海上风电场基于模糊算法的参考有功功率给定方法和装置与流程

本发明涉及电力系统，尤其涉及一种海上风电场基于模糊算法的参考有功功率给定方法和装置。

背景技术：

1、由于风力机和发电机是一个大惯性系统，因此可以利用它们巨大的转动惯量来平滑发电机输出的有功功率。风电系统的功率平滑方法就是利用动能的储存和释放的过程。当风速增大时，发电机和风力机的转速会增加，一部分捕获的风能按照给定的参考功率从发电机的定子侧输出，而超出给定的参考功率的那一部分捕获的风能转化为动能的形式储存起来；当风速减小时，发电机和风力机的转速会逐渐减小，储存在发电机和风力机转子中的动能又被释放出来，采用mppt控制策略时，发电机输出的功率随风速的变化存在剧烈的波动。由于传统算法中，周期值是一个恒量，不能随风速的波动而自动调整，难以兼顾获得较高的风能利用率和平滑的有功功率，如何兼顾获得较高的风能利用率和平滑的有功功率是目前亟需解决的技术问题。

技术实现思路

1、针对如何兼顾获得较高的风能利用率和平滑的有功功率的问题，本发明提供了一种海上风电场基于模糊算法的参考有功功率给定方法和装置。

2、第一方面，本发明提供了一种海上风电场基于模糊算法的参考有功功率给定方法，所述方法包括：

3、采集当前时刻的瞬时风速，并根据当前时刻的瞬时风速和上一时刻的瞬时风速，计算得到当前时刻的风速的变化率，将所述当前时刻的瞬时风速和所述风速的变化率输入模糊控制器中，得到周期数；

4、根据最大风能追踪控制法，得到当前时刻风电机组的最大功率值，以及获取上一时刻的平滑有功功率指令值；

5、根据所述当前时刻风电机组的最大功率值、所述上一时刻的平滑有功功率指令值和权重因子，得到当前时刻所述风电机组的平滑有功功率指令值。

6、基于上述技术方案，进一步地，所述将所述当前时刻的瞬时风速和所述风速的变化率输入模糊控制器中，得到周期数，具体包括：

7、将所述当前时刻的瞬时风速输入风速隶属函数，得到所述当前时刻的瞬时风速的第一模糊结果；

8、将所述当前时刻的风速的变化率输入风速变化率隶属函数，得到所述当前时刻的风速的变化率的第二模糊结果；

9、将所述第一模糊结果和所述第二模糊结果输入周期数的隶属函数，得到所述周期数。

10、基于上述技术方案，进一步地，将风速的论域输入mamdani控制规则，得到所述风速隶属函数的输出变量；

11、将风速变化率的论域输入mamdani控制规则，得到所述风速变化率隶属函数的输出变量；

12、将周期数的论域输入mamdani控制规则，得到所述周期数的隶属函数的输出变量。

13、基于上述技术方案，进一步地，所述根据所述当前时刻风电机组的最大功率值、所述上一时刻的平滑有功功率指令值和权重因子，得到当前时刻所述风电机组的平滑有功功率指令值，具体包括：

14、将所述当前时刻风电机组的最大功率值popt(k)，p*(k-1)为上一时刻计算得到的平滑有功功率指令值popt(k)和周期数n输入公式

15、p*(k)＝2/(1+n)popt(k)+(1-2/(1+n))p*(k-1)，得到所述当前时刻所述风电机组的平滑有功功率指令值。

16、基于上述技术方案，进一步地，所述根据最大风能追踪控制法，得到当前时刻风电机组的最大功率值，具体包括：

17、根据空气密度ρ、风机叶片的半径r、风速ν、叶尖速比λ和桨距角β，得到所述风电机组的输出功率为pw＝0.5ρπr2cp(λ,β)ν3，其中λ＝rω/ν,ω为所述风电机组的角速度，得到所述风电机组的输出功率为pw＝0.5ρπr2cp(λ,β)ν3，其中cp(λi,β)为所述风电机组的风能利用系数函数；

