风力发电机组偏航控制的方法、设备和系统技术方案

技术编号:15387591 阅读:134 留言:0更新日期:2017-05-19 02:06
本公开涉及风力发电机组偏航控制的方法、设备和系统。所述方法包括:接收指示风电场中的多台风力发电机组处的风速和风向的数据;基于所接收的数据,预测所述风电场的新偏北风向角;并且基于所述风电场的新偏北风向角,控制所述风电场中的每台风力发电机组进行偏航。通过所述方法、设备和系统,可以预测风电场的风况变化趋势,针对每台风力发电机组计算对风偏航角度,从而实现风力发电机组提前对风偏航的功能,以提高风力发电机组对风偏航的效率。

Method, apparatus and system for yaw control of a wind turbine generator

The present disclosure relates to a method, an apparatus, and a system for yaw control of a wind turbine. The method comprises: receiving instructions of wind speed and direction of wind in multiple wind turbines at the data; based on the received data, the prediction of wind farm new north wind angle; and based on the new wind farm north wind angle, yaw control of each wind turbine in the wind in the electric field. Through the method, equipment and system, wind can predict the variation trend of wind farm, for each wind turbine to calculate wind yaw angle, so as to realize the wind turbine yaw wind in advance of the function, in order to improve the efficiency of wind turbine yaw wind.

