考虑最优控制的风电场布局联合优化
最优化与控制
2021-12-01 v2 系统与控制
系统与控制
摘要
尾流效应是海上风电场(WFs)能量损失的主要原因之一。涡轮机的布置与协同控制均会影响风场内部的尾流相互作用,进而影响风场的整体发电功率。传统上,在布局设计阶段假定采用贪婪控制策略。为挖掘风场布局与控制之间的潜在协同效应,从而获得具有最大发电量的系统级最优布局,布局优化应在考虑协同控制的前提下进行。为此,本文提出了一种新颖的两阶段风场布局优化模型。在风场布局设计中考虑了涡轮偏航与轴向诱导的协同风场控制。然而,风场控制的引入使布局优化变得更为复杂,并导致一个大规模非凸问题,阻碍了现有布局优化方法的应用。为提高计算效率,我们利用该联合优化问题的层次性与可分解性,设计了一种基于分解的混合方法(DBHM)。该方法并非同时处理所有变量,而是将联合优化问题分解为若干子问题及其协调。在不同风场上进行了案例研究。结果表明,相较于传统的独立布局优化,所提出的联合优化可获得发电量更高的风场布局。此外,所提出的DBHM在所考虑的联合布局优化问题上的计算优势也得到了验证。
引用
@article{arxiv.2107.11620,
title = {Joint Optimization of Wind Farm Layout Considering Optimal Control},
author = {Kaixuan Chen and Jin Lin and Yiwei Qiu and Feng Liu and Yonghua Song},
journal= {arXiv preprint arXiv:2107.11620},
year = {2021}
}
备注
Accepted by Renewable Energy