一种伞梯式陆基高空风力发电系统的功率优化方法及装置与流程

本发明涉及高空风能，特别涉及一种伞梯式陆基高空风力发电系统的功率优化方法及装置。

背景技术：

1、在伞梯式陆基高空风力发电系统由做功伞、平衡伞、氦气球、主缆绳、滚筒及卷扬执行机构等装置构成，通过高空飞行体在强风场中的牵引作用，带动地面卷扬执行机构和发电机工作，实现放缆阶段发电、收缆阶段复位的循环运行。

2、现有技术中，收放缆速度的控制策略通常采用固定速度规则、经验阈值判断或局部工况下的单目标优化，此类单一控制策略在遇到风速突变或工况切换时易出现张力冲击、功率剧烈波动等现象，导致系统机械功率波动较大，难以长期稳定输出。

3、因此，目前亟需提供一种新的技术方案来解决上述技术问题。

技术实现思路

1、本发明实施例提供了一种伞梯式陆基高空风力发电系统的功率优化方法及装置，能够降低功率波动，提高机械功率，并兼顾系统的长期稳定运行。

2、第一方面，本发明实施例提供了一种伞梯式陆基高空风力发电系统的功率优化方法，包括：

3、获取风速预测值和伞梯式陆基高空风力发电系统的当前状态信息；

4、基于预测时域内缆绳的收放速度序列、风速预测值和当前状态信息，通过预设的动力学仿真模型，计算预测时域内各控制周期的缆绳机械功率，所述收放速度序列中包括预测时域内各控制周期对应的收放速度；

5、以收放速度序列为决策变量，构建目标函数，所述目标函数包括表征预测时域内缆绳机械功率的收益项和表征系统运行稳定性的惩罚项；

6、在预设的约束条件下，对所述目标函数进行求解，得到使所述目标函数最优的目标收放速度序列；

7、输出所述目标收放速度序列中的第一个目标速度，供系统的卷扬执行机构在当前控制周期执行，以对系统在当前控制周期的机械功率进行优化。

8、第二方面，本发明实施例还提供了一种伞梯式陆基高空风力发电系统的功率优化装置，包括：

9、信息获取模块，获取风速预测值和伞梯式陆基高空风力发电系统的当前状态信息；

10、动力学仿真模块，与所述信息获取模块相连，基于预测时域内缆绳的收放速度序列、风速预测值和当前状态信息，通过预设的动力学仿真模型，计算预测时域内各控制周期的缆绳机械功率，所述收放速度序列中包括预测时域内各控制周期对应的收放速度；

11、函数构建模块，与所述动力学仿真模块相连，以收放速度序列为决策变量，构建目标函数，所述目标函数包括表征预测时域内缆绳机械功率的收益项和表征系统运行稳定性的惩罚项；

12、速度优化模块，与所述函数构建模块相连，在预设的约束条件下，对所述目标函数进行求解，得到使所述目标函数最优的目标收放速度序列；

13、功率优化模块，与所述速度优化模块相连，输出所述目标收放速度序列中的第一个目标速度，供系统的卷扬执行机构在当前控制周期执行，以对系统在当前控制周期的机械功率进行优化。

14、第三方面，本发明实施例还提供了一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时，实现本发明任实施例所述的方法。

15、第四方面，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，当所述计算机程序在计算机中执行时，令计算机执行本发明任实施例所述的方法。

16、本发明实施例提供了一种伞梯式陆基高空风力发电系统的功率优化方法及装置，能够以缆绳的收放速度序列为决策变量，通过动力学仿真模型预测未来预测时域内各控制周期的缆绳机械功率，构建包含收益项和惩罚项的目标函数。从而根据风速变化和系统状态实时调整收放速度指令，克服了现有技术中在风速突变或工况切换时适应性差的缺陷，降低了系统的功率波动。使得目标函数的优化过程中，在追求机械功率收益的同时，能够通过惩罚项对影响系统稳定运行的因素进行综合抑制，在提升机械功率的同时保障系统的长期稳定运行。

1.一种伞梯式陆基高空风力发电系统的功率优化方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述目标函数通过如下公式进行表示：

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述缆绳张力安全惩罚函数通过如下公式进行表示：

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述预设的约束条件下包括以下各项中的一种或多种：

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述目标函数进行求解，包括：

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述动力学仿真模型通过如下方式构建：

8.一种伞梯式陆基高空风力发电系统的功率优化装置，其特征在于，包括：

9.一种电子设备，其特征在于，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时，实现如权利要求1-7中任一项所述的方法。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其上存储有计算机程序，当所述计算机程序在计算机中执行时，令计算机执行权利要求1-7中任一项所述的方法。