A Smart Switch Configuration and Reliability Assessment Method for Large-Scale Offshore Wind Farm Electrical Collector System
针对远海海上风电场电气集电系统的高可靠性需求，提出一种支持故障后网络恢复的开关配置与基于优化模型的可靠性评估方法，能确定最优重构策略以最大化可靠性，且比传统蒙特卡洛方法更高效准确。
2023-04-08 cs.SY eess.SY
Robust black start of an offshore wind farm with DRU based HVDC link using power synchronization control
本文提出一种用于含DRU-HVDC链路海上风电场黑启动的通用功率同步控制器，通过外环电压-功率下垂和虚拟功率量应对大延迟，实现均衡功率分配与稳定运行，案例验证其鲁棒性。
2025-06-20 cs.SY eess.SY
STOCHOS: Stochastic Opportunistic Maintenance Scheduling For Offshore Wind Farms
尽管前景看好，但海上风能的众多经济和环境效益仍然受到其高运营和维护（O&M）支出的影响。一方面，海上特定的挑战，如偏远的场地，恶劣的天气，运输要求和生产损失，大大增加了相对于陆基风电场的O&M成本。另一方面，天气条件、资产退化和电价的不确定性在很大程度上限制了农场经营者确定维护可能的时间窗口的能力，更不用说最佳时间窗口了。作为回应，我们提出了STOCHOS，简称随机整体机会调度-一种维护调度方法，专门针对海上风电场的独特挑战和不确定性。鉴于关键环境和运行参数的概率预测，STOCHOS通过利用有利的天气条件、现场维护资源和最大的运营收入所带来的机会，优化安排海上维护任务。STOCHOS是制定为一个两阶段的随机混合整数线性规划，我们解决了使用基于滚动时域算法，符合工业实践。在美国北大西洋的真实数据上进行了测试，其中有几个海上风电场正在开发中，STOCHOS在各种O&M指标上相对于普遍的维护基准表现出相当大的改进，包括总成本，停机时间，资源利用率和维护中断。
2022-11-26 cs.SY eess.SY math.OC
Strategic and Grid-Aware Maintenance Planning of Offshore Wind Farms
Department of Industrial and Systems Engineering, Rutgers University（罗格斯大学工业与系统工程系）
本文针对电网与电力市场背景下风电场维护规划研究不足的问题，提出战略性维护规划模型，结合IEEE RTS 96节点测试平台实验，发现风电场可在低系统成本影响下提升利润。
2026-09-02 cs.SY eess.SY
Configuration and EMT Simulation of the 240-bus MiniWECC System Integrating Offshore Wind Farms (OWFs)
本文在PSCAD中构建集成海上风电场详细模型的240节点miniWECC系统，采用顺序初始化实现EMT平稳启动，并通过风速变化与接地故障验证其有效性。
2025-01-08 cs.SY eess.SY
Multi-Objective Control Co-design Using Graph-Based Optimization for Offshore Wind Farm Grid Integration
本研究提出基于图优化的控制协同设计方法，用于海上风电场并网的多目标优化，识别帕累托前沿，帮助决策者选择最佳折中方案。
2024-06-14 cs.SY eess.SY math.OC
Seizing Opportunity: Maintenance Optimization in Offshore Wind Farms Considering Accessibility, Production, and Crew Dispatch
运营和维护（O&M）是海上风电能源成本的主要贡献者。由于海上涡轮机运行的恶劣和偏远环境，人们对海上风电场的机会性维护调度越来越感兴趣，其中在机会时激励分组维护任务。然而，我们对文献的调查表明，对于什么是海上维护的“机会”，还没有统一的共识。因此，我们提出了一种机会性维护调度方法，该方法将机会定义为基于人员派遣（由已派遣到相邻涡轮机的维护人员发起）、基于生产（由预计的低生产水平发起）或基于访问（由涡轮机访问的临时打开窗口发起）。我们制定的问题作为一个多阶段的滚动时域混合整数线性规划，并提出了一个迭代求解算法来确定最佳的每小时维护计划，这是发现有很大的不同，但实质上更好，比那些使用离岸不可知的策略。对实际风、浪和功率数据的大量数值实验表明，我们提出的方法在各种关键O&M指标上都有很大的改进余地。
2021-08-12 cs.SY eess.SY math.OC
Integrating Black Start Capabilities into Offshore Wind Farms by Grid-Forming Batteries
