复杂地形风电场有功调节和机组部件疲劳分布的综合优化控制

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61803393
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    26.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0302.控制系统与应用
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Under the urgent demand of active power dispatching, how to avoid the shortening of fatigue life of unit components caused by the active output regulation and the wind condition of complex terrain is an important problem in the field of wind power generation. In this project, we will deeply study the relationship between the active power control strategy, the active power output and the fatigue of the unit components, establish the damage equivalent load (DEL) model of units using the probability and statistics method as the data mining means, design a comprehensive optimal control strategy based on the optimization and prediction theory for the active regulation of wind farms in complex terrain and the uniform distribution of fatigue load of the unit components. Regarding the condition that the comprehensive optimization problem of the complex terrain wind farm is non-convex, nonlinear, and with inequality constraints, and the DEL data model based on wind characteristics measurement has the limited dynamic performance, an intelligent control strategy employing the particle swarm optimization method based on the time series forecasting DEL is proposed. In view of the fact that the wind conditions of complex terrain wind farm units will induce the deviation of the active regulation deviation when the fatigue distribution is optimized, it is proposed a composite control strategy which arranges a PI active auxiliary loop inside the control loop of the active power distribution. The result of this project will provide a systematic solution for the comprehensive optimal control of complex terrain wind farms, and has important scientific significance and application value.
在电网有功调度迫切要求下,如何在完成电网有功调度指令的同时,避免因有功输出调节和复杂地形风电场机组风况差异而导致的机组部件疲劳寿命缩短,是风力发电领域重要难题。本项目将深入研究机组有功控制策略、有功输出和机组部件疲劳之间的关系,采用概率统计方法进行数据挖掘建立机组部件损坏等效载荷(DEL)模型,基于优化、预测等理论设计以复杂地形风电场有功调节和机组部件疲劳载荷均匀分布为综合优化目标的控制策略。考虑综合优化控制问题具有不等式约束下的非线性非凸特点及DEL数据模型动态性能受限情况,研究提出基于时间序列预测DEL的粒子群寻优有功分配的智能控制策略;进一步考虑复杂地形风电场复杂风况易导致疲劳分布优化时风电场有功调节偏差超限问题,提出一种在有功智能分配控制环内设置PI有功辅助调节内环的复合控制策略。本研究将为复杂地形风电场综合优化控制难题提供一种系统解决方案,具有重要科学意义和应用价值。

结项摘要

随着国内风电行业的快速发展,陆上风电开发开始转向高海拔地区和复杂山地区域。山地风电场的复杂风况加剧了风电机组之间的疲劳载荷分布不均匀问题,导致风电机组寿命大大缩短。与此同时,传统的风电场有功功率调度策略在复杂风况下存在适用性较差的问题。针对以上难题,本项目以复杂地形风电场风电机组作为研究对象,分析了风电机组各个部件的疲劳载荷特性,深入探索了机组有功控制策略、有功输出和机组部件疲劳之间的关系。通过采用概率统计和数据挖掘方法,建立了机组部件疲劳载荷模型和损坏等效载荷(DEL)模型;在上述基础上,提出数据驱动建模-风速时空预测-多目标优化的疲劳载荷优化技术,并研制了复杂地形风电场控制系统仿真实验平台。本项目的研究成果为复杂地形风电场综合优化控制难题提供了系统解决方案。所提出的面向复杂山地风电机组疲劳载荷优化策略,在维持功率输出稳定的基础上,有效降低了机组部件载荷,为降低复杂地形风电场运维成本提供了潜在技术手段。依托本项目的开展,项目团队在风电技术方向培养了博士研究生1名,硕士研究生4名;已发表SCI/EI论文24篇;获得授权发明专利2项。

