风力发电机组及其风玫瑰图的校准方法技术

本发明专利技术公开了一种风力发电机及其风玫瑰图的校准方法，其中，风玫瑰图的校准方法应用于包括测风设备和机舱的风力发电机组，包括以下步骤：利用测风设备采集实际风向，并根据第一偏差角绘制风力发电机组的风玫瑰图；采集所述风力发电机组的实际发电功率，并根据同一风速下风力发电机组的额定发电功率以及实际发电功率计算第二偏差角；根据所述第一偏差角与所述第二偏差角校准所述风玫瑰图。本发明专利技术根据同一风速下风力发电机组的额定发电功率以及实际发电功率计算理论风向与机舱中心线的第二偏差角，并通过第二偏差角校准风力发电机组的风玫瑰图，提高了风玫瑰图的准确性和可靠性，与现有技术相比，成本低且不受现场环境影响，能够得到广泛的应用。

【技术实现步骤摘要】
风力发电机组及其风玫瑰图的校准方法
本专利技术涉及风力发电
，特别涉及一种风力发电机组及其风玫瑰图的校准方法。
技术介绍
风力发电是指把风的动能转为电能，由于风能是一种清洁的可再生能源，因此越来越受到重视。风力发电所需要的装置，称作风力发电机组。风力发电机组的偏航控制策略为：检测到风向变化开始偏航控制，使得风机叶片尽可能地与风向垂直正交，从而最大限度地捕捉风能，在最大功率状态下发电。为了提高风力发电机组偏航控制的准确性，通常使用风向标测量风向并控制风力发电机组按照所测得的风向进行偏航。但是如果风向标采集的风向有偏差，则会影响风力发电机组的发电功率。风向标容易受到风机叶片的干扰，而且会受到安装位置和极端天气的影响，这些因素均会影响风向标的测量精度，因此，直接使用风向标测量的风向进行偏航控制具有一定的偏差。现有技术中存在一种针对风力发电机组风向标的校准方法，采用卫星定位定向仪对风向标的方位角度进行校准。但是这种校准方法对现场环境的要求比较高，只适合用于空旷、没有遮挡物的场合，且卫星定位定向仪的成本较高，在实际工程应用中很难大面积推广使用。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是为了克服现有技术中利用卫星定位定向仪校准风向存在成本高和应用受限的缺陷，提供一种风力发电机组及其风玫瑰图的校准方法。本专利技术是通过下述技术方案来解决上述技术问题：本专利技术的第一方面提供一种风玫瑰图的校准方法，应用于风力发电机组，所述风力发电机组包括测风设备和机舱，所述校准方法包括以下步骤：利用所述测风设备采集实际风向，并根据第一偏差角绘制所述风力发电机组的风玫瑰图，所述第一偏差角为实际风向与所述机舱中心线的偏差角；采集所述风力发电机组的实际发电功率，并根据同一风速下所述风力发电机组的额定发电功率以及实际发电功率计算第二偏差角，所述第二偏差角为理论风向与所述机舱中心线的偏差角；根据所述第一偏差角与所述第二偏差角校准所述风玫瑰图。较佳地，所述根据同一风速下所述风力发电机组的额定发电功率以及实际发电功率计算第二偏差角，具体包括：计算同一风速下所述风力发电机组的额定发电功率以及与第一偏差角对应的实际发电功率之间的功率差；根据所述第一偏差角与计算的功率差拟合出风向与机舱中心线的偏差角与功率差之间的曲线关系；根据所述曲线关系计算与计算的功率差对应的第二偏差角。较佳地，所述根据所述第一偏差角与所述第二偏差角校准所述风玫瑰图，具体包括：根据不同风速下的第一偏差角与第二偏差角校准所述风玫瑰图。较佳地，所述根据所述第一偏差角与所述第二偏差角校准所述风玫瑰图，具体包括：若预设时间段内所述第二偏差角与所述第一偏差角之间的残差平方和大于预设值，则删除所述预设时间段内的第一偏差角，否则保留所述预设时间段内的第一偏差角；根据保留的所有第一偏差角更新所述风玫瑰图。较佳地，所述校准方法还包括：若连续多个残差平方和均大于预设值，则确定所述测风设备出现故障。本专利技术的第二方面提供一种风力发电机组，包括机舱以及：测风设备，用于采集实际风向；功率采集设备，用于采集所述风力发电机组的实际发电功率；绘制模块，用于根据第一偏差角绘制所述风力发电机组的风玫瑰图，所述第一偏差角为实际风向与所述机舱中心线的偏差角；计算模块，用于根据同一风速下所述风力发电机组的额定发电功率以及实际发电功率计算第二偏差角，所述第二偏差角为理论风向与所述机舱中心线的偏差角；校准模块，用于根据所述第一偏差角与所述第二偏差角校准所述风玫瑰图。较佳地，所述计算模块具体包括：功率差计算单元，用于计算同一风速下所述风力发电机组的额定发电功率以及与第一偏差角对应的实际发电功率之间的功率差；拟合单元，用于根据所述第一偏差角与计算的功率差拟合出风向与机舱中心线的偏差角与功率差之间的曲线关系；偏差角计算单元，用于根据所述曲线关系计算与计算的功率差对应的第二偏差角。较佳地，所述校准模块具体用于根据不同风速下的第一偏差角与第二偏差角校准所述风玫瑰图。较佳地，所述校准模块具体包括：判断单元，用于判断预设时间段内所述第一偏差角与所述第二偏差角之间的残差平方和是否大于预设值，并在是的情况下删除所述预设时间段内的第一偏差角，在否的情况下保留所述预设时间段内的第一偏差角；更新单元，用于根据保留的所有第一偏差角更新所述风玫瑰图。较佳地，所述判断单元还用于在连续多个残差平方和均大于预设值的情况下，确定所述测风设备出现故障。本专利技术的积极进步效果在于：根据同一风速下风力发电机组的额定发电功率以及实际发电功率计算理论风向与机舱中心线的第二偏差角，并通过第二偏差角校准风力发电机组的风玫瑰图，提高了风玫瑰图的准确性和可靠性，与现有技术相比，成本低且不受现场环境影响，能够得到广泛的应用。另外，校准后的风玫瑰图还可以用于风力发电机组的偏航控制，从而提高风力发电机组的年发电平均功率以及年发电量。附图说明图1为本专利技术实施例1提供的一种风玫瑰图的校准方法的流程图。图2为本专利技术实施例1提供的一种计算第二偏差角的方法流程图。图3为本专利技术实施例2提供的一种风力发电机组的结构框图。具体实施方式下面通过实施例的方式进一步说明本专利技术，但并不因此将本专利技术限制在所述的实施例范围之中。实施例1本实施例提供一种风玫瑰图的校准方法，应用于风力发电机组，其中，风力发电机组包括测风设备、机舱、风轮和发电机，风轮中包含叶片、轮毂、加固件等，发电机设置在机舱内，叶片受风力旋转，以使风能能够换成可用的机械能，且随后由发电机转换成电能。其中，风力发电机组的风玫瑰图用于统计风力发电机组一段时期内风向和风向的频率。如图1所示，本实施例提供的风玫瑰图的校准方法包括以下步骤：步骤S101、利用测风设备采集实际风向，并根据第一偏差角绘制所述风力发电机组的风玫瑰图，所述第一偏差角为实际风向与所述机舱中心线的偏差角。其中，风玫瑰图的绘制过程为：根据各方向风的出现频率，以相应的比例长度(即极坐标系中的半径)表示，按风向从外向中心吹，描在多个方位所表示的极坐标图上，然后将各相邻方向的端点用直线连接起来，绘成一个形式宛如玫瑰的闭合折线。其中，上述测风设备用于采集风力发电机组所在风电场的实际风向，具体可以为测风仪，也可以为风向标等。步骤S102、采集所述风力发电机组的实际发电功率，并根据同一风速下所述风力发电机组的额定发电功率以及实际发电功率计算第二偏差角，所述第二偏差角为理论风向与所述机舱中心线的偏差角。在步骤S102的具体实施中，可以通过测量风力发电机组的电压和电流得到实际发电功率，还可以通过在风力发电机组中设置电能测量装置并通过读取电能测量装置的值得到实际发电功率。在可选的一种实施方式中，如图2所示，步骤S102具体包括：步骤S102a、计算同一风速下所述风本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种风玫瑰图的校准方法，应用于风力发电机组，其特征在于，所述风力发电机组包括测风设备和机舱，所述校准方法包括以下步骤：/n利用所述测风设备采集实际风向，并根据第一偏差角绘制所述风力发电机组的风玫瑰图，所述第一偏差角为实际风向与所述机舱中心线的偏差角；/n采集所述风力发电机组的实际发电功率，并根据同一风速下所述风力发电机组的额定发电功率以及实际发电功率计算第二偏差角，所述第二偏差角为理论风向与所述机舱中心线的偏差角；/n根据所述第一偏差角与所述第二偏差角校准所述风玫瑰图。/n

