上海交通大学学报 ›› 2023, Vol. 57 ›› Issue (S1): 37-45.doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2023.S1.27
收稿日期:
2023-07-02
修回日期:
2023-07-23
接受日期:
2023-08-21
出版日期:
2023-10-28
发布日期:
2023-11-10
通讯作者:
程正顺
E-mail:zhengshun.cheng@sjtu.edu.cn.
作者简介:
卫 慧,高级工程师,从事海上风电数字化研究.
基金资助:
WEI Hui1, CHEN Peng2,3, ZHANG Ruihan2, CHENG Zhengshun2,3()
Received:
2023-07-02
Revised:
2023-07-23
Accepted:
2023-08-21
Online:
2023-10-28
Published:
2023-11-10
Contact:
CHENG Zhengshun
E-mail:zhengshun.cheng@sjtu.edu.cn.
摘要:
大型漂浮式风力发电机平台运动响应的超前预报是实现主动调载系统控制和智慧运维监测的关键技术.然而,漂浮式风力发电机复杂的工作环境使得仅依靠物理模型和数值仿真方法的极短期预报具有非常大的挑战.因此,提出一种创新的基于长短期记忆神经网络的漂浮式风力发电机平台运动极短期预报方法,并利用实测数据开展了浮式平台纵荡运动的验证与不确定性分析.结果表明,该极短期预报方法可以获得较好的精度,超前60 s预报工作状态下纵荡运动的均方误差最大仅约为1%.该大型漂浮式风力发电机极短期运动响应预报能够为未来漂浮式风电场的智慧运维提供扎实的技术支撑.
中图分类号:
卫慧, 陈鹏, 张芮菡, 程正顺. 基于长短期记忆网络的大型漂浮式风力发电机平台运动极短期预报方法[J]. 上海交通大学学报, 2023, 57(S1): 37-45.
WEI Hui, CHEN Peng, ZHANG Ruihan, CHENG Zhengshun. Ultra-Short-Term Platform Motion Prediction Method of Large Floating Wind Turbines Based on LSTM Network[J]. Journal of Shanghai Jiao Tong University, 2023, 57(S1): 37-45.
表2
工况表
编号 | 时间周期 | Hs/m | Tp/s | 风速/(m·s-1) | 流速/(m·s-1) | 浪向/(°) | 风向/(°) | 流向/(°) |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
1 | 2018-01-06T08:00 | 4.4 | 10.9 | 13.7 | 0.21 | 17 | 11 | 19 |
2 | 2018-01-09T09:40 | 3.2 | 9.3 | 13.9 | 0.09 | 131 | 146 | 303 |
3 | 2018-01-14T15:40 | 4.2 | 8.7 | 20.4 | 0.32 | 165 | 174 | 24 |
4 | 2018-02-13T01:20 | 2.1 | 6.5 | 15.5 | 0.27 | 201 | 174 | 187 |
5 | 2018-03-26T23:30 | 2.2 | 10.6 | 8.5 | 0.24 | 14 | 172 | 16 |
6 | 2018-04-14T00:40 | 2.1 | 10.5 | 5.2 | 0.32 | 107 | 171 | 195 |
7 | 2018-05-02T04:00 | 2.3 | 6.5 | 15.6 | 0.12 | 185 | 175 | 233 |
8 | 2018-07-29T04:00 | 3.0 | 7.9 | 16.6 | 0.33 | 161 | 179 | 44 |
9 | 2018-02-24T04:50 | 2.5 | 7.3 | 14.1 | 0.17 | 164 | 161 | 150 |
表3
网络参数配置
预报时长/s | 测试集 | eMSE×102 | eMAPE×102 | R2 ×102 | eONE×102 | ||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
10 | 工作 | 4.2± | 0.0006 | 5.59± | 0.0043 | 17.34± | 0.1200 | 3.30± | 0.0105 |
停机 | 8.6± | 0.0005 | 14.34± | 0.0055 | 53.20± | 0.0266 | 5.51± | 0.0155 | |
30 | 工作 | 5.7± | 0.0007 | 6.67± | 0.0044 | -15.69± | 0.1457 | 4.36± | 0.0079 |
停机 | 7.4± | 0.0014 | 12.32± | 0.0120 | 62.73± | 0.0849 | 5.47± | 0.0175 | |
60 | 工作 | 10.9± | 0.0022 | 9.25± | 0.0099 | -119.88± | 0.4546 | 7.19± | 0.0133 |
停机 | 16.6± | 0.0021 | 19.39± | 0.0114 | -0.846± | 0.1514 | 10.18± | 0.0120 |
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