風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的建模和優(yōu)1

風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的建模和優(yōu)化摘要：本文介紹了計(jì)算規(guī)模的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的最佳方法的研究。每隔一小時(shí)一天一個(gè)長期的風(fēng)速數(shù)據(jù)進(jìn)行使用。這些數(shù)據(jù)被用來計(jì)算由風(fēng)產(chǎn)生的平均功率渦輪每隔一小時(shí)，在一個(gè)月的典型的一天。一個(gè)負(fù)載的阿爾及利亞南部沙漠地區(qū)的一個(gè)典型的房子被用來作為一個(gè)系統(tǒng)的負(fù)荷需求。對(duì)于一個(gè)給定的負(fù)載和多準(zhǔn)則混合整數(shù)規(guī)劃問題的類型和大?。L(fēng)力發(fā)電機(jī)）風(fēng)力發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的最低成本的基礎(chǔ)上計(jì)算。在我們的研究中，我們調(diào)查的最佳大小風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的遺傳算法（GA）。我們定義的目標(biāo)函數(shù)是總成本，總成本是初始投資成本，運(yùn)營成本和維護(hù)成本的總和。我們確定的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的優(yōu)化配置，總成本是更最優(yōu)使用遺傳算法。已開發(fā)的計(jì)算機(jī)程序以匹配負(fù)載的網(wǎng)站中最具成本效益的大小系統(tǒng)組件。的電力成本，整個(gè)系統(tǒng)的成本也計(jì)算為每個(gè)配置。這項(xiàng)研究是使用在MATLAB編程的圖形用戶界面。1簡介*世界上的化石燃料資源的迅速枯竭有必要尋找替代能源。一直被視為承諾向風(fēng)能滿足對(duì)能源的需求不斷增加。“風(fēng)的能量來源是取之不盡，用之不竭，轉(zhuǎn)換過程是無污染，其可用性是免費(fèi)的。對(duì)于孤立的系統(tǒng),如農(nóng)村電氣化，風(fēng)能源一直被視為吸引力和首選替代來源。一般的優(yōu)化的主要目標(biāo)設(shè)計(jì)是電源的可靠性和成本。最佳尺寸的方法，在本文使用遺傳算法（GA）提出。類型和尺寸風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)，渦輪機(jī)的高度可以大小獨(dú)立風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)優(yōu)化時(shí)，它可以被定義為混合多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的整數(shù)規(guī)劃問題。我們建議在住宅使用了一年多的每小時(shí)雨量數(shù)據(jù)的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的最佳配置。我們認(rèn)為居住是一個(gè)房子的消費(fèi)阿爾及利亞撒哈拉地區(qū)南部平均電能。本文遺傳算法（GA）作為優(yōu)化架法。本研究的目的是為了最大限度地減少了GA的目標(biāo)函數(shù)。目標(biāo)函數(shù)是總成本，這是初始投資成本，運(yùn)營成本和維護(hù)成本每年的總和。最大限度地降低總成本，我們可以達(dá)到一種廉價(jià)，清潔的電力系統(tǒng)。此外，該方法可以調(diào)整變化中的數(shù)據(jù)負(fù)荷，位置。提出了一個(gè)替代方法的獨(dú)立風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的最佳大小。擬議的方法的目的是為了表明在一個(gè)列表，市售的系統(tǒng)設(shè)備，確保單位的最佳數(shù)量和類型，20全年總系統(tǒng)成本最小化約束負(fù)載的能源需求，完全覆蓋。

20-全年總系統(tǒng)成本等于各自的組件成本和維護(hù)費(fèi)用的總和。優(yōu)化過程中的決策變量的數(shù)量和類型的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，該工作組的安裝高度。成本最小化（目標(biāo)）函數(shù)實(shí)現(xiàn)用人的遺傳算法（GA）的方法，相比傳統(tǒng)的優(yōu)化方法，如動(dòng)態(tài)，編程和梯度技術(shù)，有能力達(dá)到全局最優(yōu)，相對(duì)計(jì)算簡單。不同的位置和風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的成本比，電機(jī)的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的成本改善。目前的工作提供結(jié)果一個(gè)研究上的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的優(yōu)化，以滿足一定的負(fù)載分布在城市，阿爾及利亞貝沙爾的需求。該方法應(yīng)用到一個(gè)滿意的國內(nèi)負(fù)載需求。2。 系統(tǒng)配置獨(dú)立風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的配置如圖1所示。在本文中，我們調(diào)查的情況下，該系統(tǒng)具有永磁同步發(fā)電機(jī)（PMSG）直接耦合風(fēng)力渦輪機(jī)軸的風(fēng)力能源轉(zhuǎn)換鏈。3。 風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)組件的建模各種造型技術(shù)開發(fā)風(fēng)system.Performance個(gè)別組件模型組件的研究人員是通過確定性或概率方法［1］為藍(lán)本。風(fēng)系統(tǒng)，如風(fēng)力渦輪機(jī)發(fā)電機(jī)，逆變器組件建模的一般方法介紹如下：3.1風(fēng)速的建模風(fēng)速在風(fēng)力能源轉(zhuǎn)換鏈建模最重要的變量之一，是主要的輸入變量鏈?zhǔn)疽鈭D。因此，模擬的精度取決于風(fēng)速的代表性。不幸的是,它有一個(gè)隨機(jī)的行為，誘導(dǎo)波動(dòng)特性。因此，為了重現(xiàn)準(zhǔn)確的風(fēng)速的動(dòng)態(tài)行為，這兩種方法可以幫助我們。首先考慮實(shí)際風(fēng)場的測(cè)量，持續(xù)時(shí)間長，第二次代表風(fēng)特征分析模型組成。第一個(gè)解決方案顯然是更精確。然而，它不會(huì)輕易允許模擬各類風(fēng)網(wǎng)站的配置。風(fēng)速是一個(gè)隨機(jī)過程，因此，應(yīng)在統(tǒng)計(jì)方法方面的描述。近地面的風(fēng)速數(shù)據(jù)記錄。要升級(jí)到一個(gè)特別的輪轂高度的風(fēng)速數(shù)據(jù)，常用下列公式：V=V.i其中