【技术实现步骤摘要】
风力发电机组偏航控制的方法、设备和系统
本申请涉及风电领域,更具体地,本申请涉及一种风力发电机组偏航控制的方法、设备和系统。
技术介绍
风电场一般建立在戈壁、平原、山地、丘陵或海上等。受地形地貌的影响,将呈现出山谷风或海陆风的特征,导致风电场的风向存在明显的变化规律。目前,尚未实现关于风电场的风向变化的预测或逻辑判断功能。现有技术中,通常通过风力发电机组自带的风向标和风速仪检测周围环境的风况变化情况,从而控制偏航系统实现对风功能。在这种方式下,需要实时判断周围风向的变化情况,并及时作出针对性的调整。由于每个风力发电机组独立地检测周围环境的风况,各个风力发电机组之间缺乏协调,因此每台风力发电机组仅对该机组周围的风况有所了解,但无法预知或预判该风力发电机组范围以外的风况,更无法预测整个风电场的风况变化趋势。一般而言,风电场覆盖了较大面积的区域,当风力发电机组处于小风待机的状态时,如果风电场的风况已经开始改变,但是该风力发电机组所在区域的风况可能尚未变化。如果可以提前预测风电场的风况变化趋势,将能够提前实现风力发电机组的对风偏航,从而提高风力发电机组的发电效率此外,在实际情况中,对于地势复杂的风电场,风力发电机组附近的风向会受到障碍物、山峰尾流的影响。因此,在控制风力发电机组的对风偏航时,必须考虑这些影响,才能提高对风的精度,提高风力发电机组的运行效率。
技术实现思路
本申请提出了一种新的用于风力发电机组偏航控制的方法、设备和系统,通过预测风电场的风况变化趋势,并针对每台风力发电机组计算对风偏航角度,可以实现风力发电机组提前对风偏航的功能,从而提高风力发电机组对风偏航的效率。本申请提供了一种风力发电机组的偏航控制方法,包括:接收指示风电场中的多台风力发电机组处的风速和风向的数据;基于所接收的数据,预测所述风电场的新偏北风向角;并且基于所述风电场的偏北风向角,控制所述风电场中的每台风力发电机组进行偏航。根据本申请的另一方面,提供了一种风力发电机组偏航控制系统,包括:接收模块,用于接收指示风电场中的多台风力发电机组处的风速和风向的数据;计算模块,用于基于所接收的数据,预测所述风电场的新偏北风向角;以及控制模块,用于基于所述风电场的偏北风向角,控制所述风电场中的每台风力发电机组进行偏航。根据本申请的另一方面,提供了一种风力发电机组偏航控制设备,包括:处理器;以及存储器,其中存储用于风力发电机组偏航控制的程序;并且当所述处理器执行所述程序时,被配置为执行以下方法:接收指示风电场中的多台风力发电机组处的风速和风向的数据;基于所接收的数据,预测所述风电场的新偏北风向角;并且基于所述风电场的偏北风向角,控制所述风电场中的每台风力发电机组进行偏航。在上述风力发电机组偏航控制方法、系统及设备中,通过预测整个风电场的风况变化趋势,并针对每台风力发电机组计算偏航角度和方向,可以使得所述每台风力发电机组不需等待附近区域的风况发生变化即可提前实现对风偏航,从而提高了所述每台风力发电机组的发电效率。附图说明本申请的以上方面和其他方面将参照附图通过下面对示例性实施例的详细描述变得更加显然,其中:图1根据一个或多个实施例,示出了风力发电机组分布于风电场的不同区域的示意图。图2根据一个或多个实施例,示出了风力发电机组的对风偏航的示意图。图3根据一个或多个实施例,示出了用于风力发电机组偏航控制的方法的流程图。图4根据一个或多个实施例,示出了用于风力发电机组偏航控制的方法的流程图。图5根据一个或多个实施例,示出了用于风力发电机组执行对风偏航命令的方法的流程图。图6根据一个或多个实施例,示出了用于风力发电机组偏航控制的系统的框图。图7根据一个或多个实施例,示出了用于风力发电机组偏航控制的系统的框图。图8根据一种示例性实施例,示出了一种用于风力发电机组偏航控制的设备的框图。具体实施方式下面将详细描述本专利技术的各个方面的特征和示例性实施例。在下面的详细描述中,提出了许多具体细节,以便提供对本专利技术的全面理解。但是,对于本领域技术人员来说很明显的是,本专利技术可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本专利技术的示例来提供对本专利技术的更好的理解。本专利技术决不限于下面所提出的任何具体配置和算法,而是在不脱离本专利技术的精神的前提下覆盖了元素、部件和算法的任何修改、替换和改进。在附图和下面的描述中,没有示出公知的结构和技术,以便避免对本专利技术造成不必要的模糊。风电场中,两台风力发电机组相距数百米至数十千米不等,它们同时检测到的风向、风速信息可能具有很大差别。在本申请所提出的技术方案中,通过判断整个风场的不同区域的风况,预测整个风电场的风况变化趋势,从而控制每台风力发电机组的对风偏航。在本申请中,按照各台风力发电机组相互之间的距离将风电场划分为若干区域,每个区域中存在单台或多台距离较近的机组,并且同一区域内的机组的风向变化存在相同规律。关于如何基于各个区域的风向变化来预测风电场的偏北风向角,具体存在以下两种情形。在第一种情形中,风速处于切入风速以下,此时所有机组处于小风待机状态;当风电场的某一区域的风速逐渐升高,并且偏北风向角大体上一致,偏差值在±10°或±15°的范围内时,其它区域尚未发生风向、风速的大幅度变化;在第二种情形中,风电场某区域的多台机组发生偏北风向角的大幅度转移,并且风速增加,同时某些区域的风速梯度减小,此时需确定风电场新的主风向。本申请所要解决的技术问题,主要是针对第一种情形下,当风电场中的风力发电机组处于小风待机时,如何通过预测风电场的偏北风向角来提前实现对风偏航。在图1中,示出了风力发电机组分布于风电场的不同区域的示意图。可以通过一个控制中心(未示出),与各台风力发电机组通信。控制中心通过有线或无线的方式,从各台风力发电机组接收数据,针对每台风力发电机组计算相应的偏航角度和偏航方向,并且将这些偏航相关信息发送给相应的风力发电机组。如图1所示,风力发电机组W01#-W04#位于风电场北边缘位置的区域1中,风力发电机组W31#-W33#位于风电场南边缘位置的区域4中,风电场呈现为阶梯式布局的形式。风力发电机组W01#-W04#的原风向针对东南方,当风向变化后,风力发电机组W01#-W04#的风向统一变化为正北方,且风力发电机组W01#-W04#的偏北风向角均处于±10°或±15°的范围内,同时风力发电机组W01#-W04#的30秒平均风速呈现为每秒上升0.5m/s~1.0m/s以上的变化趋势,那么初步认为风电场的偏北风向角出现了变化。此时,全场风力发电机组处于小风待机状态,属于第一种情形;此时在短时间内,区域2的风力发电机组的偏北风向角也转到该区段范围内,进一步验证了此时处于第一种情形,从而确定此时风电场的新偏北风向角θwf。这里,假定正北方的偏北风向角为0°,且度数沿逆时针方向增长,因此,正西、正南以及正东的偏北方向角分别为90°、180°以及270°。在第二种情形下,风电场中大部分风力发电机组不处于待机状态。风力发电机组W01#-W04#的原风向正对东南方,在风向变化后,风力发电机组W01#-W04#的风向统一改变为正北方,风力发电机组W01#-W04#的偏北风向角均处于±10°或±15°的范围内。与第一本文档来自技高网...
风力发电机组偏航控制的方法、设备和系统

