基于MADRL算法的海上風(fēng)電場功率與載荷聯(lián)合優(yōu)化

 

趙偉康，張宇琪，唐淵

(湖南工業(yè)大學(xué) 交通與電氣工程學(xué)院，湖南 株洲 412007)

 

    摘 要 ：針對海上風(fēng)電場尾流損失明顯和疲勞損耗分布不均勻?qū)е嘛L(fēng)電場維護(hù)頻率高的問題，提出了一種基于多智能體深度強化學(xué)習(xí) (MADRL) 的風(fēng)電場控制策略。通過分析風(fēng)機的發(fā)電功率與疲勞載荷， 建立發(fā)電量與疲勞損耗的衡量模型，明確控制變量與狀態(tài)變量 ；再根據(jù)風(fēng)機之間的氣動耦合關(guān)系進(jìn)行分組，構(gòu)建MADRL優(yōu)化控制框架，將全部風(fēng)機之間的合作轉(zhuǎn)變?yōu)榻M內(nèi)合作加組間合作模式。在WFSim風(fēng)電場模型中采用MADRL算法進(jìn)行多目標(biāo)優(yōu)化求解，結(jié)果表明，所提策略能在風(fēng)況變化的情況下有效減輕尾 流效應(yīng)帶來的影響，在提升風(fēng)電場整體發(fā)電效率的同時平衡機組間的疲勞損耗。

    關(guān)鍵詞 ： 海上風(fēng)電場 ；尾流效應(yīng) ；多智能體深度強化學(xué)習(xí) ；疲勞損耗 ；發(fā)電效率

    中圖分類號 ：TM614 ；TM714     文獻(xiàn)標(biāo)識碼 ：A     文章編號 ：1007-3175(2025)12-0009-07

 

Joint Optimization of Power and Load in Offshore Wind Farms Based on MADRL Algorithm

 

ZHAO Wei-kang, ZHANG Yu-qi, TANG Yuan

（School of Traffic and Electrical Engineering, Hunan University of Technology, Zhuzhou 412007, China）

 

    Abstract: To address the high maintenance frequency of offshore wind farms caused by significant wake losses and uneven fatigue damage distribution, a wind farm control strategy based on multi-agent deep reinforcement learning (MADRL) is proposed. By analyzing the relationship between turbine power generation and fatigue loads, a measurement model linking power output and fatigue damage is established to define control variables and state variables. Wind turbines are grouped based on aerodynamic coupling relationships, establishing a MADRL optimization control framework that transforms inter-turbine cooperation into a hybrid model of intra-group and inter-group collaboration. Multi-objective optimization using the MADRL algorithm is performed within the WFSim wind farm model. Results demonstrate that the proposed strategy effectively mitigates wake effects under varying wind conditions, simultaneously enhancing overall power generation efficiency while balancing fatigue losses across turbines.

    Key words: offshore wind farm; wake effect; multi-agent deep reinforcement learning; fatigue loss; power generation efficiency

 

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