Wind farms are a crucial driver toward the generation of ecological and renewable energy. Due to their rapid increase in capacity, contemporary wind farms need to adhere to strict constraints on power output to ensure stability of the electricity grid. Specifically, a wind farm controller is required to match the farm's power production with a power demand imposed by the grid operator. This is a non-trivial optimization problem, as complex dependencies exist between the wind turbines. State-of-the-art wind farm control typically relies on physics-based heuristics that fail to capture the full load spectrum that defines a turbine's health status. When this is not taken into account, the long-term viability of the farm's turbines is put at risk. Given the complex dependencies that determine a turbine's lifetime, learning a flexible and optimal control strategy requires a data-driven approach. However, as wind farms are large-scale multi-agent systems, optimizing control strategies over the full joint action space is intractable. We propose a new learning method for wind farm control that leverages the sparse wind farm structure to factorize the optimization problem. Using a Bayesian approach, based on multi-agent Thompson sampling, we explore the factored joint action space for configurations that match the demand, while considering the lifetime of turbines. We apply our method to a grid-like wind farm layout, and evaluate configurations using a state-of-the-art wind flow simulator. Our results are competitive with a physics-based heuristic approach in terms of demand error, while, contrary to the heuristic, our method prolongs the lifetime of high-risk turbines.


翻译:风力农场是产生生态和可再生能源的关键驱动力。 现代风力农场由于能力迅速提高, 需要严格遵守对电力输出的严格限制, 以确保电网的稳定。 具体地说, 风力农场控制者需要将农场的电力生产与电网运营商强加的电力需求相匹配。 这是一个非三角优化的问题, 因为风力涡轮机之间存在着复杂的依赖性。 国家风力农场控制通常依赖于基于物理的超常控制, 无法捕捉决定涡轮机健康状况的全部负荷频谱。 如果不考虑这一点, 农场涡轮机的长期需求将面临风险。 鉴于决定涡轮机寿命的复杂依赖性, 需要学习灵活和最佳的控制战略需要一种数据驱动的方法。 然而, 由于风力农场是大型的多试管系统, 优化全联合行动空间的控制战略是难以操作的。 我们提出了一种新的风力农场控制方法, 利用稀有的风力农场结构来将优化问题考虑在内。 使用一种比重的气流力机轮机机机机机的系统方法, 同时考虑我们高压的机压方法, 。

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