本發(fā)明涉及風(fēng)力發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種風(fēng)電機(jī)群控制方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

近海風(fēng)電具有風(fēng)速高、湍流強(qiáng)度小、風(fēng)速風(fēng)向穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，是風(fēng)電行業(yè)發(fā)展的主要趨勢(shì)。若采用風(fēng)電機(jī)群集中控制取代單機(jī)分立控制，有利于降低故障率，從而減少海上維護(hù)工作、增加有效發(fā)電時(shí)間，同時(shí)可降低系統(tǒng)總成本。然而，當(dāng)風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)風(fēng)速分布不均時(shí)，風(fēng)電機(jī)群集中控制易導(dǎo)致較大風(fēng)能損失，輸出功率容易超出額定功率值，如何在風(fēng)速分布不均的情況下，減少風(fēng)電機(jī)群控制過(guò)程中的風(fēng)能損失量并避免風(fēng)電機(jī)組的輸出功率超出額定功率值是目前還有待進(jìn)一步解決的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種風(fēng)電機(jī)群控制方法及系統(tǒng)，在風(fēng)速分布不均的情況下，減少了風(fēng)電機(jī)群控制過(guò)程中的風(fēng)能損失量，并且能夠避免風(fēng)電機(jī)組的輸出功率超出額定功率值。其具體方案如下：

一種風(fēng)電機(jī)群控制方法，應(yīng)用于風(fēng)電機(jī)群，其中，所述風(fēng)電機(jī)群中每臺(tái)風(fēng)電機(jī)組在功率控制過(guò)程中的轉(zhuǎn)速均保持一致，所述方法包括：

預(yù)先創(chuàng)建并初始化與所述風(fēng)電機(jī)群的規(guī)模相適應(yīng)的粒子群，得到目標(biāo)粒子群；其中，所述目標(biāo)粒子群中的第i個(gè)粒子的位置的向量表達(dá)式為：

式中，M表示所述風(fēng)電機(jī)群中風(fēng)電機(jī)組的數(shù)量，N表示所述目標(biāo)粒子群中粒子的數(shù)量，β_i,j表示第i個(gè)粒子中的第j臺(tái)風(fēng)電機(jī)組的槳距角，f_i,bus表示第i個(gè)粒子中變頻交流母線的頻率；

利用罰函數(shù)確定公式，確定出每臺(tái)風(fēng)電機(jī)組的罰函數(shù)；其中，所述罰函數(shù)確定公式為：

式中，P_i,k表示第i個(gè)粒子中的第k臺(tái)風(fēng)電機(jī)組的輸出功率，P_N表示風(fēng)電機(jī)組的額定功率值，P_PENi,k表示第i個(gè)粒子中的第k臺(tái)風(fēng)電機(jī)組的罰函數(shù)；

利用適應(yīng)度計(jì)算公式，計(jì)算每個(gè)粒子的適應(yīng)度值；其中，所述適應(yīng)度計(jì)算公式為：

式中，P_i表示所述目標(biāo)粒子群中第i個(gè)粒子的適應(yīng)度值，D表示預(yù)設(shè)的懲罰因子；

利用每個(gè)粒子的位置以及適應(yīng)度值，對(duì)每個(gè)粒子的速度和位置進(jìn)行迭代更新，得到全局最優(yōu)粒子；其中，所述全局最優(yōu)粒子的位置的向量表達(dá)式為：

式中，β_gj表示所述風(fēng)電機(jī)群中第j臺(tái)風(fēng)電機(jī)組的最優(yōu)槳距角，f_gbus表示變頻交流母線的最優(yōu)頻率；

根據(jù)所述全局最優(yōu)粒子，對(duì)所述風(fēng)電機(jī)群展開相應(yīng)的控制，以控制每臺(tái)風(fēng)電機(jī)組的槳距角和變頻交流母線的頻率。