电力系统目前正经历着通过大规模部署可再生能源发电脱碳的过渡。这些正在逐步取代传统的火力发电厂，后者是今天黑启动（BS）服务的主要提供者。因此，在全部/部分断电的情况下，常规黑启动资源未准备好操作。海上风电场（OWF），其大容量和快速控制器，有潜力作为新的BS单元。这一新服务引入了对风力电力系统的新设计的需求，以能够满足非传统发电机组的黑启动要求。在本文中，挑战和可能的解决方案，在集成BS服务到OWF将被提出。第一挑战由BS单元的实现来表示。BS装置应能够首先形成风电场功率岛，并承受通电引起的瞬态现象。可以有几种不同的解决方案，例如，在风电场设计中集成电网形成转换器，其可以是电池储能系统（BESS）。在本文中，具体的挑战进行了分析，使用模拟的风电场配备了一个网格形成BESS，并讨论了建议的解决方案。可以得出结论，由BESS和OWF组成的混杂系统结合诸如网格形成控制、软计费等的新技术代表了能够利用OWF提供BS服务的可行建议。
2022-11-11 cs.SY eess.SY
From Cut-In to Rated: Multi-Region Floating Offshore Wind Farm Control for Secondary Frequency Regulation
Johns Hopkins University（约翰斯·霍普金斯大学）
本文提出多区域控制框架，针对风速区间设计新型发电机转矩控制器和PI-LQR，采用sigmoid函数实现控制融合，通过NL-MPC和LPVTD-MPC模型实现风电场功率跟踪，验证了两种方法在二次频率调节市场的有效性。
2026-04-09 cs.SY eess.SY
Optimal Planning for Electrical Collector System of Offshore Wind Farm with Double-sided Ring Topology
提出了一种满足电缆故障“N-1”准则的双侧环形海上风电场集电系统规划方法，在考虑电缆长度和功率损耗的情况下，对海上风电场的海缆布局进行了优化。基于容量约束车辆路径问题（CVRP）和电网扩展规划，提出了一种混合整数二次规划（MIQP）模型，该模型可以近似计算OWF-ECS中的网损。此外，交叉回避约束，以避免交叉电缆，并包括最小k度中心树模型，以提高收敛性。对30和62 WTs的OWF的算例分析表明了该方法的有效性。考虑到辐射状拓扑中潜在的停电成本，规划结果的总成本降低了25.9%，可靠性提高。与传统的启发式方法和GoogleOR工具相比，该方法的电缆投资减少了4%~8%。所提出的方法/模型也可以达到可接受的计算效率和OWF-ECS规划结果具有良好的最优性。此外，它可以通过现代商业求解器/优化软件来求解，因此即使对于大规模OWF也很容易使用。
2023-01-30 cs.SY eess.SY
Distributed Model-Free Turbine Repositioning for Wake Overlap Minimization in Floating Offshore Wind Farms
the University of British Columbia（不列颠哥伦比亚大学）
本文提出一种分布式无模型优化方法，利用物理知识实现浮式海上风电场涡轮机重定位，以最小化尾流重叠，相比集中式基线性能略优且计算成本显著降低。
2026-10-07 cs.SY eess.SY math.DS
Cost-benefit Analysis And Comparisons For Different Offshore Wind Energy Transmission Systems
本文研究了如何有效和经济地将海上风力涡轮机产生的海上能量输送到陆地。电力电缆和氢能设施进行了分析。每种方法进行检查与相关的建议最佳尺寸模型。进行了成本效益分析，并在不同的情况下比较这些方法。考虑到相关能源转换和传输设施的资本/运营成本，提出了三种远距离能源传输方法，以将海上能源传输到陆地。第一种仅部署电力电缆的方法是基准方法。其他两种方法利用氢超级中心（HSC），并通过氢气管道将海上能源传输到陆上变电站。对于第二种方法，电解槽放置在海上风电场，通过低压氢气管道连接到HSC。对于第三种方法，海上风电被分配到HSC，然后使用放置在HSC的电解槽将其转化为氢气。一个海上场景，包括位于墨西哥湾的三个风电场和一个陆上变电站被用作基础测试用例。数值模拟进行了30年的规划期内分别使用建议的优化模型为每种方法。仿真结果表明，所提出的氢基方法可以有效地将海上能源传输到陆上变电站。风电场之间的距离可以影响海上风能系统的选择和配置。此外，该研究还分析了具有不同能量载体的各种系统的成本和效益。它还可以建议哪种方法可能是海上能源输送系统的最佳候选方案，并展示海上风力发电的前景。
2023-01-26 cs.SY eess.SY
Probabilistic Forecasting Method for Offshore Wind Farm Cluster under Typhoon Conditions: a Score-Based Conditional Diffusion Model
针对台风条件下海上风电功率波动大且历史数据稀缺导致传统点预测困难的问题，提出一种基于分数的条件扩散模型（SCDM），结合知识图谱路径嵌入、确定性网络与去噪网络，实现高精度的概率预测。
2025-08-14 cs.SY eess.SY
Closed-Loop Two-Stage Stochastic Optimization of Offshore Wind Farm Collection System