V:預(yù)計(jì)高度風(fēng)的速度，hv:參考高度的風(fēng)的速度，hi ia:幕律指數(shù)（-開放土地的1/7）。假定風(fēng)速分布是Weibull分布。因此，概率密度函數(shù)是其中c:規(guī)模的因素，速度單位k:形狀因子，無量綱V:風(fēng)速。典型的一天每個(gè)小時(shí)計(jì)算，在每個(gè)月的風(fēng)速分布函數(shù)3.2風(fēng)力發(fā)電機(jī)組建模機(jī)械數(shù)量將連接風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)軸的扭矩和轉(zhuǎn)速。應(yīng)當(dāng)注意到，扭矩取決于轉(zhuǎn)速。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組建模建模刀片引起的扭矩。對(duì)于一個(gè)給定的風(fēng)速風(fēng)力發(fā)電的最大可用來表示[1]:S二"R2哪里P是空氣密度，R為葉片半徑和S的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的額葉區(qū)。這個(gè)最大功率是指由全球空氣動(dòng)力系數(shù)。這兩個(gè)系數(shù)是債券由以下關(guān)系九是葉尖速比，0軸的轉(zhuǎn)速，C功率系數(shù)和C扭矩系數(shù)。電源和風(fēng)力渦輪機(jī)的扭矩，然后由P廣PwCp=2PR2V3CP

rt=#=2卩"^^Cr如果制造商所提供的功率或扭矩系數(shù)，模型可以由一個(gè)N階多項(xiàng)式回歸［1］：Cr°)=ao+屮?

i=1如圖所示，風(fēng)速6階多項(xiàng)式回歸建模獲得的扭矩。這種類型的建模不方便居住的事實(shí)它不會(huì)使人們有可能改變槳距角。獲得的扭矩模型只取決于風(fēng)速和軸轉(zhuǎn)速這種類型的建模，計(jì)算耗時(shí)。然而，它可以讓渦輪葉片俯仰角的變化參數(shù)研究。在這種情況下，扭矩取決于三個(gè)數(shù)量：風(fēng)速，軸的轉(zhuǎn)速和槳距角b

vaVvaVC—v■icgb7gvcibicTOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"-sin（0） 一sin（0-2兀/3）;sin（0+2兀/3）「rs00[「lmm—0r0a「1]mlmgs7Lg」00rsmmlTOC\o"1-5"\h\zvg是定子電壓，i的定子電流，①一個(gè)永久磁鐵的磁通，g g A0角位置，①并購成立一個(gè)常設(shè)的磁鏈幅值磁鐵rs定子M s電阻，l的主要定子相電感和m兩個(gè)定子相定子之間互感。到以前的方程，就必須增加發(fā)電機(jī)軸的機(jī)械式d°二P丁