可選的，所述利用罰函數(shù)確定公式，確定出每臺(tái)風(fēng)電機(jī)組的罰函數(shù)的過(guò)程，包括：

利用輸出功率計(jì)算公式，計(jì)算每臺(tái)風(fēng)電機(jī)組的輸出功率；其中，所述輸出功率計(jì)算公式為：

式中，P_i,k表示第i個(gè)粒子中的第k臺(tái)風(fēng)電機(jī)組的輸出功率，ρ表示空氣密度，A表示風(fēng)力機(jī)葉片掃掠面積，C_k(V_k,β_i,k,f_i,bus)表示第k臺(tái)風(fēng)電機(jī)組的功率系數(shù)，V_k表示第k臺(tái)風(fēng)電機(jī)組的實(shí)時(shí)風(fēng)速；

利用每臺(tái)風(fēng)電機(jī)組的輸出功率以及所述罰函數(shù)確定公式，確定出每臺(tái)風(fēng)電機(jī)組的罰函數(shù)。

可選的，第k臺(tái)風(fēng)電機(jī)組的功率系數(shù)C_k(V_k,β_i,k,f_i,bus)的計(jì)算公式為：

其中，指數(shù)S為：

式中，V_k表示第k臺(tái)風(fēng)電機(jī)組的實(shí)時(shí)風(fēng)速，R表示風(fēng)電機(jī)組的葉片半徑，n_p表示電機(jī)極對(duì)數(shù)，n_g表示齒輪箱變比，K₁至K₆為預(yù)先基于風(fēng)電機(jī)組翼型確定的系數(shù)。

可選的，所述風(fēng)電機(jī)群為采用可變頻率變壓器集中控制的變速風(fēng)電機(jī)群，或采用高壓直流輸電變流器集中控制的變速風(fēng)電機(jī)群，或采用分頻交流輸電變流器集中控制的變速風(fēng)電機(jī)群。

可選的，所述利用每個(gè)粒子的位置以及適應(yīng)度值，對(duì)每個(gè)粒子的速度和位置進(jìn)行迭代更新，得到全局最優(yōu)粒子的過(guò)程，包括：

步驟A1：將每個(gè)粒子的初始位置確定為每個(gè)粒子的當(dāng)前最優(yōu)位置i＝1,2,...,N，以及從當(dāng)前所有粒子中篩選出適應(yīng)度值最大的粒子，并將該粒子的位置確定為所述目標(biāo)粒子群中的當(dāng)前全局最優(yōu)位置

步驟A2：利用每個(gè)粒子的當(dāng)前最優(yōu)位置以及所述目標(biāo)粒子群中的當(dāng)前全局最優(yōu)位置對(duì)每個(gè)粒子的速度和位置進(jìn)行更新，得到本輪更新后每個(gè)粒子的新位置；

步驟A3：計(jì)算每個(gè)粒子的新位置所對(duì)應(yīng)的適應(yīng)度值，利用預(yù)設(shè)更新原則，對(duì)所有粒子的當(dāng)前最優(yōu)位置進(jìn)行更新；其中，所述預(yù)設(shè)更新原則為：當(dāng)任一粒子的新位置的適應(yīng)度值大于該粒子的當(dāng)前最優(yōu)位置，則利用該粒子的新位置對(duì)該粒子的當(dāng)前最優(yōu)位置進(jìn)行替換更新；

步驟A4：從當(dāng)前所有粒子中篩選出適應(yīng)度值最大的粒子，并判斷該粒子的適應(yīng)度值是否大于當(dāng)前全局最優(yōu)位置對(duì)應(yīng)的適應(yīng)度值，如果是，則利用該粒子的當(dāng)前位置對(duì)所述目標(biāo)粒子群中的當(dāng)前全局最優(yōu)位置進(jìn)行替換更新；

步驟A5：重新進(jìn)入步驟A2，直到達(dá)到預(yù)設(shè)的迭代次數(shù)，并將迭代結(jié)束后得到的當(dāng)前全局最優(yōu)位置所對(duì)應(yīng)的粒子確定為所述全局最優(yōu)粒子。