建立了海上风电场闭环电缆布置的两阶段随机优化模型。该模型包括一个混合的线性规划（MILP）的情况下，计算纳入占风力发电和电缆故障的随机性。目标函数支持同时优化：（i）初始投资（网络拓扑和电缆尺寸），（ii）总电力损耗成本，和（iii）可靠性成本由于电缆故障的能量削减。数学优化程序嵌入在称为PCI（渐进式权变合并）的迭代框架中，以简化整个问题，同时仍然包括其全局最优值。该方法的适用性证明了解决一个现实世界的例子。结果表明，该工具的功能，在量化的经济盈利能力时，应用随机优化相比，确定性的方法，给定一定的值的故障参数。
2020-04-03 cs.SY eess.SY math.OC
Control Co-Design Under Uncertainty for Offshore Wind Farms: Optimizing Grid Integration, Energy Storage, and Market Participation
本文提出一种控制协同设计方法，在考虑能源市场与一次调频市场参与及风资源和电价不确定性下，联合优化海上风电场并网设计、控制决策和陆上储能容量配置，并在美国西海岸五个选址上验证可使市场收益提升3.2%。
2025-04-11 cs.CE cs.SY eess.SY
Global Optimization of Offshore Wind Farm Collection Systems
提出了一种用于海上风电场电缆布置全局优化的数学规划方法。该模型由一个混合线性规划（MILP）。现代的分支切割求解器能够解决由超过一百个风力涡轮机（WT）和合理数量的海上变电站（OSS）定义的大规模实例。除了MILP模型来优化总电缆长度或初始投资，提出了一种预处理策略，以将总的电力损耗到目标函数。高保真模型适用于计算电缆的电流容量，空间电流。MILP模型是嵌入在一个迭代算法框架，包括在解决一系列问题的搜索空间的大小增加。搜索空间被定义为一组潜在的候选弧。通过10个实际大型风电场的案例研究，说明了该方法的适用性。结果表明：（i）可行点可以在几秒内快速获得，（ii）具有强加的最大容差的接近全局最优值的点可以在小时量级的合理计算时间内计算，以及（iii）所提出的方法与文献中可用的现有技术方法相比是有利的。
2019-11-06 cs.SY eess.SY math.OC
Reliability-Based Planning of Cable Layout for Offshore Wind Farm Electrical Collector System Considering Post-Fault Network Reconfiguration
针对海上风电场集电系统，提出基于可靠性的两阶段随机规划电缆布局方法，结合故障后重构与CPCI算法高效求解，提升经济性与可靠性。
2024-09-19 cs.SY eess.SY
Feedforward control for wave disturbance rejection on floating offshore wind turbines
浮动海上风力涡轮机允许在深水中收获风能。然而，当浮式平台被风和波浪激励时，可能导致额外的动力学和结构载荷。在这项工作中，传统的风力涡轮机控制器的补充与一种新的线性前馈控制器的基础上波测量。前馈控制器的目的是衰减由波浪强迫引起的转子速度变化。为了设计这种控制器，开发了一个线性模型，描述了系统对入射波的响应。以DTU 10 MW汽轮机和INNWIND.EU TripleSpar平台为参考，采用高保真数值工具对反馈-前馈控制器的性能进行了评估。在不规则波和湍流风的存在下的仿真表明，前馈控制器有效地补偿了波浪引起的转子振荡。新的控制器能够减少26%的转子速度变化。因此，与静水中运行相比，剩余的转子速度变化仅高出4%。
2020-04-06 cs.SY eess.SY
Solver-Free Heuristics to Retrieve Feasible Points for Offshore Wind Farm Collection System
提出了一套海上风力收集系统问题的无解算器算法。目前，这种类型的方法是不能够应付典型的约束，和他们的变化最小化仅为累积电缆长度。第一个算法是一个两步决策过程，其中的输出是一个树状网的设计满足电缆热限制的约束，但容易违反平面性约束。随后，电缆交叉修复启发式，以固定不可行的点从第一个启发式。最后，改进启发式（负循环取消改进启发式）接管以改进可行点。后者迭代地交换电缆，意图找到负成本的周期，从而节省投资。逻辑学的顺序支持问题的最重要的限制。工作流程的适用性是通过一组大规模的真实世界的海上风电场经验证明。数值结果表明：（i）可行点可以在计算时间内以秒为单位检索，以及（ii）热启动可以帮助求解器更快地收敛，解决时间为几个小时的问题。
2021-08-31 cs.SY eess.SY math.OC
Fault-Tolerant Individual Pitch Control of Floating Offshore Wind Turbines via Subspace Predictive Repetitive Control
独立变桨距控制（IPC）是一种有效且广泛使用的减轻风力涡轮机叶片载荷的策略。然而，传统的IPC无法应对叶片和致动器故障，并且这种情况可能导致紧急停机和增加的维护成本。在本文中，容错个别桨距控制（FTIPC）计划的开发，以适应这些故障的浮式海上风力发电机（FOWT），基于子空间预测重复控制（SPRC）的方法。为了实现这一目标，一个在线子空间识别范式的实现，以获得一个线性近似的FOWT系统动态。然后，重复控制法制定，以达到在运行条件下，在健康和故障条件下的负载缓解。由于用于在线子空间识别的激励噪声可能会干扰风力涡轮机的标称发电量，开发了一种新的激励技术以限制特定频率的激励。结果表明，显着的负载减少FTIPC实现，同时有效地容纳叶片和执行器故障，同时限制持续激励控制动作的能量。
