依赖风机测量，不使用流场预览信息。在一个 3 小时的时变条件案例研究中，所推导的控制器在无噪声风向测量下实现了 3 至 4.4% 的整体能量增益。若使用受扰动和偏差测量的数据，该性能下降至相对于相同测量的贪婪控制基线的 1.9 至 3%。与查表控制器的比较表明，闭环框架对受扰动测量更具鲁棒性，但仅在无噪声条件下才能达到相同性能。
引用
@article{arxiv.2503.02790,
title = {Closed-loop model-predictive wind farm flow control under time-varying inflow using FLORIDyn},
author = {Marcus Becker and Maarten J. van den Broek and Dries Allaerts and Jan-Willem van Wingerden},
journal= {arXiv preprint arXiv:2503.02790},
year = {2025}
}