可選的，所述對(duì)每個(gè)粒子的速度和位置進(jìn)行更新，得到本輪更新后每個(gè)粒子的新位置的過(guò)程，包括：

利用迭代更新公式，對(duì)每個(gè)粒子的速度和位置進(jìn)行更新，并且在利用所述迭代更新公式進(jìn)行更新的過(guò)程中，若任意粒子的位置向量中存在任一向量元素的數(shù)值超出預(yù)設(shè)的元素?cái)?shù)值約束范圍，則利用該元素?cái)?shù)值約束范圍的邊界值對(duì)該向量元素的數(shù)值進(jìn)行替換更新，得到本輪更新后每個(gè)粒子的新位置；其中，所述迭代更新公式為：

式中，為慣性權(quán)重，c₁和c₂為學(xué)習(xí)因子，r₁和r₂為隨機(jī)數(shù)。

本發(fā)明還相應(yīng)公開了一種風(fēng)電機(jī)群控制系統(tǒng)，應(yīng)用于風(fēng)電機(jī)群，其中，所述風(fēng)電機(jī)群中每臺(tái)風(fēng)電機(jī)組在功率控制過(guò)程中的轉(zhuǎn)速均保持一致，所述系統(tǒng)包括：

粒子群創(chuàng)建模塊，用于預(yù)先創(chuàng)建并初始化與所述風(fēng)電機(jī)群的規(guī)模相適應(yīng)的粒子群，得到目標(biāo)粒子群；其中，所述目標(biāo)粒子群中的第i個(gè)粒子的位置的向量表達(dá)式為：

式中，M表示所述風(fēng)電機(jī)群中風(fēng)電機(jī)組的數(shù)量，N表示所述目標(biāo)粒子群中粒子的數(shù)量，β_i,j表示第i個(gè)粒子中的第j臺(tái)風(fēng)電機(jī)組的槳距角，f_i,bus表示第i個(gè)粒子中變頻交流母線的頻率；

罰函數(shù)確定模塊，用于利用罰函數(shù)確定公式，確定出每臺(tái)風(fēng)電機(jī)組的罰函數(shù)；其中，所述罰函數(shù)確定公式為：

式中，P_i,k表示第i個(gè)粒子中的第k臺(tái)風(fēng)電機(jī)組的輸出功率，P_N表示風(fēng)電機(jī)組的額定功率值，P_PENi,k表示第i個(gè)粒子中的第k臺(tái)風(fēng)電機(jī)組的罰函數(shù)；

適應(yīng)度值計(jì)算模塊，用于利用適應(yīng)度計(jì)算公式，計(jì)算每個(gè)粒子的適應(yīng)度值；其中，所述適應(yīng)度計(jì)算公式為：

式中，P_i表示所述目標(biāo)粒子群中第i個(gè)粒子的適應(yīng)度值，D表示預(yù)設(shè)的懲罰因子；

迭代更新模塊，用于利用每個(gè)粒子的位置以及適應(yīng)度值，對(duì)每個(gè)粒子的速度和位置進(jìn)行迭代更新，得到全局最優(yōu)粒子；其中，所述全局最優(yōu)粒子的位置的向量表達(dá)式為：

式中，β_gj表示所述風(fēng)電機(jī)群中第j臺(tái)風(fēng)電機(jī)組的最優(yōu)槳距角，f_gbus表示變頻交流母線的最優(yōu)頻率；

風(fēng)電機(jī)群控制模塊，用于根據(jù)所述全局最優(yōu)粒子，對(duì)所述風(fēng)電機(jī)群展開相應(yīng)的控制，以控制每臺(tái)風(fēng)電機(jī)組的槳距角和變頻交流母線的頻率。

可選的，所述罰函數(shù)確定模塊，具體包括：

輸出功率計(jì)算子模塊，用于利用輸出功率計(jì)算公式，計(jì)算每臺(tái)風(fēng)電機(jī)組的輸出功率；其中，所述輸出功率計(jì)算公式為：

