Control and Operation of Grid-Connected Wind Farms: Major Issues, Contemporary Solutions, and Open Challenges

از نقطه نظر یکپارچه سازی شبکه و بهره برداری، این مونوگراف موضوع کنترل انرژی باد را از واحد فردی به سطح مزرعه بادی پیش می برد. اهداف و الزامات اساسی برای ادغام موفقیت‌آمیز انرژی باد با شبکه‌های برق موجود مورد بحث قرار می‌گیرد، و سپس مروری بر وضعیت هنر، راه‌حل‌های پیشنهادی و چالش‌هایی که هنوز حل نشده‌اند، ارائه می‌شود.
در سطح توربین فردی، یک غیرخطی کنترل‌کننده بر اساس خطی‌سازی بازخورد، تخمین عدم قطعیت و بهینه‌سازی مبتنی بر گرادیان به طور قوی برای کنترل خروجی‌های توان اکتیو و راکتیو توربین‌های سرعت متغیر با ژنراتورهای القایی دوگانه نشان داده شده است. هماهنگی اکتشافی خروجی یک مزرعه بادی، که توسط یک توربین منفرد معادل با ذخیره انرژی برای بهینه سازی و هموارسازی خروجی توان فعال نشان داده شده است، ارائه شده است.
یک مدل تقریبی عمومی از کنترل توربین بادی که با استفاده از تکنیک های شناسایی سیستم توسعه یافته است، برای پیشرفت پیشنهاد شده است. تحقیق و تسهیل درمان مسائل کنترلی در سطح مزرعه بادی. سپس یک کنترل‌کننده مزرعه بادی نظارتی با هدف به حداکثر رساندن و تنظیم توان خروجی فعال در شرایط عملیاتی عادی و موارد غیرمعمول معرفی می‌شود. این کمک می کند تا توربین های منفرد به گونه ای همکاری کنند که خروجی کلی مزرعه به طور دقیق یک مرجع را ردیابی کند و/یا از نظر آماری تا حد امکان صاف باشد تا قابلیت اطمینان شبکه بهبود یابد.
متن با بحث کلی در مورد وعده پایان می یابد. تکنیک های پیشرفته کنترل مزرعه بادی در تبدیل باد به یک منبع انرژی اقتصادی و تأثیر مفید بر عملکرد شبکه چالش‌هایی که مستلزم تحقیقات بیشتر هستند به طور مختصر برشمرده شده‌اند.
کنترل و بهره‌برداری از مزارع بادی متصل به شبکه در درجه اول برای محققانی از سیستم‌ها و پیشینه کنترلی در نظر گرفته شده است که می‌خواهند تخصص خود را در حوزه باد به کار ببرند. -تولید انرژی در عین حال، پوشش راه‌حل‌های معاصر برای مشکلات اساسی عملیاتی به مهندسان قدرت/انرژی که تلاش می‌کنند باد را به‌عنوان منبع قابل‌اعتماد و پاک انرژی الکتریکی معرفی کنند، مفید خواهد بود.

From the point of view of grid integration and operation, this monograph advances the subject of wind energy control from the individual-unit to the wind-farm level. The basic objectives and requirements for successful integration of wind energy with existing power grids are discussed, followed by an overview of the state of the art, proposed solutions and challenges yet to be resolved.
At the individual-turbine level, a nonlinear controller based on feedback linearization, uncertainty estimation and gradient-based optimization is shown robustly to control both active and reactive power outputs of variable-speed turbines with doubly-fed induction generators. Heuristic coordination of the output of a wind farm, represented by a single equivalent turbine with energy storage to optimize and smooth the active power output is presented.
A generic approximate model of wind turbine control developed using system identification techniques is proposed to advance research and facilitate the treatment of control issues at the wind-farm level. A supervisory wind-farm controller is then introduced with a view to maximizing and regulating active power output under normal operating conditions and unusual contingencies. This helps to make the individual turbines cooperate in such as way that the overall output of the farm accurately tracks a reference and/or is statistically as smooth as possible to improve grid reliability.
The text concludes with an overall discussion of the promise of advanced wind-farm control techniques in making wind an economic energy source and beneficial influence on grid performance. The challenges that warrant further research are succinctly enumerated.
Control and Operation of Grid-Connected Wind Farms is primarily intended for researchers from a systems and control background wishing to apply their expertise to the area of wind-energy generation. At the same time, coverage of contemporary solutions to fundamental operational problems will benefit power/energy engineers endeavoring to promote wind as a reliable and clean source of electrical power.