项目成果

期刊论文数量(19)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(5)
专利数量(0)
Capacity factor estimation of variable-speed wind turbines considering the coupled influence of the QN-curve and the air density
考虑QN曲线和空气密度耦合影响的变速风力机容量系数估计
  • DOI:
    10.1016/j.energy.2019.07.018
  • 发表时间:
    2019-09
  • 期刊:
    Energy
  • 影响因子:
    9
  • 作者:
    Song Dongran;Yang Yinggang;Zheng Songyue;Tang Weiyi;Yang Jian;Su Mei;Yang Xuebing;Joo Young Hoon
  • 通讯作者:
    Joo Young Hoon
Comprehensive Optimization for Fatigue Loads of Wind Turbines in Complex-Terrain Wind Farms
复杂地形风电场风机疲劳载荷综合优化
  • DOI:
    10.1109/tste.2020.3025609
  • 发表时间:
    2021-04
  • 期刊:
    IEEE Transactions on Sustainable Energy
  • 影响因子:
    8.8
  • 作者:
    Yang Jian;Zheng Songyue;Song Dongran;Su Mei;Yang Xuebing;Joo Young Hoon
  • 通讯作者:
    Joo Young Hoon
Model predictive yaw control using fuzzy-deduced weighting factor for large- scale wind turbines
使用模糊推导的权重因子对大型风力发电机进行模型预测偏航控制
  • DOI:
    10.32604/ee.2021.014269
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Energy Engineering: Journal of the Association of Energy Engineering
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Zhang Shuowang;Huang Lingxiang;Song Dongran;Xu Ke;Yang Xuebing;Song Xiaoping
  • 通讯作者:
    Song Xiaoping
Incorporating environmental impacts into zero-point shifting diagnosis of wind turbines yaw angle
将环境影响纳入风力发电机偏航角的零点偏移诊断
  • DOI:
    10.1016/j.energy.2021.121762
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Energy
  • 影响因子:
    9
  • 作者:
    Yang Jian;Wang Li;Song Dongran;Huang Chaoneng;Huang Liansheng;Wang Junlei
  • 通讯作者:
    Wang Junlei
Adaptive Model Predictive Control for Yaw System of Variable-speed Wind Turbines
变速风力发电机偏航系统的自适应模型预测控制
  • DOI:
    10.35833/mpce.2019.000467
  • 发表时间:
    2021-01-01
  • 期刊:
    JOURNAL OF MODERN POWER SYSTEMS AND CLEAN ENERGY
  • 影响因子:
    6.3
  • 作者:
    Song, Dongran;Chang, Qing;Joo, Young Hoon
  • 通讯作者:
    Joo, Young Hoon

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其他文献

A Distributed Secondary Control Algorithm for Automatic Generation Control Considering EDP and Automatic Voltage Control in AC Microgrid
交流微电网中考虑EDP和自动电压控制的分布式自动发电控制算法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Energies
  • 影响因子:
    3.2
  • 作者:
    董密;李力;王丽娜;宋冬然;柳张杰;田小雨
  • 通讯作者:
    田小雨
Model predictive control with finite control set for variable-speed wind turbines
变速风力发电机有限控制集的模型预测控制
  • DOI:
    10.1016/j.energy.2017.02.149
  • 发表时间:
    2017-05
  • 期刊:
    Energy
  • 影响因子:
    9
  • 作者:
    宋冬然;杨建;董密;Joo Young Hoon
  • 通讯作者:
    Joo Young Hoon
Stability Analysis of a Novel Distributed Secondary Control Considering Communication Delay in DC Microgrid
考虑通信时延的新型直流微电网分布式二次控制稳定性分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    IEEE Transactions on Smart Grid
  • 影响因子:
    9.6
  • 作者:
    董密;李力;聂雨雯;宋冬然;杨建
  • 通讯作者:
    杨建
孤岛模式下多源直流微电网经济运行的协调优化控制策略
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    电工电能新技术
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    董密;张心露;杨建;欧静;宋冬然;肖国勋
  • 通讯作者:
    肖国勋
微电网经济运行的分布式二次电压–频率恢复控制
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    控制理论与应用
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    董密;李力;粟梅;宋冬然;杨建;李正国
  • 通讯作者:
    李正国

其他文献

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宋冬然的其他基金

大型海上风电场高效能量转换的协调优化调度与控制方法
  • 批准号:
    62211540397
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    15.00 万元
  • 项目类别:
    国际(地区)合作与交流项目

相似国自然基金

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相似海外基金

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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