2020-11-04 cs.SY eess.SY
Open-Loop Control Co-Design of Semisubmersible Floating Offshore Wind Turbines using Linear Parameter-Varying Models
本研究提出基于线性参数变化模型的浮式海上风机开环控制协同设计框架，通过组合多运行区间线性化模型构建低精度模型，结合本体设计变量分析稳定性与发电量，量化其对平准化度电成本的影响。
2023-10-20 cs.SY eess.SY
Contextual Reinforcement Learning for Offshore Wind Farm Bidding
University of Wisconsin-Madison（威斯康星大学麦迪逊分校）；Pacific Northwest National Laboratory（太平洋西北国家实验室）
本研究提出将强化学习应用于上下文两阶段随机优化的框架，用于海上风电场电力市场报价，可无需求解完整规划即学习近似最优解，给出了DDPG算法训练的初步结果及后续改进方向。
2023-12-18 cs.AI cs.LG cs.SY
Fault Diagnosis of the 10MW Floating Offshore Wind Turbine Benchmark: a Mixed Model and Signal-based Approach
浮式海上风力涡轮机（FOWT）在恶劣的海洋环境中运行，可接近性和可维护性有限。不仅故障比陆基涡轮机更容易发生，而且纠正性维护也更昂贵。在本研究中，一个混合模型和基于信号的故障诊断（FD）架构的开发，以检测和隔离FOWT中的关键故障。更具体地说，基于模型的方案被开发用于检测和隔离与涡轮机系统相关联的故障。它是基于故障检测和近似估计和故障隔离估计，随时间变化的自适应阈值，以保证对假警报。此外，建立了一个基于信号的计划，在建议的架构，检测和隔离两个代表性的系泊线故障。为了验证的目的，一个10兆瓦FOWT基准开发和其运行条件，其中包含预定义的故障，通过扩展高保真仿真器进行了模拟。在此基础上，说明了所提出的架构的有效性。此外，通过比较其故障检测的结果，由其他方法提供的优点和局限性进行了讨论。结果表明，该架构具有最好的性能在检测和隔离的关键故障FOWT在不同的操作条件下。
2020-07-03 cs.SY eess.SY
Fault Detection of the Mooring system in Floating Offshore Wind Turbines based on the Wave-excited Linear Model
浮式海上风力涡轮机（FOWT）比底部固定式风力涡轮机更容易发生故障和故障，这是由于深水站点典型的严重风浪载荷。特别是，由于FOWT的可达性有限，系泊缆故障可能导致不可接受的高操作和维护成本。因此，检测系泊缆故障是至关重要的，但故障检测（FD）技术的应用还没有进行过研究。在本文中，FD计划的基础上波激发的线性模型，以可靠的方式检测关键的系泊缆故障发生在导缆器和锚端。为了达到这一目的，通过近似的波辐射和入射波力的FOWT的线性模型得到。在此基础上，建立了一个观测器来预测刚性转子和平台的动力学。因此，FD方案通过将观测器预测误差的马氏距离与概率检测阈值进行比较来实现。在一些选定的故障情况下的数值模拟表明，波激励的线性模型可以预测FOWT动态具有良好的精度。在此基础上，FD计划的能力进行了论证，表明它是能够有效地检测两个关键的系泊缆故障。
2020-06-29 cs.SY eess.SY
Data-Driven Surrogate-Model for Real-Time Loads Prediction in Floating Wind Farms
Politecnico di Milano（米兰理工大学）；TU Delft（代尔夫特理工大学）
本研究提出一种数据驱动的浮式风电场实时载荷预测替代建模框架，采用两阶段方法结合FFNN与GPR或FFNN修正残差，DEL估计误差低于15%且计算耗时满足实时要求，展现了其在浮式风电场控制中的应用潜力。
2026-10-14 cs.SY eess.SY
Fast Adaptive Fault Accommodation in Floating Offshore Wind Turbines via Model-Based Fault Diagnosis and Subspace Predictive Repetitive Control
由于浮式海上风力涡轮机（FOWT）在深水中运行，并受到风和波浪引起的压力载荷，它们比陆上同行更容易出现故障和故障。特别地，变桨系统可能经历变桨致动器卡住（PAS）类型的故障，这将导致完全失去控制权限。在本文中，一种新的快速和自适应的解决方案，结合基于模型的故障诊断（FD）计划和子空间预测重复控制（SPRC）。FD的作用是快速检测和隔离故障变桨执行器。基于故障隔离的结果，一个预调整的自适应SPRC在线切换，以取代现有的，其参数的初始值已被离线调整，以匹配特定的故障情况。然后，SPRC采用子空间辨识，在移动的时间窗口内连续辨识风力机的线性模型，从而制定自适应控制律，以减轻PAS引起的负载。结果表明，开发的架构允许实现相当大的减少PAS引起的叶片负载。更重要的是，减少PAS引起的负载所需的时间显著缩短，从而避免在自适应期间对其他部件造成进一步损坏，并允许持续发电。
