03 / REALTIME OPTIMIZATION SOLVER · REGULAR GRID INTERPOLATOR

实时偏航优化求解与算法评估

实时解算任意进向风速下的全局最优偏航策略,横向评估双线性插值代理与 SLSQP / DE 算法的高阶计算开销对照比。

求解常识 在当前 8.0 m/s 额定进速下,优化器秒解推荐最优偏航角为 +25°;串列总功率达 2368 kW (+8.13% / +178 kW),较 SLSQP 算法加速 ≈700 倍。
双线性极速响应
01 / WIND CONDITIONCURRENT U∞
当前计算环境风速 (m/s)
8.0
标定计算来流工况
6.0 - 12.0 m/s 域
02 / OPTIMAL YAWARGMAX
最优推荐偏航角 γ* (°)
+25°
全局功率峰值工况
argmax (P₁ + P₂)
03 / MAX POWERPEAK SUM
全场最大协同出电 (kW)
2368
相对自然对风 0° 增量
+178 kW (+8.13%)
04 / SOLVER SPEEDUPPERFORMANCE
相对 SLSQP 提速比
≈700×
相对差分进化 (DE) 提速
≈2700× (<0.6 ms)
风速工况预设切换:
连续风速调节: 8.0 m/s
求解原理说明:遍历上游偏航区间 γ₁ ∈ [−30°, +30°],调用双线性常规网格节点插值毫秒级测算 (P₁, P₂),实时捕获总和功率极值。
01 / SOLVER PERFORMANCE BENCHMARK · NATURE THREE-LINE STYLE

多优化算法收敛精度与计算开销横向对标表

实测证明:基于数据驱动双线性代理的密集网格搜索在精度 100.0% 保真的前提下,较传统梯度与进化搜索分别提升 ≈700 倍与 ≈2700 倍。

优化算法方案 算法类别 单次搜索评估次数 求解耗时 (实测) 收敛精度 (相对最优) 工程适用场景
FLORIS + SLSQP (序列二次规划) 连续梯度规划 14 次 0.47 s ≈100% (达全局极峰) 离线高精基准验证
FLORIS + 差分进化 (DE 全局优化) 无导数进化搜索 56 次 1.77 s ≈100% (达全局极峰) 多峰地形复杂扫描
代理模型 + 密集网格穷举 (本项目) 数据驱动超快推理 61 个离散点 约 0.6 ms (提速 ≈700× / ≈2700×) 100.0% (精确命中最优) 风电场毫秒级实时闭环

实测基线口径:本地环境 (Python 3.11 · FLORIS 4.6.6 · SciPy;SLSQP ftol=1e-3;DE popsize=10 / maxiter=12 / seed=1),执行 site/benchmark_solver.py 可独立复跑。