研究人员开发一种主动控制的方法 可以将风力发电效率提高15%


为了减缓气候变化并防止其不利后果,人类需要转向更可持续的能源。因此,全世界的工程师都在研究一系列技术,将自然资源(如阳光、风和水)转化为电能。


风力涡轮机是一种可以将风能转化为电能的设备,是一种很有前途且广泛应用的可持续能源解决方案。尽管它们具有优势,但大多数现有风力涡轮机和其他替代能源解决方案的电网可能非常不稳定。

因此,一些政府已经开始引入立法,强制风力涡轮机运营商提供辅助电网服务。这些基本功能是帮助电网运营商维持可靠的电力流动,解决能源供应和需求之间的差异。


代尔夫特理工大学(TU Delft)的研究人员最近开发了一种控制器,可以通过所谓的“主动功率控制”帮助更好地管理风电场的能量,该控制器在arXiv上预先发布的一篇论文中介绍,可以帮助提高风电场的性能,从而促进其在全球的实施。


Jean Gonzalez-Silva、Bart Matthijs Doekemeijer、Riccardo Ferrary和Jan Willem van Wingerden在论文中写道:“拟议的设计增强了功率跟踪稳定性,并允许简单理解,其中每个涡轮机都被视为纯时滞系统。”


为了跟踪风力涡轮机的功率,研究人员的方法采用了闭环算法。该算法具有前馈和反馈回路。前者确保在涡轮机未饱和时跟踪功率,而后者在一个(但不是全部)涡轮机饱和时跟踪功率。


冈萨雷斯·席尔瓦和他的同事在一个高保真风力发电厂模拟器SOWFA上进行了一系列测试,评估了他们的控制器。值得注意的是,他们发现,他们的方法显著改善了模拟风电场的总有功功率跟踪,发电量比基线方法提高了15%。

研究人员在论文中解释说,本文研究了在完全唤醒状态和有限功率可用性下,不同标称功率分布的控制性能。结果表明,与贪婪操作相比,关闭控制回路可以提高发电量。


研究人员的模拟强调了风力涡轮机总有功功率跟踪和发电量的改善,这表明他们的方法有助于显著改善现实世界风电场的性能。然而,该团队还观察到闭环解决方案的有功功率出现了一系列不希望出现的小峰值和振荡。在接下来的研究中,他们计划尝试设计一种策略来消除或适应这些振荡,以提高方法的性能和可靠性。


研究人员在论文中写道:“我们未来的研究将通过预测可用功率,详细阐述标称有功功率的智能时变分布,并考虑由于拟议APC解决方案中的故障和故障而设计的受限涡轮机。”



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