2020-11-03 cs.SY eess.SY
Joint Optimization of Production and Maintenance in Offshore Wind Farms: Balancing the Short- and Long-Term Needs of Wind Energy Operation
本文提出一个基于随机优化的决策理论框架，联合优化海上风电场的电力生产与资产维护，通过平衡短期收入与长期支出，实现经济效益提升，并用真实数据验证了其优越性。
2023-08-30 cs.SY eess.SY math.OC
Dynamic Modeling and Control for an Offshore Semisubmersible Floating Wind Turbine
针对半潜式漂浮风力机在风浪联合载荷下的性能退化问题，建立考虑转子动力学与平台有限转动的非线性模型，并提出含在线逼近和鲁棒积分的连续自适应变桨控制器。
2024-06-17 cs.SY eess.SY
Computing at Sea: Floating and Offshore Data Centres as a Pathway to Sustainable AI Infrastructure
本文提出浮动和离岸数据中心作为解决AI基础设施能源、冷却和土地限制的新模式，利用海洋资源和可再生能源提升能效与可持续性。
2026-09-14 cs.AI cs.SY eess.SY
A techno-economic model for avoiding conflicts of interest between owners of offshore wind farms and maintenance suppliers
本文提出一个技术经济模型，从业主和维护供应商双视角分析海上风电场维护中的利益冲突，通过多目标优化和可用性参数调整来减少冲突并促进合同谈判。
2024-01-16 cs.GT cs.SY econ.GN
Periodic Load Rejection for Floating Offshore Wind Turbines via Constrained Subspace Predictive Repetitive Control
独立变桨距控制（IPC）是减轻大型风力机叶片载荷的有效控制策略。由于IPC通常要求高变桨距致动，因此在设计控制器时应考虑变桨距致动器的安全约束。本文提出了一种约束子空间预测重复控制（SPRC）方法，该方法考虑了桨距角和桨距角变化率的限制。为了实现这一目标，一个模型预测控制计划实施的完全数据驱动的SPRC方法，将变桨致动器的物理限制的控制问题制定。然后，制定了一个最优控制律的约束，以便未来的约束违反的预期和预防。案例研究表明，开发的约束SPRC减少变桨活动，以减轻叶片载荷时，遇到风湍流和突然阵风。更重要的是，该方法允许风力发电场运营商设计保守的范围为桨距致动器的约束，满足安全限制，设计规范和物理限制。这将有助于减轻致动器上的循环疲劳载荷，增加结构可靠性并延长桨距控制系统的寿命。
2021-04-09 cs.SY eess.SY
Marine spatial planning techniques with a case study on wave-powered offshore aquaculture farms
本文利用QGIS和Python等开源工具，评估了美国东北海岸基于RM3波浪能转换装置的近海养殖场选址，并识别出缅因州沿岸最优方案及其成本与产量，揭示了波浪能可用性和环境约束对选址可行性的关键影响。
2025-02-07 cs.SY eess.SY math.OC
Transient Stability of Offshore Energy Hubs
Technical University of Denmark (DTU)（丹麦技术大学）；University of Wisconsin–Madison（威斯康星大学麦迪逊分校）
针对海上能源枢纽中电网构型模块化多电平换流器的电流限制问题，提出结合可变虚拟阻抗和虚拟功率的统一限流策略，通过P-delta分析证明其能提升暂态稳定性，EMT仿真验证了有效性。
2026-06-09 cs.SY eess.SY
Nested Control Co-design of a Spar Buoy Horizontal-axis Floating Offshore Wind Turbine
University of Illinois at Urbana-Champaign（伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校）；The University of Memphis（孟菲斯大学）
本文提出了一种嵌套控制协同设计方法，用于优化浮式水平轴风力涡轮机的结构和控制设计，通过开放环最优控制提升年发电量超过11%。
2023-10-24 cs.SY eess.SY
Data-Driven Modeling Approaches for Optimal Control and Control Co-Design of Floating Offshore Wind Turbines
Danmarks Tekniske Universitet（丹麦技术大学）；Colorado State University（科罗拉多州立大学）
本文提出了一种基于线性参数变化建模方法的DFSM，用于浮式海上风力涡轮机控制优化，相较于传统方法在计算效率和精度上表现更优。
2026-07-23 cs.SY eess.SY
