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自动控制与运行优化8:风电场尾流优化的系统辨识法

已有 894 次阅读 2025-1-1 22:44 |系统分类:科研笔记

系统辨识,才是工业智能的灵魂---朱豫才

两年多前,我们去某电科院新能源部进行技术交流,接触到风电场尾流优化问题。当时我们的基于系统辨识的实时优化文章发表不久。请教了风电场尾流优化的场景后,我的第一个反应就是系统辨识可能解决这一难题。

回来后,我们阅读文献、收集资料、进行仿真、并写了文章。我们搜索了现有文献,认为我们的文章是第一篇基于系统辨识的尾流优化文章。同学们也可帮助搜一搜,好确认我们是不是第一篇。

也许是方法有违常规,不走空气动力学机理模型的技术路线,文章被三个能源期刊和一个控制期刊秒拒,即主编直接拒稿,不送审(desk rejection)。我其实挺喜欢被秒拒的,不耽误你时间。我们投到第五个期刊,很快接受了。文章见:Yun Zhu, Yucai Zhu, Chao Yang (2025). Wind farm power optimization using system identification. Computers & Chemical Engineering, Vol. 192, 108877.

为了验证我们方法的有效性,我们使用美国能源部可再生能源国家实验室(NREL)开发的简化机理模型FLORIS进行了仿真研究。风电场为丹麦Horns Rev I 海上风电场,风浆直径D = 126m,风机间距 = 7D,8x10风机阵列,风速8m/s,优化每台风机偏航角。

尾流优化结果:我们的方法提高发电功率1.79%;FLORIS模型自带的优化方法提高发电功率1.93%。两者非常接近。仿真结果见图1-图4.

大家还记得使用CFD方法计算量很大,是目前无法解决的问题。在仿真研究中,使用系统辨识法,用笔记本电脑迭代一次只需要7秒。用到大规模真实风电场,几分钟时间也够了。

2025年,计划在真实风电场检验我们的方法。

祝大家新年快乐!祝所有风电场多喝西北风!

尾流优化图1.jpg

图1. 8x10风机阵列风电场

尾流优化图2.jpg

图2. 优化迭代中部分风机偏角测试信号及其均值调节

尾流优化图3.jpg

图3. 风机偏角迭代收敛情况

尾流优化图4.jpg

图4. 尾流优化结果(1.79%)与FLORIS优化结果(1.93%)比较,九个风向平均值



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