孟洪民，刘吉臻，张江昆，林忠伟

(1．华北电力大学 新能源电力系统国家重点实验室，北京 102206;2．华北电力大学 电气与电子工程学院，北京 102206)

采用半自由工况点和分块优化策略的大惯量风力发电系统模型预测控制

孟洪民1，刘吉臻1，张江昆2，林忠伟1

(1．华北电力大学 新能源电力系统国家重点实验室，北京 102206;2．华北电力大学 电气与电子工程学院，北京 102206)

风速随机性和间歇性对风机在风能捕获效率、出力波动性、机械载荷等目标的控制带来困难。针对额定风速以上区间，提出一种多目标模型预测控制策略：其基于半自由稳态工况点的多模型调度策略，在确保转速以额定值附近变动的同时，减少桨距角动作，进而获得更好控制效果；采用水平分块策略优化目标二次型函数寻优过程，减小计算量和计算时间。多场景对比仿真结果表明，该方法具有更好动态特性，发电机输出功率波动和机械载荷减小，寻优计算时间缩短，具有较高工程应用价值。

风力发电；模型预测控制；多自由度；多目标；功率波动性；机械载荷

0 引 言

为缓解城市空气质量恶化，以风电为代表的新能源规模化发电得到快速发展[1-3]。风力发电系统主要运行区间分为额定风速以下的部分功率工作区和额定风速以上的恒定功率工作区。不同的工作区间具有不同控制目标。风速的随机性和间歇性，导致风机的输出功率有限可控[4]，其波动性严重影响着电网的安全稳定运行；同时，执行机构的频繁快速动作缩短风机运行寿命，以上问题对风机的控制系统设计带来较大挑战。……