Frequency-Reactive Power Optimization Strategy of Grid-forming Offshore Wind Farm Using DRU-HVDC Transmission
针对DRU-HVDC输电的构网型海上风电场，提出频率-无功优化策略，通过OPF调节风机无功与频率，降低网络损耗超25.3%。
2024-03-16 cs.SY eess.SY math.OC
Farm-wide virtual load monitoring for offshore wind structures via Bayesian neural networks
ANAST, University of Liege（ANAST，利耶日大学）；Department of Wind and Energy Systems, Technical University of Denmark（风能与能源系统系，丹麦技术大学）；OWI-Lab, Vrije Universiteit Brussel（OWI实验室，布鲁塞尔自由大学）
本文提出基于贝叶斯神经网络的风电场虚拟负载监测框架，通过训练模型预测未完全监测风机的负载，利用不确定性分析提升生命周期管理决策的准确性。
2023-08-24 cs.AI cs.LG cs.SY
Damping analysis of Floating Offshore Wind Turbine (FOWT): a new control strategy reducing the platform vibrations
本文对风力发电机转子和浮动平台的耦合动力学进行了分析。特别地，阻尼显式地从转子和浮式平台的耦合方程导出。阻尼的分析导致的不稳定现象的研究，它推导出明确的条件，导致非最小相位零（NMPZ）。两个NMPZ，一个有关的转子动力学和其他一个平台俯仰动力学，进行了分析。后者是一个新事物，它在这项工作中进行了分析，提供了一个明确的条件，其验证社区。平台的不稳定性的域是明确地从耦合的方程组推导出来的。论文的第二部分通过对浮式平台阻尼特性的分析，提出了一种新的控制策略。该策略允许在不改变平台俯仰周期的情况下，在平台俯仰运动中对控制器施加明确的阻尼水平。最后，通过对美国缅因州IEA15MW FOWT的气液伺服弹性数值仿真，将新策略与无补偿策略进行了比较。发电功率，运动，叶片桨距和塔基疲劳的比较表明，新的控制策略可以减少结构的疲劳，而不影响功率的生产。
2022-11-13 cs.SY eess.SY math.OC
Electrical Design of a Clean Offshore Heat and Power (CleanOFF) Hub
ABB AS（ABB公司）；SINTEF（辛特夫研究所）
本文提出了一种利用风电场和氢能中心为石油平台供电的近海清洁电力系统设计，通过仿真分析优化了电池储能系统和电解器控制策略，以提高系统效率和自给能力。
2026-01-26 cs.SY eess.SY
Edge Intelligence Empowered UAVs for Automated Wind Farm Monitoring in Smart Grids
随着风力发电的开发，更多的涡轮机将部署在可能具有恶劣工作条件的偏远地区（例如，海上风电场）。恶劣的工作环境可能会导致涡轮机的巨额运营和维护成本。部署无人驾驶飞行器（UAV）进行涡轮机检查被认为是人工检查的可行替代方案。无人机自动化检查的一个重要目标是最大限度地减少无人机检查所有涡轮机的飞行时间。因此，本文的第一个贡献是制定一个优化问题，以计算满足上述目标的涡轮机检查的最佳路线。另一方面，无人机有限的计算能力可以用来增加风力涡轮机的发电量。可以通过控制涡轮机的偏航角来优化涡轮机的发电。预测风速和风向等风况对于解决这两个优化问题至关重要。因此，无人机可以利用其有限的计算能力来进行风预测。通过这种方式，无人机在海上风电场形成了边缘智能。根据预测的风况，我们设计了两种算法来解决公式化的问题，然后用实际数据对所提出的方法进行评估。结果表明，所提出的方法提供了一个改进的44%的涡轮发电相比，提前一小时的预测和25%的无人机的飞行时间相比，选择的基线方法减少。
2020-09-23 cs.SY eess.SY
Real-time Transient Simulation and Studies of Offshore Wind Turbines
本文介绍了符合行业标准的海上风力涡轮发电机实时仿真模型。关键的控制功能，如负序注入，序电流限制，电压穿越和功率削减的设计，以满足未来的海上风电场的电磁暂态（EMT）测试和控制的行业要求。在Opal-RT实时仿真器中开发了平均值和开关详细模型。这些模型的实时能力进行了比较，显示的平均值模型的有效性方面的准确性和计算效率。平衡和不平衡故障的研究说明了所提出的涡轮机模型在故障事件期间注入有功和无功电流的能力。该模型的验证对第二代通用风力涡轮机模型提出的西部电力协调委员会（WECC）。验证结果表明，所提出的模型与WECC通用模型是一致的。此外，该模型提供了一个扩展的能力，在不平衡故障条件下减轻有功功率振荡。
2022-02-04 cs.SY eess.SY
Fault-Ride-Through Coordination Strategy for Offshore AC Islands with Multi-Infeed HVDC Interconnections
WSP；Universitat Politècnica de Catalunya（加泰罗尼亚理工大学）；Manchester Metropolitan University（曼彻斯特城市大学）