【技术特征摘要】
1.一种风玫瑰图的校准方法，应用于风力发电机组，其特征在于，所述风力发电机组包括测风设备和机舱，所述校准方法包括以下步骤：
利用所述测风设备采集实际风向，并根据第一偏差角绘制所述风力发电机组的风玫瑰图，所述第一偏差角为实际风向与所述机舱中心线的偏差角；
采集所述风力发电机组的实际发电功率，并根据同一风速下所述风力发电机组的额定发电功率以及实际发电功率计算第二偏差角，所述第二偏差角为理论风向与所述机舱中心线的偏差角；
根据所述第一偏差角与所述第二偏差角校准所述风玫瑰图。


2.如权利要求1所述的校准方法，其特征在于，所述根据同一风速下所述风力发电机组的额定发电功率以及实际发电功率计算第二偏差角，具体包括：
计算同一风速下所述风力发电机组的额定发电功率以及与第一偏差角对应的实际发电功率之间的功率差；
根据所述第一偏差角与计算的功率差拟合出风向与机舱中心线的偏差角与功率差之间的曲线关系；
根据所述曲线关系计算与计算的功率差对应的第二偏差角。


3.如权利要求2所述的校准方法，其特征在于，所述根据所述第一偏差角与所述第二偏差角校准所述风玫瑰图，具体包括：
根据不同风速下的第一偏差角与第二偏差角校准所述风玫瑰图。


4.如权利要求1-3中任一项所述的校准方法，其特征在于，所述根据所述第一偏差角与所述第二偏差角校准所述风玫瑰图，具体包括：
若预设时间段内所述第二偏差角与所述第一偏差角之间的残差平方和大于预设值，则删除所述预设时间段内的第一偏差角，否则保留所述预设时间段内的第一偏差角；
根据保留的所有第一偏差角更新所述风玫瑰图。


5.如权利要求4所述的校准方法，其特征在于，所述校准方法还包括：
若连续多个残差平方和均大于预设值，则确定所述测风设...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹文斌，杨海峰，姚小强，
申请(专利权)人：上海电气风电集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31