一种降低风电机组机械损耗的风电场内优化调度方法
【专利摘要】本发明公开了属于风电场【技术领域】的一种降低风电机组机械损耗的风电场内优化调度方法。该方法为：步骤1：对不同风况下不同载荷工况进行数值模拟，得到不同载荷工况下不同重要部件承受的循环载荷作用次数；步骤2：计算得到不同载荷工况下不同重要部件材料破坏时的循环次数，然后根据线性累积损伤理论，得到不同重要部件在不同载荷工况下的单位相对损伤值；步骤3：利用粒子群优化算法，对风电场内风电机组组合调度进行优化计算，得到风电机组重要部件的机械损伤最小的风电场内风电机组组合。本发明通过合理的风电机组组合调度，在保证输出功率的同时，减少了风电机组启停、切换等对风电机组寿命的不利影响，减少了电力系统的运行成本。
【专利说明】一种降低风电机组机械损耗的风电场内优化调度方法
[0001]专利领域
[0002]本发明属于风电场【技术领域】，尤其涉及一种降低风电机组机械损耗的风电场内优
化调度方法。
【背景技术】
[0003]风能是可再生能源中发展最快且最具有开发价值的清洁能源，而风力发电是风能开发利用的主要形式。近年来我国风电产业发展迅速，但随着投入使用的风电场数目的增多，风电并网规模的逐渐增大，给电力系统的安全稳定运行带来了新的挑战。由于现在并网风电场普遍具有动态，随机及容量大等特点，尤其是其随机性会影响到电力系统的经济调度和安全运行。因此，在全球风力发电事业快速发展的同时，合理有效地提高风电利用率是所有国家的电力系统所要面临的挑战。
[0004]电网实行风力发电优化调度，不仅能够提高风电的消纳水平，而且也是促进风力发电科学发展的重要因素。目前，含风电场的电力系统优化调度的研究主要以整个电力系统为研究对象，而且多数研究还是在风电功率全额上网的基础上，即首先满足可再生能源发电全额上网，然后再考虑其他类型风电机组的经济调度。但在实际运行中，风电功率并非都能做到全额上网。而且随着风力发电装机规模不断提升，风电机组的单机容量和单个风电场的装机容量也在不断的扩大，电网对风力发电的调度也在向风电场内部延伸。相对于常规火电厂，风电场内风电机组数量众多，占地面积巨大，风电机组之间距离较远，地形条件复杂，由于风电机组的出力主要取决于风速，所以在风电场运行过程中，不同风电机组同一时间段的出力水平可能会有着明显的差距，在同一个时间段内，也可能呈现出不同的变化趋势。因此展开对限负荷的风电场风电机组组合优化调度的研究，对整个电力系统运行具有指导意义。
【发明内容】
[0005]针对上述现有技术中存在的问题，本发明提出一种降低风电机组机械损耗的风电场内优化调度方法，其特征在于，该方法包括以下步骤:
[0006]步骤1:对不同风况下不同载荷工况进行数值模拟，得到不同载荷工况下不同重要部件承受的循环载荷作用次数；
[0007]步骤2:计算得到不同载荷工况下不同重要部件材料破坏时的循环次数，然后根据线性累积损伤理论，得到不同重要部件在不同载荷工况下的单位相对损伤值；
[0008]步骤3:利用粒子群优化算法，对风电场内风电机组组合调度进行优化计算，得到风电机组重要部件的机械损伤最小的风电场内风电机组组合。
[0009]所述不同载荷工况为正常停机、空转、启动和正常发电；所述不同重要部件为叶片、轮毂和塔架。
[0010]所述步骤I具体为:
[0011]步骤11:计算一年中风电机组在正常发电和空转载荷工况下的运行时间hk，具体计算公式如下:
【权利要求】
1.一种降低风电机组机械损耗的风电场内优化调度方法，其特征在于，该方法包括以下步骤: 步骤1:对不同风况下不同载荷工况进行数值模拟，得到不同载荷工况下不同重要部件承受的循环载荷作用次数； 步骤2:计算得到不同载荷工况下不同重要部件材料破坏时的循环次数，然后根据线性累积损伤理论，得到不同重要部件在不同载荷工况下的单位相对损伤值； 步骤3:利用粒子群优化算法，对风电场内风电机组组合调度进行优化计算，得到风电机组重要部件的机械损伤最小的风电场内风电机组组合。
2.根据权利要求1所述的一种降低风电机组机械损耗的风电场内优化调度方法，其特征在于，所述不同载荷工况为正常停机、空转、启动和正常发电；所述不同重要部件为叶片、轮毂和塔架。
3.根据权利要求2所述的一种降低风电机组机械损耗的风电场内优化调度方法，其特征在于，所述步骤I具体为: 步骤11:计算一年中风电机组在正常发电和空转载荷工况下的运行时间hk，具体计算公式如下:
4.根据权利要求3所述的一种降低风电机组机械损耗的风电场内优化调度方法，其特征在于，所述步骤2具体为: 步骤21:根据以下公式计算得到在某一载荷工况下某一重要部件材料破坏时的循环次数Nkl: 对于金属材料:
5.根据权利要求4所述的一种降低风电机组机械损耗的风电场内优化调度方法，其特征在于，所述步骤3中的优化目标函数为:
6.根据权利要求5所述的一种降低风电机组机械损耗的风电场内优化调度方法，其特征在于，所述步骤3具体为: 步骤31:设置粒子群规模M，并在解空间范围内随机初始化M个粒子，输入每台风电机组的预测功率以及初始启停状态； 步骤32:对每个粒子进行功率平衡和负荷调度约束，使其形成满足风电机组组合约束的可行解； 步骤33:优化目标函数计算各粒子的当前解，将其与自身的历史最优解作比较取最优者为粒子自身的局部最优解Pi,，取所有粒子的局部最优解中的最小值对应解作为全局最优解Pg,; 步骤34:计算下一代粒子的速度和更新粒子的位置，具体公式为；
【文档编号】H02J3/38GK103915855SQ201410142894
【公开日】2014年7月9日 申请日期:2014年4月10日 优先权日:2014年4月10日
【发明者】张晋华, 刘永前, 韩爽, 徐强, 阎洁, 顾波 申请人:华北电力大学