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风电变流技术
★ 5.0
一种基于局部到全局映射的具有通信容错能力的风电场分散控制方法
A Local-to-Global Mapping Based Decentralized Control Method With Communication Fault Tolerance for Wind Farms
| 作者 | |
| 期刊 | IEEE Transactions on Industrial Informatics |
| 出版日期 | 2025年1月 |
| 技术分类 | 风电变流技术 |
| 相关度评分 | ★★★★★ 5.0 / 5.0 |
| 关键词 | 风电场 分散控制方法 数据驱动模块 功率预测 多目标控制模式 |
语言:
中文摘要
本文提出了一种用于风电场的模块化分散控制方法,旨在无需即时通信的情况下优化风力发电机组之间的功率分配。该方法利用两个数据驱动模块的非线性拟合能力,结合现有的集中控制方法,实现对每台风力发电机组的分散控制。具体而言,局部 - 全局映射模块捕捉每台风力发电机组的历史局部状态变量与风电场当前全局状态变量之间的复杂关系。开环和闭环预测模式使需求功率预测模块能够在各种通信延迟情况下,对输电系统运营商所需的有功功率进行局部预测。根据是否需要来自输电系统运营商的数据,两种经典的多目标控制模式被纳入本地控制器。在MATLAB/Simulink中对一个包含32台风力发电机组的风电场进行测试,验证了所提出的方法具有与集中控制方法相近的鲁棒性和有效性。
English Abstract
This article presents a modular decentralized control method for wind farms (WFs) to optimize power dispatch among wind turbines (WTs) without instant communication. By harnessing the nonlinear fitting capability of two data-driven modules, this method facilitates decentralized control of each WT with existing centralized control methods. Specifically, the local-to-global mapping module captures the intricate relationship between the historical local state variables of each WT and the current global state variables of the WF. The open-loop and closed-loop predictive modes enable the demanded power prediction module to locally predict the active power required by the transmission system operator (TSO) under various communication delays. Two classical multiobjective control modes are incorporated into the local controller depending on whether it requires data from the TSO. Testing on a WF with 32 WTs in MATLAB/Simulink validates that the proposed method has robustness and effectiveness closely aligned with centralized control methods.
S
SunView 深度解读
从阳光电源的业务视角来看,这篇论文提出的分散式控制方法具有重要的技术迁移价值。虽然研究聚焦于风电场控制,但其核心思想——基于本地到全局映射的去中心化控制架构——与我们在大规模光伏电站和储能系统集群控制中面临的挑战高度契合。
该技术的核心价值在于通过数据驱动模块实现了通信容错能力。在实际应用中,阳光电源管理的大型光伏电站往往包含数百甚至上千台逆变器,传统集中式控制对通信实时性和可靠性要求极高。该论文提出的局部-全局映射模块和功率预测模块,能够使每台逆变器在通信延迟甚至中断情况下,基于历史数据自主预测调度需求,这对提升系统韧性具有实质意义。特别是在偏远地区或通信基础设施薄弱的海外项目中,这种容错能力可显著降低系统运维风险。
从技术成熟度评估,该方法在32台风机的仿真环境中得到验证,但向数百台设备规模扩展时,数据驱动模型的训练复杂度、计算资源需求和模型泛化能力仍需深入研究。对于阳光电源而言,关键挑战在于如何将该方法适配到光伏发电的波动特性和储能系统的充放电约束中——风电与光伏的功率特性存在本质差异。
潜在机遇在于,该技术可与我们现有的智慧能源管理系统(iSolarCloud)深度融合,增强边缘智能控制能力。结合阳光电源在逆变器硬件和算法方面的积累,可开发具有自主决策能力的新一代智能逆变器产品,在虚拟电厂、微电网等应用场景中形成差异化竞争优势,同时为电网友好型新能源电站提供技术支撑。