尾流控制系统和方法技术方案

提供一种尾流控制系统和方法，该尾流控制系统包括：测风设备，用于检测预定风电机组的来流风参实测值；控制器，被配置为：从测风设备获取所述预定风电机组的来流风参实测值，根据所述预定风电机组的来流风参实测值，确定所述风电机组的来流风参推测值，根据所确定的来流风参推测值，确定所述风电机组的实施优化姿态，以基于所确定的实施优化姿态控制所述风电机组运行。采用本发明专利技术示例性实施例的尾流控制系统和方法，可以减小风电场中不同机组点位风参差异性对尾流控制的不利影响，与此同时，还考虑了邻近风电机组之间的相互影响，从而降低尾流折减，以提高整个风电场的发电量。以提高整个风电场的发电量。以提高整个风电场的发电量。

【技术实现步骤摘要】
尾流控制系统和方法


[0001]本专利技术总体说来涉及风力发电
，更具体地讲，涉及一种尾流控制系统和方法。

技术介绍

[0002]风电机组是一种把流动空气中的风能转换为电能的装置，风电机组吸收空气中部分能量并施加扰动后，会在风电机组的下游形成受风电机组影响的尾流区，相对于自由来流，尾流区中空气速度减小、湍流度增大。风电场中的风电机组会受到附近其他风电机组尾流的影响，造成发电量损失，也会增大疲劳载荷，影响风电机组的使用寿命。
[0003]目前，可以基于来流来改变风电场中各风电机组的运行状态，以使单台风电机组实现最优控制，但是单台风电机组的运行状态最优的控制方法，在邻近风电机组尾流影响下，并不是风电场最优的控制方法。
[0004]为减小风电场中尾流的不利影响，现有技术通过采用风电场优化控制的方法来提高风电场发电量、降低风电机组载荷。其核心思路是使风电场中的部分风电机组、尤其是上游风电机组偏离最优运行状态，减小上游风电机组尾流对下游风电机组的影响，提高下游风电机组的发电量，最终提高整个风电场的发电量，同时减小了下游风电机组载荷。与风电机组运行状态对应，使风电机组偏离最优运行状态的控制方法可包括改变叶轮转速、调整偏航角度和调整叶片桨距角。其中，调整偏航角度可以使上游风电机组尾流远离下游风电机组，极限状态可使下游风电机组完全脱离上游风电机组尾流区；降低叶轮转速、增大叶片桨距角可以减小上游风电机组风能捕获，减小尾流区速度亏损和湍流度，在一定程度上减小上游风电机组尾流影响。
[0005]上述风电场优化控制方法主要存在两种实施方案，一种方案，是认为控制的风电场或者局部风电场背景风流场具有均一性，即，如果未安装风电机组，则各机组点位的风向、风速等风参一致，在实施时，以处于上风向位置未受其他风电机组尾流影响的风电机组的测风数据作为控制输入数据，确定各台风电机组优化运行状态。但是背景风流场均一性假设的符合度，会影响到该方案实施效果，在实际现场运行时，即使对于平坦地形风电场，在不考虑风电机组影响情况下，不同位置风参也存在差异性。另一种方案，是直接以每台风电机组自身的风速和风向测量数据作为控制输入数据，从而独立确定每台风电机组自身运行姿态，而不与风电场中其他风电机组通讯。该方案不受风电场不同机组点位风流场差异性影响，但其未考虑风电机组测风数据受上游风电机组尾流的影响，此外，相邻风电机组运行状态会影响当前风电机组控制效果。