【技术保护点】
一种风力发电机组的偏航控制方法,其特征在于,包括:接收指示风电场中的多台风力发电机组处的风速和风向的数据;基于所接收的数据,预测所述风电场的新偏北风向角;并且基于所述风电场的新偏北风向角,控制所述风电场中的每台风力发电机组进行偏航。

【技术特征摘要】
1.一种风力发电机组的偏航控制方法,其特征在于,包括:接收指示风电场中的多台风力发电机组处的风速和风向的数据;基于所接收的数据,预测所述风电场的新偏北风向角;并且基于所述风电场的新偏北风向角,控制所述风电场中的每台风力发电机组进行偏航。2.如权利要求1所述的方法,其特征在于:所述多台风力发电机组是所述风电场中的所有风力发电机组;或者,所述多台风力发电机组是从所述风电场中多个区域的每个区域选择一个风力发电机组而得到的。3.如权利要求2所述的方法,其中控制所述风电场中的每台风力发电机组的偏航,具体包括:针对所述风电场中的每台风力发电机组,对所述风电场的新偏北风向角进行修正,得到每台风力发电机组的修正偏北风向角;以及基于所述修正偏北风向角控制相应的风力发电机组进行偏航。4.如权利要求3所述的方法,其特征在于:所述的控制所述风电场中的每台风力发电机组进行偏航,具体包括:将所述修正偏北风向角发送给相应的风力发电机组,来控制所述风力发电机组对风偏航。5.如权利要求3所述的方法,其特征在于:对所述风电场的新偏北风向角进行修正,是基于所述风电场的新偏北风向角所处的范围进行修正的。6.如权利要求5所述的方法,其特征在于:将0到360度划分为若干角度区间P1、P2、P3、...Pn;确定所述风电场的新偏北风向角所处的角度区间Pt;获取同一时间段内风电场的偏北风向角以及风力发电机组k的偏北风向角的历史数据,所述同一时间段内同一时刻的风电场的偏北风向角以及风力发电机组k的偏北风向角作为一组数据;对角度区间Pi内的所述风电场的偏北风向角的历史数据进行采样,并确定与采样得到的所述风电场的偏北风向角的历史数据处于同组的每台风力发电机组的偏北风向角的历史数据,这里,i=1,2,...t,...,n;对所述风电场的偏北风向角的历史数据求均值或进行拟合计算,得到θwf[Pi];对所述风力发电机组k的偏北风向角的历史数据求均值或进行拟合计算,得到θk[Pi];将θwf[Pi]与θk[Pi]求差值,得到所述风力发电机组k在所述角度区间Pi内的修正角度θref[Pi];以及利用修正角度θref[Pt],对所述风电场的新偏北风向角进行修正。7.一种风力发电机组偏航控制系统,其特征在于,包括:接收模块,用于接收指示风电场中的多台风力发电机组处的风速和风向的数据;预测模块,用于基于所接收的数据,预测所述风电场的新偏北风向角;以及控制模块,用于基于所述风电场的偏北风向角,控制所述风电场中的每台风力发电机组进行偏航。8.如权利要求7所述的系统,其特征在于,还包括:偏航修正模块,用于针对所述风电场中的每台风力发电机组,对所述风电场的新偏北风向角进行修正,得到每台风力发电机组的修正偏北风向角;并且所述控制模块基于所述修正偏北风向角控制相应的风力发电机组进行偏航。9.如权利要求8所述的系统,其特征在于:所述偏航修正模块对所述风电场的新偏北风向角进行修正,是基于所述风电场的新偏北风向角所处的范围进行修正的。10.如权利...

【专利技术属性】
技术研发人员:范瑞建
申请(专利权)人:北京金风科创风电设备有限公司
类型:发明
国别省市:北京,11

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