式中，P_i,k表示第i個(gè)粒子中的第k臺(tái)風(fēng)電機(jī)組的輸出功率，ρ表示空氣密度，A表示風(fēng)力機(jī)葉片掃掠面積，C_k(V_k,β_i,k,f_i,bus)表示第k臺(tái)風(fēng)電機(jī)組的功率系數(shù)，V_k表示第k臺(tái)風(fēng)電機(jī)組的實(shí)時(shí)風(fēng)速；

罰函數(shù)確定子模塊，用于利用每臺(tái)風(fēng)電機(jī)組的輸出功率以及所述罰函數(shù)確定公式，確定出每臺(tái)風(fēng)電機(jī)組的罰函數(shù)。

可選的，所述輸出功率計(jì)算子模塊，包括：

功率系數(shù)計(jì)算單元，用于利用功率系數(shù)計(jì)算公式，計(jì)算每臺(tái)風(fēng)電機(jī)組的功率系數(shù)；其中，所述功率系數(shù)計(jì)算公式為：

其中，指數(shù)S為：

式中，V_k表示第k臺(tái)風(fēng)電機(jī)組的實(shí)時(shí)風(fēng)速，R表示風(fēng)電機(jī)組的葉片半徑，n_p表示電機(jī)極對(duì)數(shù)，n_g表示齒輪箱變比，K₁至K₆為預(yù)先基于風(fēng)電機(jī)組翼型確定的系數(shù)。

可選的，所述風(fēng)電機(jī)群為采用可變頻率變壓器集中控制的變速風(fēng)電機(jī)群，或采用高壓直流輸電變流器集中控制的變速風(fēng)電機(jī)群，或采用分頻交流輸電變流器集中控制的變速風(fēng)電機(jī)群。

本發(fā)明中，風(fēng)電機(jī)群控制方法，包括：預(yù)先創(chuàng)建并初始化與風(fēng)電機(jī)群的規(guī)模相適應(yīng)的粒子群，得到目標(biāo)粒子群；利用上述罰函數(shù)確定公式，確定出每臺(tái)風(fēng)電機(jī)組的罰函數(shù)；利用上述適應(yīng)度計(jì)算公式，計(jì)算每個(gè)粒子的適應(yīng)度值；利用每個(gè)粒子的位置以及適應(yīng)度值，對(duì)每個(gè)粒子的速度和位置進(jìn)行迭代更新，得到全局最優(yōu)粒子；根據(jù)全局最優(yōu)粒子，對(duì)風(fēng)電機(jī)群展開相應(yīng)的控制。

可見，本發(fā)明通過(guò)利用帶罰函數(shù)的粒子群優(yōu)化算法，可以實(shí)現(xiàn)風(fēng)電機(jī)群輸出功率最大化，并且能夠確保風(fēng)電機(jī)組的輸出功率不超過(guò)額定功率值，從而提高了風(fēng)能利用率，減少了風(fēng)電機(jī)群控制過(guò)程中的風(fēng)能損失量，并且能夠避免風(fēng)電機(jī)組的輸出功率超出額定功率值，有利于風(fēng)電系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)提供的附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例公開的一種風(fēng)電機(jī)群控制方法流程圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例公開的一種風(fēng)電機(jī)群控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

本發(fā)明實(shí)施例公開了一種風(fēng)電機(jī)群控制方法，應(yīng)用于風(fēng)電機(jī)群，其中，風(fēng)電機(jī)群中每臺(tái)風(fēng)電機(jī)組在功率控制過(guò)程中的轉(zhuǎn)速均保持一致，參見圖1所示，該方法包括：

步驟S11：預(yù)先創(chuàng)建并初始化與風(fēng)電機(jī)群的規(guī)模相適應(yīng)的粒子群，得到目標(biāo)粒子群；其中，目標(biāo)粒子群中的第i個(gè)粒子的位置的向量表達(dá)式為：

