多智能体系统与海上风电场分布式协同与优化控制研究开题报告

 2020-02-20 10:02

1. 研究目的与意义(文献综述)

我国海上风能资源丰富,10 m高度可利用的风能资源超过7.5亿kw,而且距离电力负荷中心很近。我国有海岸线约1 800 km,岛屿6 000多个,大有风能开发利用的前景。海上风速高,而且很少有静风期,可以有效利用风电机组发电容量;海水表面粗糙度低,风速随高度的变化小,可以降低塔架高度;海上风的湍流强度低,没有复杂地形对气流的影响,减少风电机组的疲劳载荷,延长使用寿命。一般估计风速比平原沿岸高20%,发电量增加70%,在陆上设计寿命20年的风电机组在海上可达25年到30年。随着海上风电场技术的发展成熟,海上风力发电将来必然会成为重要的可持续能源。在如此背景下本文将研究如何更合理高效的利用风能资源。

我国海上风电起步较晚,2006年开始海上测风,2008年投资236亿元建设了我国第一座大型海上风电项目——上海东海大桥海上风电项目,该项目安装了34台国产单机容量3mw的离岸型风电机组,总装机容量102 m w,该项目拉开了中国海上风电开发的帷幕。我国拥有十分丰富的近海风资源,有数据显示我国近海10 m水深的风能资源约1亿kw,近海20 m水深的风能资源约3亿kw,近海30 m水深的风能资源约4. 9亿 kw.

英国、丹麦、瑞典、荷兰是世界海上风力发电的中心。丹麦的国家目标是,到2030年风能发电量达到5 500 mw(其中4 000 mw将来自海岸风场),因此,在全球已投入使用的529 mw海上风机容量中,丹麦占有主要份额。2002年,丹麦在h omr ev建成第1座大型海上风电场,共安装80台单机标称功率2mw的风机,总装机功率160 mw 。2003年,n ysted又建成第2座海上风电场,总装机功率158 mw。2009年英国拥有12个风电场、287台涡轮机、882.80mw容量;丹麦有9个风电场、305台涡轮机、639.15mw容量;瑞典有5个风电场、75台涡轮机、163.65mw容量;荷兰有4个风电场、130台涡轮机、246.8mw容量。

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2. 研究的基本内容与方案

2.1研究内容

首先研究单个智能体——一台风电机,在额定风速以下风况时采用传统pid的独特解耦控制改变发电机转矩,实现风电机组变速运行最大程度地实现最佳风能利用系数曲线的追踪控制;在额定风速以上风况时对比于传统的变桨控制采用模糊变桨控制,通过建立模糊规则对pid控制参数进行实时在线的调整,这样能够使系统获得良好的动态性能进而保证电力系统的稳定性,实现单个智能体的局部优化。接下针对海上风电场中双馈风电机群,基于hamilton能量理论提出分布式协同控制策略,使闭环系统全局稳定且输出同步。将双馈风电机组单机模型拓展为含风电场网络拓扑的机群模型,利用分布式hamilton系统设计方法,构造风电场多机系统的分布式协同控制策略。

2.2研究目标

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3. 研究计划与安排

1. 2018年12月-2019年1月,查阅近五年参考文献资料,建议谷歌学术搜索英文文献为主,中文文献为辅,其中,需要阅读至少30篇外文文献,翻译20篇外文文献。每一至两周向指导老师和辅助指导的研究生汇报毕业设计论文研究进展;

2. 2019年2月份结合研究目标开始绘图、建模、模拟仿真、算法研究、控制方法,完成翻译20篇外文文献;

3. 2019年3月中旬前提交开题报告,阶段性报告每周一次;

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4. 参考文献(12篇以上)

[1] li-hsiang sun, david cartes.a multi-agent system for reconfiguration of shipboard power.

[2] 陈功贵,黄山外,刘俊超,郭飞.基于simulink的风电机组模糊变桨距控制仿真研究. 实验室研究与探索, 第35卷第4期,2016年4月.

[3] kehe wu, huan zhou. a multi-agent-based energy-coordination control system for grid-connected large-scale wind-photovoltaic energy storage power-generation units. solar energy,107(2014)245-259.

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