技术实现思路

[0006]本专利技术的示例性实施例的目的在于提供一种尾流控制系统和方法，以克服上述至少一种缺陷。
[0007]在一个总体方面，提供一种尾流控制系统，所述尾流控制系统包括：测风设备，用
于检测预定风电机组的来流风参实测值；控制器，被配置为：从测风设备获取所述预定风电机组的来流风参实测值，根据所述预定风电机组的来流风参实测值，确定所述风电机组的来流风参推测值，根据所确定的来流风参推测值，确定所述风电机组的实施优化姿态，以基于所确定的实施优化姿态控制所述风电机组运行。
[0008]可选地，所述预定风电机组可包括所述风电机组，其中，控制器可被配置为：根据所述风电机组的来流风参实测值和所述风电机组所处的风电场的尾流影响风参表，获得所述风电机组的来流风参推测值，和/或，根据所述风电机组在预定时间段内的来流风参实测值，预测所述风电机组的第一来流风参值，将所预测的第一来流风参值确定为所述风电机组的来流风参推测值。
[0009]可选地，所述尾流影响风参表中可包括多种风参组合以及在各风参组合下所述风电场内的各风电机组在尾流影响下的风参影响值，其中，控制器可被配置为：从所述尾流影响风参表中搜索与来流风参实测值相匹配的所述风电机组的风参影响值，将与搜索到的风参影响值对应的风参组合，确定为所述风电机组的来流风参推测值。
[0010]可选地，所述预定风电机组包括所述风电机组的上游风电机组，其中，控制器可被配置为：根据所述风电机组的上游风电机组的来流风参实测值，预测所述风电机组的第二来流风参值，将所预测的第二来流风参值确定为所述风电机组的来流风参推测值。
[0011]可选地，控制器可通过以下方式确定所述风电机组的来流风参推测值：利用第一来流风参值和/或第二来流风参值，对基于所述尾流影响风参表确定的风参组合进行修正，将修正后的风参组合确定为所述风电机组的来流风参推测值，或者，对第一来流风参值、第二来流风参值、基于所述尾流影响风参表确定的风参组合设置权重值，基于第一来流风参值、第二来流风参值、基于所述尾流影响风参表确定的风参组合以及各自对应的权重值，来确定所述风电机组的来流风参推测值。
[0012]可选地，控制器可被配置为：根据所确定的来流风参推测值，确定所述风电机组的候选优化姿态；基于所确定的候选优化姿态，确定所述风电机组的实施优化姿态。
[0013]可选地，控制器可被配置为：基于所确定的来流风参推测值，从所述风电机组所处的风电场的机组优化姿态表中搜索与来流风参推测值相匹配的风参组合，其中，所述机组优化姿态表中包括多种风参组合以及在各风参组合下所述风电场内的各风电机组的参考优化姿态；将与搜索到的风参组合对应的所述风电机组的参考优化姿态，确定为所述风电机组的候选优化姿态。
[0014]可选地，控制器可被配置为：确定受所述风电机组尾流影响的下游风电机组的运行状态；确定所述风电机组和处于正常运行状态的下游风电机组的总功率变化趋势；如果所确定的总功率变化趋势为指示功率增加，则将所确定的候选优化姿态确定为所述风电机组的实施优化姿态。
[0015]可选地，所述下游风电机组可根据所述风电机组所处的风电场的尾流影响功率变化表来确定，所述总功率变化趋势可根据所述尾流影响功率变化表来确定，其中，所述尾流影响功率变化表中可包括所述风电场内的各风电机组尾流影响到的下游风电机组以及下游风电机组受尾流影响的功率变化。
[0016]可选地，控制器可通过以下方式确定受所述风电机组尾流影响的下游风电机组：确定受所述风电机组尾流直接影响的邻近风电机组，将所确定的邻近风电机组确定为所述
下游风电机组；和/或，控制器可通过以下方式之一来确定受所述风电机组尾流直接影响的邻近风电机组：基于尾流模型通过仿真确定所述邻近风电机组，基于各风电机组之间的间距以及各风电机组的风向偏差角度确定所述邻近风电机组。
[0017]可选地，控制器可通过以下方式获得所述多种风参组合：获取所述风电场中处于上风向位置的不受其他风电机组尾流影响的参考风电机组的测风数据；基于所获取的测风数据获得所述多种风参组合，和/或，控制器可基于所述风电场的尾流模型，通过仿真来获得所述风电场的尾流影响风参表、机组优化姿态表、尾流影响功率变化表。
[0018]可选地，控制器可被配置为：确定所述风电机组所处的风电场内的所有风电机组的实施优化姿态；控制风电场内的每个风电机组按照针对各风电机组所确定的实施优化姿态进行运行。
