[发明专利]一种永磁风力发电机的单位成本年发电量优化方法

说明书

本发明公开的一种永磁风力发电机的单位成本年发电量优化方法，该方法包括如下步骤：(1)建立发电机系统总成本函数和建立年发电量目标函数步骤；(2)建立单位成本发电量目标函数系统模型步骤；(3)优化变量选取步骤；(4)采用遗传算法优化永磁风力发电机的单位成本年发电量步骤。本发明在永磁风力发电机设计中，以单位成本年发电量最优为目标，建立包括风力发电机组的发电系统、风能捕获系统以及风场运行预测系统的联合模型，并运用人工智能计算方法进行最优化求解。

技术领域

本发明属于电机设计领域技术，尤其涉及一种永磁风力发电机的单位成 本年发电量优化方法。

背景技术

进入21世纪以来，随着全球经济社会的迅速发展，煤、石油等非可再生 能源的日益枯竭，新能源的开发成为全球共同关心的话题，建设资源节约型、 环境友好型社会也是当今迫切要实现的目标，在这种大背景下，新能源、高 性能的发电机犹如雨后春笋般涌出，其中永磁发电机的技术日益成熟，其相 对于普通的励磁式发电机，永磁发电机省去了励磁式发电机的励磁绕组、碳 刷、滑环结构，整机结构简单，避免了励磁式发电机励磁式发电机励磁绕组 易烧毁、断线，碳刷、滑环易磨损等故障，永磁发电机可靠性大为提高。其 效率高、结构简单、稳定性强是很好的节能发电机，在许多场合开始逐步取 代最常用的交流异步电机、励磁式发电机，继而随着高性能永磁材料的问世 和控制技术的迅速发展，永磁发电机的应用将会变得更为广泛。

现有的永磁同步电机设计以能量转化效率最优为设计目标，针对多个额 定工作点进行电机参数设计。参见图1，这种方法具体步骤是：首先设置初始 化变量，然后根据模型计算各Iq值，再依据所计算的各Iq值计算系统损耗及 系统输出，接着计算单位年发电量AEO及系统成本C，如果是最优求解则结 束计算，如果不是则返回根据模型计算各Iq值步骤。虽然这种方法能有效实 现风能利用的最大化，但实际风场建设中，企业多以投资利益最大化为目标， 且兆瓦级永磁风力发电机结构尺寸长，材料用量多，制造成本大，如果以风机单位成本年发电量最优为设计目标，设计优化空间巨大，可产生显著的经 济效益。

为此申请人进行了有益的探索和尝试，找到了解决上述问题的办法，下 面将要介绍的方案便是这种背景下产生的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对现有技术的不足和缺陷而提供一种 永磁风力发电机的单位成本年发电量优化方法。

本发明解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：

一种永磁风力发电机的单位成本年发电量优化方法，该方法包括如下步 骤：

(1)建立发电机系统总成本函数和建立年发电量目标函数步骤；

(2)建立单位成本发电量目标函数系统模型步骤；

(3)优化变量选取步骤；

(4)采用遗传算法优化永磁风力发电机的单位成本年发电量步骤。

在本发明的一个优选实施例中，步骤(1)中，所述发电机系统成本函数 Csysterm是依据如下公式(1)建立的：

Csysterm＝Cg_act+Cg-str+Ccon+Cmacelle+Csubsyterm (1)

其中，Cg_act为有效材料成本，包括铜、硅钢片和永磁体材料成本； 其计算公式为如下公式(2)：