式中，M表示風(fēng)電機(jī)群中風(fēng)電機(jī)組的數(shù)量，N表示目標(biāo)粒子群中粒子的數(shù)量，β_i,j表示第i個(gè)粒子中的第j臺(tái)風(fēng)電機(jī)組的槳距角，f_i,bus表示第i個(gè)粒子中變頻交流母線的頻率；

步驟S12：利用罰函數(shù)確定公式，確定出每臺(tái)風(fēng)電機(jī)組的罰函數(shù)；其中，罰函數(shù)確定公式為：

式中，P_i,k表示第i個(gè)粒子中的第k臺(tái)風(fēng)電機(jī)組的輸出功率，P_N表示風(fēng)電機(jī)組的額定功率值，P_PENi,k表示第i個(gè)粒子中的第k臺(tái)風(fēng)電機(jī)組的罰函數(shù)；

步驟S13：利用適應(yīng)度計(jì)算公式，計(jì)算每個(gè)粒子的適應(yīng)度值；其中，適應(yīng)度計(jì)算公式為：

式中，P_i表示目標(biāo)粒子群中第i個(gè)粒子的適應(yīng)度值，D表示預(yù)設(shè)的懲罰因子；

步驟S14：利用每個(gè)粒子的位置以及適應(yīng)度值，對(duì)每個(gè)粒子的速度和位置進(jìn)行迭代更新，得到全局最優(yōu)粒子；其中，全局最優(yōu)粒子的位置的向量表達(dá)式為：

式中，β_gj表示風(fēng)電機(jī)群中第j臺(tái)風(fēng)電機(jī)組的最優(yōu)槳距角，f_gbus表示變頻交流母線的最優(yōu)頻率；

步驟S15：根據(jù)全局最優(yōu)粒子，對(duì)風(fēng)電機(jī)群展開相應(yīng)的控制。

其中，上述步驟S15的具體過(guò)程可以包括：將f_gbus賦給風(fēng)電機(jī)群的頻率調(diào)節(jié)器，以使頻率調(diào)節(jié)器根據(jù)f_gbus進(jìn)行相應(yīng)的頻率調(diào)節(jié)，并且將β_g1,β_g2,…,β_gM賦給相應(yīng)風(fēng)電機(jī)組的槳距角控制器，以使每個(gè)槳距角控制器根據(jù)各自獲取到的最優(yōu)槳距角進(jìn)行相應(yīng)的槳距角控制處理。

需要說(shuō)明的是，本實(shí)施例中的風(fēng)電機(jī)群可以為采用可變頻率變壓器集中控制的變速風(fēng)電機(jī)群，或采用高壓直流輸電變流器集中控制的變速風(fēng)電機(jī)群，或采用分頻交流輸電變流器集中控制的變速風(fēng)電機(jī)群。本實(shí)施例中，風(fēng)電機(jī)群中每臺(tái)風(fēng)電機(jī)組在功率控制過(guò)程中的轉(zhuǎn)速均保持一致，在上述功率控制過(guò)程中，需要對(duì)風(fēng)電機(jī)群中的所有風(fēng)電機(jī)組進(jìn)行統(tǒng)一控制，而不會(huì)對(duì)任意風(fēng)電機(jī)組進(jìn)行單獨(dú)控制。

可見，本發(fā)明實(shí)施例通過(guò)利用帶罰函數(shù)的粒子群優(yōu)化算法，可以實(shí)現(xiàn)風(fēng)電機(jī)群輸出功率最大化，并且能夠確保風(fēng)電機(jī)組的輸出功率不超過(guò)額定功率值，從而提高了風(fēng)能利用率，減少了風(fēng)電機(jī)群控制過(guò)程中的風(fēng)能損失量，并且有利于風(fēng)電系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

本發(fā)明實(shí)施例公開了一種具體的風(fēng)電機(jī)群控制方法，包括以下步驟：

步驟S21：預(yù)先創(chuàng)建并初始化與風(fēng)電機(jī)群的規(guī)模相適應(yīng)的粒子群，得到目標(biāo)粒子群；其中，目標(biāo)粒子群中的第i個(gè)粒子的位置的向量表達(dá)式為：