针对多馈入HVDC互联的海上交流孤岛，提出一种协调控制策略，通过引入零有功/无功注入和故障后有功下垂控制，实现故障穿越并满足电网规范。
2026-05-28 cs.SY eess.SY
Control of a Floating Wind Turbine on a Novel Actuated Platform
设计浮动式海上风力涡轮机（FOWT）控制器需要解决固定底部涡轮机所没有的工程挑战。本文将FOWT控制文献中的几种方法应用于10 MW超柔性智能漂浮海上风力发电机（USFLOWT）基线发电机速度控制器。USFLOWT旨在使用轻型SpiderFLOAT平台降低资本支出，SpiderFLOAT平台是一种新型的智能浮动子结构，内置分布式执行器，用于直接控制平台倾斜和起伏。在这项工作中，USFLOWT基线控制器的改进，通过失谐和并行补偿叶片桨距和发电机转矩。SpiderFLOAT平台还允许通过分布式平台执行器进行运动补偿。两种建议的SpiderFLOAT致动器类型被认为是主动平台控制：一个低带宽的致动器，使用可变浮子镇流器，使一个倾斜平台的稳态直立位置，和一个高带宽的致动器，动态地改变子结构的几何形状，积极拒绝瞬态平台运动。每种控制方法都使用开源的气液伺服弹性风力涡轮机仿真工具OpenFAST对USFLOWT进行了测试。每种方法的性能结果进行了比较，在一个范围内的额定风速以上，并有前途的组合方法进行进一步评估，建议未来的多参数优化途径。
2021-10-27 cs.SY eess.SY
Surrogate-Based Co-Design Coupling Analysis for Floating Offshore Wind Turbines
University of Illinois at Urbana-Champaign（伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校）；The University of Memphis（孟菲斯大学）
本文提出了一种设计耦合分析框架，用于研究浮式海上风力涡轮机中控制与植物设计变量的相互作用，支持制定可行的协同设计优化策略。通过代理模型减少计算成本，揭示设计变量间的耦合关系，提出两种优化策略以降低计算复杂度。
2026-04-24 cs.CE cs.SY eess.SY
Modelling and analysis of offshore energy hubs
清洁的多载体海上能源中心（OEH）可能成为高效海上风力发电和配电的关键。此外，OEH可以为海上运输、石油和天然气回收以及海上养殖提供脱碳能源供应，同时还可以转换和临时储存液化脱碳能源载体以供出口。在这里，我们调查的作用OEHs在挪威大陆架能源系统向零排放能源供应的过渡。我们开发了一个混合整数线性规划模型，用于投资规划和运营优化，以最低成本实现脱碳。我们考虑清洁技术，包括海上风电、海上太阳能、OEH和海底电缆。我们对CO $_2$税、CO $_2$预算和岸电容量进行了灵敏度分析。结果表明：（a）硬碳上限是刺激零排放海上能源系统的必要条件;（b）海上风电一体化和岸上发电可将当前排放量减少一半以上，但具有储存的OEH对于零排放生产是必要的，以及（c）在某些CO $_2$税收水平下，具有OEH的系统可潜在地将CO $_2$排放量减少50%，并将能量损失减少10%，相比之下，只有海上可再生能源，燃气轮机和岸上电力的系统。
2021-10-12 cs.SY eess.SY math.OC
Online Dynamic Reliability Evaluation of Wind Turbines based on Drone-assisted Monitoring
University of Bradford（布拉德福德大学）；University of Hull（赫尔大学）；University of Sheffield（谢菲尔德大学）
海上风能由于具有较低的环境影响而日益成为一种有吸引力的能源。有效的操作和维护，确保使用海上设施的能源生产过程的最大可用性和最低的生产成本，是提高这种能源相对于其他传统能源的竞争力的两个关键因素。状态监测系统广泛用于海上风电场的健康管理，以改善运营和维护。风电场的可靠性越来越多地被评估，以帮助维护过程，从而提高风电场的可用性。然而，许多可靠性分析是基于统计数据离线执行的。在这篇文章中，我们提出了一个无人机辅助监测的方法，在线可靠性评估的风力涡轮机。风力涡轮机的叶片系统被用作一个说明性的例子来证明所提出的方法。
2022-11-23 cs.AI cs.RO cs.SY
Transmission System Planning for Integration of Renewable Electricity Generation Units
本文总结了可再生能源发电机组在传输层面的整合所带来的运营挑战，其中最常见的可再生能源发电机组是100到1000兆瓦规模的太阳能和风力发电场。这些单元，由于其随机性，引入新的复杂性和不确定性的网格。在本文中，显示了最近将1，000 MW海上风电场集成到美国东部互联传输系统的规划研究的一些结果。
2020-01-10 cs.SY eess.SY
Energy Control Strategy to Enhance AC Fault Ride-Through in Offshore Wind MMC-HVDC Systems
University of Houston（休斯顿大学）
