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风力发电场分布式控制与优化
TOC\o1-3\h\z\u
第一部分分布式控制架构及智能化监测 2
第二部分多等级多时间尺度优化策略 4
第三部分负荷预测与风能消纳能力评估 7
第四部分电网稳定性约束下的资源配置 9
第五部分海上风电场优化调度与故障处理 13
第六部分综合考虑经济性和环保因素优化 16
第七部分大数据分析与预测性维护 19
第八部分人工智能在分布式控制与优化中的应用 23
第一部分分布式控制架构及智能化监测
关键词
关键要点
【分布式控制与实时信息采集】
1.分布式控制系统(DCS)将控制任务分配给现场控制器,实现分区域、分层级控制,提高系统的灵活性和可靠性。
2.实时信息采集系统利用传感器网络和工业互联网,及时收集风力发电机组、变电站等关键设备的运行参数,为控制和优化提供基础数据。
【分布式监测与故障诊断】
分布式控制架构
风力发电场的分布式控制架构采用多层级控制体系,由中央监控中心、变电站控制室和风机控制器组成,各层级之间通过通信网络连接。
*中央监控中心:负责全场风机及相关设备的集中监控、管理和调度,包括实时数据采集、故障诊断、能效分析、优化决策等。
*变电站控制室:负责变电站内升压变压器、汇流母线、开关柜等设备的控制和保护,并与中央监控中心进行通信,实现全场电力系统的集中管理。
*风机控制器:安装在每个风机塔筒内,负责单个风机的控制,包括叶片俯仰角调节、转速控制、故障保护等。
分布式控制系统的特点:
*模块化设计:各级控制器相对独立,可根据需要进行扩展或更换,方便系统维护和升级。
*通信网络:采用冗余通信网络,确保数据传输的可靠性和实时性。
*冗余设计:各层级控制器均采用冗余设计,提高系统的可靠性和安全性。
*自适应控制:风机控制器可根据风速、风向、负荷等条件,自动调整风机的运行参数,提高发电效率。
智能化监测
分布式控制系统结合先进的传感技术和数据分析算法,实现风力发电场的智能化监测。
*数据采集:通过安装在风机上的各种传感器,实时采集风速、风向、叶片角度、转速、振动、温度等数据,并传输至中央监控中心。
*故障诊断:采用趋势分析、模式识别、神经网络等技术,对采集的数据进行分析,及时发现风机或设备的异常,并预警故障发生。
*能效分析:基于风机实时运行数据,分析风机的能效指标,找出影响发电效率的因素,并提出优化建议。
*健康管理:通过对风机历史运行数据和专家规则的分析,预测风机部件的剩余寿命和维护需求,实现风机的预防性维护。
智能化监测系统的特点:
*实时性:通过传感器和通信网络,实现风机数据的实时采集和传输,为故障诊断和能效分析提供及时的数据支持。
*准确性:采用先进的传感器和数据处理算法,提高数据的准确性,从而提升故障诊断和能效分析的精度。
*综合性:对风机关键部件和设备进行全面的监测,涵盖风机运行、电气系统、传动系统等多个方面。
*预测性:通过对历史数据和专家规则的分析,预测风机的故障和维护需求,实现预防性维护。
分布式控制与智能化监测的应用,提高了风力发电场的运行效率、可靠性和维护水平,降低了运维成本,促进了风力发电产业的健康发展。
第二部分多等级多时间尺度优化策略
关键词
关键要点
【预测与优化一体化建模】
1.将预测模型和优化模型集成到一个统一框架中,实现预测和优化之间的相互迭代和影响。
2.通过预测风场功率输出的不确定性,为优化决策提供更鲁棒和可行的决策基础。
3.结合预测模型和优化模型,可以对风场分布式控制进行动态调整和优化,提高风电场发电效率和稳定性。
【多时间尺度协同优化】
多等级多时间尺度优化策略
风力发电场分布式控制与优化面临着多维度挑战,包括风速不确定性、发电机组heterogeneity和运行约束。为了解决这些问题,多等级多时间尺度优化策略应运而生,该策略将风电场优化问题分解为多个层次和时间尺度,分层求解高效可靠。
层次结构
多等级优化策略通常采用三级结构:
*一级(调度):确定发电机组的整体发电计划,考虑长期风速预测和市场需求。
*二级(优化):在调度计划下,根据实时风速和系统状态,优化发电机组的出力和反应功率。
*三级(控制):根据二级优化结果,实时控制发电机组,确保稳定运行和满足系统约束。
时间尺度
多时间尺度优化策略将优化问题分解为不同时间尺度:
*长期:涵盖数小时至数天的调度规划,考虑风速预测不确定性。
*中期:包括数分钟至数小时的优化调整,考虑实时风速变化。
*短期:涉及毫秒至数分钟的控制响应,处理发电机组动态响应和电力系统稳定性。
优化方法
一级调度采用滚动
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