式中，M表示風(fēng)電機(jī)群中風(fēng)電機(jī)組的數(shù)量，N表示目標(biāo)粒子群中粒子的數(shù)量，β_i,j表示第i個(gè)粒子中的第j臺(tái)風(fēng)電機(jī)組的槳距角，f_i,bus表示第i個(gè)粒子中變頻交流母線的頻率。

步驟S22：利用輸出功率計(jì)算公式，計(jì)算每臺(tái)風(fēng)電機(jī)組的輸出功率；其中，輸出功率計(jì)算公式為：

式中，P_i,k表示第i個(gè)粒子中的第k臺(tái)風(fēng)電機(jī)組的輸出功率，ρ表示空氣密度，A表示風(fēng)力機(jī)葉片掃掠面積，C_k(V_k,β_i,k,f_i,bus)表示第k臺(tái)風(fēng)電機(jī)組的功率系數(shù)，V_k表示第k臺(tái)風(fēng)電機(jī)組的實(shí)時(shí)風(fēng)速。

本實(shí)施例中，第k臺(tái)風(fēng)電機(jī)組的功率系數(shù)C_k(V_k,β_i,k,f_i,bus)的計(jì)算公式為：

其中，指數(shù)S為：

式中，V_k表示第k臺(tái)風(fēng)電機(jī)組的實(shí)時(shí)風(fēng)速，R表示風(fēng)電機(jī)組的葉片半徑，n_p表示電機(jī)極對(duì)數(shù)，n_g表示齒輪箱變比，K₁至K₆為預(yù)先基于風(fēng)電機(jī)組翼型確定的系數(shù)。

步驟S23：利用每臺(tái)風(fēng)電機(jī)組的輸出功率以及罰函數(shù)確定公式，確定出每臺(tái)風(fēng)電機(jī)組的罰函數(shù)。其中，罰函數(shù)確定公式為：

式中，P_i,k表示第i個(gè)粒子中的第k臺(tái)風(fēng)電機(jī)組的輸出功率，P_N表示風(fēng)電機(jī)組的額定功率值，P_PENi,k表示第i個(gè)粒子中的第k臺(tái)風(fēng)電機(jī)組的罰函數(shù)。

步驟S24：將每個(gè)粒子的初始位置確定為每個(gè)粒子的當(dāng)前最優(yōu)位置i＝1,2,...,N，以及從當(dāng)前所有粒子中篩選出適應(yīng)度值最大的粒子，并將該粒子的位置確定為目標(biāo)粒子群中的當(dāng)前全局最優(yōu)位置

步驟S25：利用每個(gè)粒子的當(dāng)前最優(yōu)位置以及目標(biāo)粒子群中的當(dāng)前全局最優(yōu)位置對(duì)每個(gè)粒子的速度和位置進(jìn)行更新，得到本輪更新后每個(gè)粒子的新位置。

具體的，上述對(duì)每個(gè)粒子的速度和位置進(jìn)行更新，得到本輪更新后每個(gè)粒子的新位置的過(guò)程，可以包括：

利用迭代更新公式，對(duì)每個(gè)粒子的速度和位置進(jìn)行更新，并且在利用迭代更新公式進(jìn)行更新的過(guò)程中，若任意粒子的位置向量中存在任一向量元素的數(shù)值超出預(yù)設(shè)的元素?cái)?shù)值約束范圍，則利用該元素?cái)?shù)值約束范圍的邊界值對(duì)該向量元素的數(shù)值進(jìn)行替換更新，得到本輪更新后每個(gè)粒子的新位置；其中，迭代更新公式為：

