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风电变流技术
★ 5.0
一种半去中心化的数据-模型驱动优化方案用于大规模风电场发电协同控制
A Semi-decentralized Data-Model-Driven Optimization Scheme for Coordinated Control of Large-Scale Wind Farm Power Maximization
| 作者 | Jingyao Hu · Qinmin Yang · Wenchao Meng · Jun Yang · Chao Li · Kai Zhang |
| 期刊 | IEEE Transactions on Industrial Informatics |
| 出版日期 | 2025年9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 尾流效应 发电优化 半分散式方案 能量输出 |
语言:
中文摘要
尾流效应会显著降低风电场的发电量,这促使人们广泛关注风电场级发电优化问题。然而,当大型风电场面临高度动态的风况时,该优化问题极具挑战性。为解决这一问题,我们提出了一种半分散式数据模型驱动的优化方案,该方案通过与风电场交互利用实时数据,且求解速度快。首先,根据不同风向的发电效率,将优化问题划分为若干静态子问题。对于每个静态子问题,基于尾流模型和谱聚类算法将大型风电场分解为多个集群。在进行在线控制时,根据集群划分结果并行采用数据驱动方法来实现发电量最大化。此外,采用多变量耦合尾流模型验证了该优化方案的有效性。仿真结果表明,在动态风况下运行的大型风电场的发电量有明显提升。
English Abstract
The wake effect, which significantly degrades the power output of a wind farm, has prompted widespread consideration of the farm-level power generation optimization problem. However, the optimization problem is highly challenging when a large-scale wind farm encounters highly dynamic wind conditions. To address this issue, we proposed a semi-decentralized data-model-driven optimization scheme that utilizes real-time data by interacting with the wind farm and has a fast solving speed. First, the optimization problem is divided into several static subproblems according to the power efficiency in different wind directions. For every static subproblem, the large-scale farm is decomposed into clusters based on the wake model and the spectral clustering algorithm. When controlled online, data-driven methods are performed in parallel for power maximization according to the cluster division result. In addition, a multivariable coupling wake model is employed to validate the effectiveness of the optimization scheme. Simulation results indicate an apparent enhancement in energy output for large-scale wind farms operating under dynamic wind conditions.
S
SunView 深度解读
该论文提出的半分散式数据-模型驱动优化方案针对大规模风电场尾流效应问题,对阳光电源在风电变流器及新能源综合解决方案领域具有重要借鉴价值。
从技术架构层面,该方案将大规模优化问题分解为基于风向的静态子问题,再通过谱聚类算法进行集群划分,实现并行化数据驱动控制。这种"分而治之"的思路与阳光电源在大型光伏电站功率优化中的MPPT控制策略存在方法论相通性。特别是在应对动态环境变化时,该方案展现的快速求解能力可直接迁移至阳光电源的"光伏+储能"协调控制场景,解决光照波动下的多逆变器协同优化难题。
从业务价值角度,该技术对阳光电源拓展风电变流器市场具有战略意义。当前公司风电业务占比相对较小,而该优化方案通过实时数据交互提升发电效率的能力,可成为风电变流器产品的核心竞争力。此外,该方案的半分散式架构天然适配阳光电源正在推进的"源网荷储"一体化解决方案,为多能互补场景下的智能调度提供算法支撑。
技术挑战主要体现在工程化落地层面:尾流模型的准确性依赖大量现场数据积累,需要与阳光电源现有的设备监控平台深度融合;聚类算法的实时性在千台级设备规模下仍需验证;数据驱动方法对通信网络的可靠性要求较高。建议公司可先在已投运的风光储混合电站开展试点验证,将优化算法嵌入1500V集中式逆变器控制系统,逐步形成具有自主知识产权的场站级智能优化平台。