18、根据所述风电机组的输出功率，得到所述风电机组的风能利用系数函数

19、

20、通过所述风能利用系数函数，得到所述风电机组的风能利用系数cp，以及所述风电机组中第i个叶片的叶尖速比λi；

21、当所述桨距角β为预设桨距角时，基于所述风电机组的风能利用系数函数，得到所述风电机组的风能利用系数和所述叶尖速比的曲线；

22、通过所述风电机组的风能利用系数和所述叶尖速比的曲线，得到当前时刻风电机组的最大功率值。

23、第二方面，本发明还提供了一种海上风电场基于模糊算法的参考有功功率给定装置，所述装置包括：

24、第一计算模块，用于采集当前时刻的瞬时风速，并根据当前时刻的瞬时风速和上一时刻的瞬时风速，计算得到当前时刻的风速的变化率，将所述当前时刻的瞬时风速和所述风速的变化率输入模糊控制器中，得到周期数；

25、第二计算模块，用于根据最大风能追踪控制法，得到当前时刻风电机组的最大功率值，以及获取上一时刻的平滑有功功率指令值；

26、第三计算模块，用于根据所述当前时刻风电机组的最大功率值、所述上一时刻的平滑有功功率指令值和权重因子，得到当前时刻所述风电机组的平滑有功功率指令值。

27、基于上述技术方案，进一步地，所述第一计算模块，具体用于将所述当前时刻的瞬时风速输入风速隶属函数，得到所述当前时刻的瞬时风速的第一模糊结果；

28、将所述当前时刻的风速的变化率输入风速变化率隶属函数，得到所述当前时刻的风速的变化率的第二模糊结果；

29、将所述第一模糊结果和所述第二模糊结果输入周期数的隶属函数，得到所述周期数。

30、基于上述技术方案，进一步地，所述第一计算模块，具体用于将风速的论域输入mamdani控制规则，得到所述风速隶属函数的输出变量；

31、将风速变化率的论域输入mamdani控制规则，得到所述风速变化率隶属函数的输出变量；

32、将周期数的论域输入mamdani控制规则，得到所述周期数的隶属函数的输出变量。

33、第三方面，本发明还提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现第一方面中任一项所述的一种海上风电场基于模糊算法的参考有功功率给定方法。

34、第四方面，本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现第一方面中任一项所述的一种海上风电场基于模糊算法的参考有功功率给定方法。

35、本发明提供的一种海上风电场基于模糊算法的参考有功功率给定方法，所述方法包括采集当前时刻的瞬时风速，并根据当前时刻的瞬时风速和上一时刻的瞬时风速，计算得到当前时刻的风速的变化率，将所述当前时刻的瞬时风速和所述风速的变化率输入模糊控制器中，得到周期数；根据最大风能追踪控制法，得到当前时刻风电机组的最大功率值，以及获取上一时刻的平滑有功功率指令值；根据所述当前时刻风电机组的最大功率值、所述上一时刻的平滑有功功率指令值和权重因子，得到当前时刻所述风电机组的平滑有功功率指令值。本发明兼顾获得较高的风能利用率和平滑的有功功率。

技术特征：

1.一种海上风电场基于模糊算法的参考有功功率给定方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所述当前时刻的瞬时风速和所述风速的变化率输入模糊控制器中，得到周期数，具体包括：

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述当前时刻风电机组的最大功率值、所述上一时刻的平滑有功功率指令值和权重因子，得到当前时刻所述风电机组的平滑有功功率指令值，具体包括：

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据最大风能追踪控制法，得到当前时刻风电机组的最大功率值，具体包括：

6.一种海上风电场基于模糊算法的参考有功功率给定装置，其特征在于，所述装置包括：

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，

8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，

9.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，

10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，

技术总结本发明涉及一种海上风电场基于模糊算法的参考有功功率给定方法和装置，所述方法包括采集当前时刻的瞬时风速，并根据当前时刻的瞬时风速和上一时刻的瞬时风速，计算得到当前时刻的风速的变化率，将所述当前时刻的瞬时风速和所述风速的变化率输入模糊控制器中，得到周期数；根据最大风能追踪控制法，得到当前时刻风电机组的最大功率值，以及获取上一时刻的平滑有功功率指令值；根据所述当前时刻风电机组的最大功率值、所述上一时刻的平滑有功功率指令值和权重因子，得到当前时刻所述风电机组的平滑有功功率指令值。本发明兼顾获得较高的风能利用率和平滑的有功功率。本发明还涉及一种设备和存储介质。技术研发人员：陈怡静,李春华,彭程,孙栩,郭小江,张钧阳,李铮受保护的技术使用者：中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司技术研发日：技术公布日：2024/9/2