式中，為慣性權(quán)重，c₁和c₂為學(xué)習(xí)因子，r₁和r₂為隨機(jī)數(shù)。

步驟S26：計(jì)算每個(gè)粒子的新位置所對(duì)應(yīng)的適應(yīng)度值，利用預(yù)設(shè)更新原則，對(duì)所有粒子的當(dāng)前最優(yōu)位置進(jìn)行更新；其中，預(yù)設(shè)更新原則為：當(dāng)任一粒子的新位置的適應(yīng)度值大于該粒子的當(dāng)前最優(yōu)位置，則利用該粒子的新位置對(duì)該粒子的當(dāng)前最優(yōu)位置進(jìn)行替換更新。

步驟S27：從當(dāng)前所有粒子中篩選出適應(yīng)度值最大的粒子，并判斷該粒子的適應(yīng)度值是否大于當(dāng)前全局最優(yōu)位置對(duì)應(yīng)的適應(yīng)度值，如果是，則利用該粒子的當(dāng)前位置對(duì)目標(biāo)粒子群中的當(dāng)前全局最優(yōu)位置進(jìn)行替換更新。

步驟S28：重新進(jìn)入步驟S25，直到達(dá)到預(yù)設(shè)的迭代次數(shù)，并將迭代結(jié)束后得到的當(dāng)前全局最優(yōu)位置所對(duì)應(yīng)的粒子確定為全局最優(yōu)粒子。

步驟S29：根據(jù)全局最優(yōu)粒子，對(duì)風(fēng)電機(jī)群展開相應(yīng)的控制。

相應(yīng)的，本發(fā)明實(shí)施例還公開了一種風(fēng)電機(jī)群控制系統(tǒng)，應(yīng)用于風(fēng)電機(jī)群，其中，風(fēng)電機(jī)群中每臺(tái)風(fēng)電機(jī)組在功率控制過(guò)程中的轉(zhuǎn)速均保持一致，參見圖2所示，該系統(tǒng)包括：

粒子群創(chuàng)建模塊11，用于預(yù)先創(chuàng)建并初始化與風(fēng)電機(jī)群的規(guī)模相適應(yīng)的粒子群，得到目標(biāo)粒子群；其中，目標(biāo)粒子群中的第i個(gè)粒子的位置的向量表達(dá)式為：

式中，M表示風(fēng)電機(jī)群中風(fēng)電機(jī)組的數(shù)量，N表示目標(biāo)粒子群中粒子的數(shù)量，β_i,j表示第i個(gè)粒子中的第j臺(tái)風(fēng)電機(jī)組的槳距角，f_i,bus表示第i個(gè)粒子中變頻交流母線的頻率；

罰函數(shù)確定模塊12，用于利用罰函數(shù)確定公式，確定出每臺(tái)風(fēng)電機(jī)組的罰函數(shù)；其中，罰函數(shù)確定公式為：

式中，P_i,k表示第i個(gè)粒子中的第k臺(tái)風(fēng)電機(jī)組的輸出功率，P_N表示風(fēng)電機(jī)組的額定功率值，P_PENi,k表示第i個(gè)粒子中的第k臺(tái)風(fēng)電機(jī)組的罰函數(shù)；

適應(yīng)度值計(jì)算模塊13，用于利用適應(yīng)度計(jì)算公式，計(jì)算每個(gè)粒子的適應(yīng)度值；其中，適應(yīng)度計(jì)算公式為：

式中，P_i表示目標(biāo)粒子群中第i個(gè)粒子的適應(yīng)度值，D表示預(yù)設(shè)的懲罰因子；

迭代更新模塊14，用于利用每個(gè)粒子的位置以及適應(yīng)度值，對(duì)每個(gè)粒子的速度和位置進(jìn)行迭代更新，得到全局最優(yōu)粒子；其中，全局最優(yōu)粒子的位置的向量表達(dá)式為：

式中，β_gj表示風(fēng)電機(jī)群中第j臺(tái)風(fēng)電機(jī)組的最優(yōu)槳距角，f_gbus表示變頻交流母線的最優(yōu)頻率；