dt~JItem3.4靜止式變流器的建模使用靜態(tài)逆變器是一個(gè)完整的波三相電壓型逆變器（圖）［］。每個(gè)開關(guān)由自由輪二極管反并聯(lián)的IGBT。交換機(jī)被接納為理想，因此在整流器的情況下，其傳導(dǎo)對(duì)應(yīng)輪到開路短路和阻塞對(duì)應(yīng)。另一方面，重疊的考慮。下面的數(shù)字代表變頻器喂三相負(fù)載阻抗ZCH。在變頻器的輸出，獲得三相對(duì)稱電壓系統(tǒng)。三相和對(duì)稱系統(tǒng)的理論表明，這些系統(tǒng)的電壓和電流具有以下屬性：achcchu—uachcchu—ubcabbchachi和v分別是負(fù)載電流和加載電壓，其中j二a,b,c這部分包括實(shí)施風(fēng)能轉(zhuǎn)換器（圖1）通過連接研究的組件。為此，下面的方程建立了以補(bǔ)充以前成立的方程。連接的整流發(fā)電機(jī)是由下列公式dI1_dI1_A-2rI-Vdt①和① 分別對(duì)應(yīng)到下午通量通過定子階段，其中最積極的潛力和+A一A最負(fù)電位。過濾能力是擺在繼續(xù)的一部分，整流器和逆變器之間。這是表示如下：竺=1fI—I）dtC（ 0丿逆變器的輸入電流，然后通過這個(gè)公式獲得。對(duì)于每一種情況下，這個(gè)電流等于負(fù)載電流對(duì)應(yīng)的負(fù)載電壓，具有最積極的潛在（絕對(duì)值）。4、基于遺傳算法優(yōu)化漿紗4.1、成本分析一個(gè)風(fēng)安裝和其他一些項(xiàng)目的費(fèi)用全部組件的成本模型已被來自全球的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的成本模型。對(duì)于大多數(shù)來自電氣設(shè)計(jì)法，并從這些模型的校準(zhǔn)組件模型。為發(fā)電機(jī)和電氣設(shè)備的價(jià)格是來自額定功率值。風(fēng)系統(tǒng)總成本是所有費(fèi)用的總和，一個(gè)校正因子，事實(shí)上，讓我們用真實(shí)的風(fēng)力發(fā)電成本，并考慮到帳戶的一些，如制造商的利潤[2]

Cpv=F川工c.pvactii該項(xiàng)目總成本的評(píng)估必須考慮到帳戶的一些額外費(fèi)用：土地購置和開發(fā)的網(wǎng)站;風(fēng)力發(fā)電機(jī)的運(yùn)輸;安裝風(fēng)力模塊;基礎(chǔ)建設(shè);金融及保險(xiǎn)業(yè);雜項(xiàng)費(fèi)用（工程，意外費(fèi)用等）。經(jīng)濟(jì)研究應(yīng)在試圖優(yōu)化綜合發(fā)電規(guī)模系統(tǒng)有利于權(quán)力的實(shí)惠單價(jià)生產(chǎn)。風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)分析已作出的成本方面也已考慮到考慮系統(tǒng)的規(guī)模優(yōu)化。系統(tǒng)的總成本考慮初始資本投資，經(jīng)營的現(xiàn)值和維護(hù)成本，變頻器重置成本和風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的重置成本。該系統(tǒng)的壽命假設(shè)為20年。系統(tǒng)總成本函數(shù)是平等的總和如下[14]:C=Cc+cm+coTcmoc是常數(shù)包括成本在內(nèi)的總成本功率調(diào)節(jié)設(shè)備，設(shè)計(jì)和安裝等等o初始資本投資為一體的綜合系統(tǒng)，c被定為c1c1=Nwcw+Nwhch+cinvrx. +1)+cinvV 丿N:工作組總數(shù)wc:資本成本的一個(gè)工作組（€）,h是工作組塔的高度限制（M）wc是工作組塔資本成本每米（€/M）有限公司hc:安裝的其他費(fèi)用。o每年的費(fèi)用為所有組件不需要取代某些項(xiàng)目是符合乘以總資本回收因子c ）的初始投資成本。不需要更換某些項(xiàng)目的所有組件，每年的費(fèi)RF用乘以總的初始投資成本，資本回收因子（c ）。被定義為RF

RFRF操作和維護(hù)的成本計(jì)算［3］:C卩(Pm)tC2=洛t+魯Y(X(T))T優(yōu)化過程是確定的大小風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，然后使用遺傳算法來計(jì)算的類型和風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的大小和高，然后重新計(jì)算最佳固定系統(tǒng)配置4.2。遺傳算法GA是隨機(jī)的全局搜索方法，模仿自然生物進(jìn)化的比喻和不需要衍生的信息或其他輔助知識(shí)［4］。從傳統(tǒng)的遺傳算法是非常不同在工程中使用的搜索和優(yōu)化方法設(shè)計(jì)上的問題。在生物遺傳學(xué)的基本思路是借來的，并用人工構(gòu)建搜索算法是健壯和需要最小的問題信息。一個(gè)典型的約束，單變量優(yōu)化問題可以概括如下：最大化x或減少xf(x)約束條件：X. <X<xmaxmin max對(duì)于這樣的用氣問題的解決方案通常是變量x編碼中的一些字符串結(jié)構(gòu)。也可以用二進(jìn)制編碼或浮點(diǎn)字符串，而字符串的長度通常是根據(jù)所需的解決方案的準(zhǔn)確性。遺傳，任何一個(gè)特定問題的演變過程中，必須有以下組件(Michalewicz,19