本文提出了一种结合子模块电容器储能和能量耗散装置的控制策略，用于提升海上风电MMC-HVDC系统在交流故障时的电力传输能力与安全运行水平。
2025-11-22 cs.SY eess.SY
Hardware-in-the-loop wind-tunnel testing of wake interactions between two floating wind turbines
Politecnico di Milano（米兰理工大学）
本文提出了一种硬件回路风洞方法，用于研究两个漂浮风力涡轮机之间的尾流相互作用，通过完全耦合的气动载荷和平台动力学分析，揭示了尾流对平台运动的影响，并验证了漂浮风电场模型和控制策略。
2026-01-11 cs.SY eess.SY
On the Kite-Platform Interactions in Offshore Airborne Wind Energy Systems: Frequency Analysis and Control Approach
针对深海泵送式浮空风电系统中风筝与浮台相互作用问题，通过频率分析揭示系绳力振荡可能接近平台共振峰导致疲劳损伤，并提出基于风筝路径规划器的控制设计方法以避免该问题，仿真验证了其有效性。
2024-01-11 cs.SY eess.SY
Day-Ahead Bidding Strategies for Wind Farm Operators under a One-Price Balancing Scheme
本文研究单一价格平衡机制下风电场运营商的日前投标问题，提出一种带风险约束的随机优化策略，在最大化预期利润的同时降低不平衡风险，并证明其优于传统点预测投标。
2025-06-27 cs.SY eess.SY
Weather-Driven Flexibility Reserve Procurement: A NYISO Offshore Wind Power Case Study
可变可再生能源（VRES）的日益普及需要额外的灵活性储备，以确保可靠的电力系统运行。当前的行业实践通常假设VRES电力生产预测的一定比例作为灵活储备，从而忽略其他相关信息，例如天气状况。为了解决这一问题，已经提出了基于概率和风险的备用容量调整模型，该模型使用概率VRES功率预测，该预测主要依赖于历史预测和实际VRES功率数据进行模型训练。因此，这些方法不适用于规划或新安装的风电场，其中没有或没有足够的历史数据。本文针对这一告诫。首先，我们提出了一个天气驱动的概率预测方法，风力发电装置使用公开的天气数据。其次，我们将由此产生的概率预测，以一种新的基于风险的灵活性储备规模模型，是兼容的，目前的储备采购管道所使用的美国ISO。最后，我们将基于风险的储备要求与行业实践、最先进的储备采购方法以及系统成本和安全性方面的天气无知基准进行比较。我们的研究结果是从1819总线NYISO系统模型上的真实数据中获得的，该模型具有陆上和预计的海上风力发电装置，突出了天气信息风力发电预测的有用性，并证明了风险意识储备采购的效率提高。
2022-12-10 cs.SY eess.SY
Stochastic Sequential Feedback Optimization for Wind Farm Control under Time-Varying Inflow
Delft Center of Systems and Control, TU Delft（代尔夫特系统与控制中心，代尔夫特理工大学）
针对时变随机运行条件下的非线性系统稳态优化问题，提出随机序贯反馈优化（S2FO）方法，结合投影反馈梯度与序贯灵敏度估计，并应用于风电场功率最大化，仿真显示其在持续尾流下提升平均发电功率。
2026-10-06 cs.SY eess.SY math.OC
A Review: Challenges and Opportunities for Artificial Intelligence and Robotics in the Offshore Wind Sector
Heriot-Watt University（赫瑞瓦特大学）；CWI（荷兰数学与计算机科学中心）；Delft University of Technology（代尔夫特理工大学）；The University of Manchester（曼彻斯特大学）
在快速增长的海上风电场市场中，风力涡轮机尺寸和离岸距离不断增加的全球趋势正在出现。在英国，海上风电行业在2019年产生了英国最高的电力，比前一年增长了19.6%。目前，英国将进一步增加产量，目标是将涡轮机装机容量增加74.7%，这一点在最近的Crown Estate租赁回合中得到了反映。随着如此巨大的增长，该行业现在正在寻求机器人和人工智能（RAI），以解决生命周期服务障碍，以支持可持续和有利可图的海上风能生产。今天，RAI应用程序主要用于支持操作和维护中的短期目标。然而，展望未来，RAI有潜力在海上风电基础设施的整个生命周期中发挥关键作用，从勘测，规划，设计，物流，运营支持，培训和退役。本文介绍了海上可再生能源部门的RAI的第一个系统性评价之一。RAI的国家的最先进的海上能源需求进行了分析，从工业界和学术界，在当前和未来的要求。我们的审查还包括对支持采用RAI所需的投资，监管和技能发展的详细评估。通过对专利和学术出版物数据库的详细分析确定的关键趋势提供了对障碍的见解，例如自动平台的安全合规性和可靠性认证，对自动车队可扩展性的数字架构的需求，弹性驻地操作的自适应任务规划以及人与自动助理之间可信赖伙伴关系的人机交互优化。
2021-12-13 cs.RO cs.SY eess.SY