風(fēng)電機(jī)群控制模塊15，用于根據(jù)全局最優(yōu)粒子，對(duì)風(fēng)電機(jī)群展開相應(yīng)的控制。

本實(shí)施例中，上述罰函數(shù)確定模塊，具體可以包括輸出功率計(jì)算子模塊和罰函數(shù)確定子模塊；其中，

輸出功率計(jì)算子模塊，用于利用輸出功率計(jì)算公式，計(jì)算每臺(tái)風(fēng)電機(jī)組的輸出功率；其中，輸出功率計(jì)算公式為：

式中，P_i,k表示第i個(gè)粒子中的第k臺(tái)風(fēng)電機(jī)組的輸出功率，ρ表示空氣密度，A表示風(fēng)力機(jī)葉片掃掠面積，C_k(V_k,β_i,k,f_i,bus)表示第k臺(tái)風(fēng)電機(jī)組的功率系數(shù)，V_k表示第k臺(tái)風(fēng)電機(jī)組的實(shí)時(shí)風(fēng)速；

罰函數(shù)確定子模塊，用于利用每臺(tái)風(fēng)電機(jī)組的輸出功率以及罰函數(shù)確定公式，確定出每臺(tái)風(fēng)電機(jī)組的罰函數(shù)。

可以理解的是，上述輸出功率計(jì)算子模塊，需要包括：

功率系數(shù)計(jì)算單元，用于利用功率系數(shù)計(jì)算公式，計(jì)算每臺(tái)風(fēng)電機(jī)組的功率系數(shù)；其中，功率系數(shù)計(jì)算公式為：

其中，指數(shù)S為：

式中，V_k表示第k臺(tái)風(fēng)電機(jī)組的實(shí)時(shí)風(fēng)速，R表示風(fēng)電機(jī)組的葉片半徑，n_p表示電機(jī)極對(duì)數(shù)，n_g表示齒輪箱變比，K₁至K₆為預(yù)先基于風(fēng)電機(jī)組翼型確定的系數(shù)。

需要說(shuō)明的是，本實(shí)施例中的風(fēng)電機(jī)群具體可以為采用可變頻率變壓器集中控制的變速風(fēng)電機(jī)群，或采用高壓直流輸電變流器集中控制的變速風(fēng)電機(jī)群，或采用分頻交流輸電變流器集中控制的變速風(fēng)電機(jī)群。

關(guān)于上述各個(gè)模塊更加詳細(xì)的工作過(guò)程可以參考前述實(shí)施例中公開的相應(yīng)內(nèi)容，在此不再進(jìn)行贅述。

可見，本發(fā)明實(shí)施例通過(guò)利用帶罰函數(shù)的粒子群優(yōu)化算法，可以實(shí)現(xiàn)風(fēng)電機(jī)群輸出功率最大化，并且能夠確保風(fēng)電機(jī)組的輸出功率不超過(guò)額定功率值，從而提高了風(fēng)能利用率，減少了風(fēng)電機(jī)群控制過(guò)程中的風(fēng)能損失量，并且能夠避免風(fēng)電機(jī)組的輸出功率超出額定功率值，有利于風(fēng)電系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

最后，還需要說(shuō)明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關(guān)系術(shù)語(yǔ)僅僅用來(lái)將一個(gè)實(shí)體或者操作與另一個(gè)實(shí)體或操作區(qū)分開來(lái)，而不一定要求或者暗示這些實(shí)體或操作之間存在任何這種實(shí)際的關(guān)系或者順序。而且，術(shù)語(yǔ)“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過(guò)程、方法、物品或者設(shè)備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過(guò)程、方法、物品或者設(shè)備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語(yǔ)句“包括一個(gè)……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過(guò)程、方法、物品或者設(shè)備中還存在另外的相同要素。

以上對(duì)本發(fā)明所提供的一種風(fēng)電機(jī)群控制方法及系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)介紹，本文中應(yīng)用了具體個(gè)例對(duì)本發(fā)明的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說(shuō)明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想；同時(shí)，對(duì)于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在具體實(shí)施方式及應(yīng)用范圍上均會(huì)有改變之處，綜上所述，本說(shuō)明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對(duì)本發(fā)明的限制。