[0019]可选地，控制器可被配置为：按照风向推进方向，将风电场内的各风电机组进行分组，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种尾流控制系统，其特征在于，所述尾流控制系统包括：测风设备，用于检测预定风电机组的来流风参实测值；控制器，被配置为：从测风设备获取所述预定风电机组的来流风参实测值，根据所述预定风电机组的来流风参实测值，确定所述风电机组的来流风参推测值，根据所确定的来流风参推测值，确定所述风电机组的实施优化姿态，以基于所确定的实施优化姿态控制所述风电机组运行。2.根据权利要求1所述的尾流控制系统，其特征在于，所述预定风电机组包括所述风电机组，其中，控制器被配置为：根据所述风电机组的来流风参实测值和所述风电机组所处的风电场的尾流影响风参表，获得所述风电机组的来流风参推测值，和/或，根据所述风电机组在预定时间段内的来流风参实测值，预测所述风电机组的第一来流风参值，将所预测的第一来流风参值确定为所述风电机组的来流风参推测值。3.根据权利要求2所述的尾流控制系统，其特征在于，所述尾流影响风参表中包括多种风参组合以及在各风参组合下所述风电场内的各风电机组在尾流影响下的风参影响值，其中，控制器被配置为：从所述尾流影响风参表中搜索与来流风参实测值相匹配的所述风电机组的风参影响值，将与搜索到的风参影响值对应的风参组合，确定为所述风电机组的来流风参推测值。4.根据权利要求2所述的尾流控制系统，其特征在于，所述预定风电机组包括所述风电机组的上游风电机组，其中，控制器被配置为：根据所述风电机组的上游风电机组的来流风参实测值，预测所述风电机组的第二来流风参值，将所预测的第二来流风参值确定为所述风电机组的来流风参推测值。5.根据权利要求4所述的尾流控制系统，其特征在于，控制器通过以下方式确定所述风电机组的来流风参推测值：利用第一来流风参值和/或第二来流风参值，对基于所述尾流影响风参表确定的风参组合进行修正，将修正后的风参组合确定为所述风电机组的来流风参推测值，或者，对第一来流风参值、第二来流风参值、基于所述尾流影响风参表确定的风参组合设置权重值，基于第一来流风参值、第二来流风参值、基于所述尾流影响风参表确定的风参组合以及各自对应的权重值，来确定所述风电机组的来流风参推测值。6.根据权利要求1所述的尾流控制系统，其特征在于，控制器被配置为：根据所确定的来流风参推测值，确定所述风电机组的候选优化姿态；基于所确定的候选优化姿态，确定所述风电机组的实施优化姿态。7.根据权利要求6所述的尾流控制系统，其特征在于，控制器被配置为：基于所确定的来流风参推测值，从所述风电机组所处的风电场的机组优化姿态表中搜索与来流风参推测值相匹配的风参组合，其中，所述机组优化姿态表中包括多种风参组合以及在各风参组合下所述风电场内的各风电机组的参考优化姿态；将与搜索到的风参组合对应的所述风电机组的参考优化姿态，确定为所述风电机组的候选优化姿态。
8.根据权利要求6所述的尾流控制系统，其特征在于，控制器被配置为：确定受所述风电机组尾流影响的下游风电机组的运行状态；确定所述风电机组和处于正常运行状态的下游风电机组的总功率变化趋势；如果所确定的总功率变化趋势为指示功率增加，则将所确定的候选优化姿态确定为所述风电机组的实施优化姿态。9.根据权利要求8所述的尾流控制系统，其特征在于，所述下游风电机组根据所述风电机组所处的风电场的尾流影响功率变化表来确定，所述总功率变化趋势根据所述尾流影响功率变化表来确定，其中，所述尾流影响功率变化表中包括所述风电场内的各风电机组尾流影响到的下游风电机组以及下游风电机组受尾流影响的功率变化。10.根据权利要求8所述的尾流控制系统，其特征在于，控制器通过以下方式确定受所述风电机组尾流影响的下游风电机组：确定受所述风电机组尾流直接影响的邻近风电机组，将所确定的邻近风电机组确定为所述下游风电机组；和/或，控制器通过以下方式之一来确定受所述风电机组尾流直接影响的邻近风电机组：基于尾流模型通过仿真确定所述邻近风电机组，基于各风电机组之间的间距以及各风电机组的风向偏差角度确定所述邻近风电机组。11.根据权利要求3、7、9中的任意一项所述的尾流控制系统，其特征在于，控制器通过以下方式获得所述多种风参组合：获取所述风电场中处于上风向位置的不受其他风电机组尾流影响的参考风电机组的测风数据；基于所获取的测风数据获得所述多种风参组合，和/或，控制器基于所述风电场的尾流模型，通过仿真来获得所述风电场的尾流影响风参表、机组优化姿态表、尾流影响功率变化表。12.根据权利要求1所述的尾流控制系统，其特征在于，控制器被配置为：确定所述风电机组所处的风电场内的所有风电机组的实施优化姿态；控制风电场内的每个风电机组按照针对各风电机组所确定的实施优化姿态进行运行。13.根据权利要求1所述的尾流控制系统，其特征在于，控制器被配置为：按照风向推进方向，将风电场内的各风电机组进行分组，获得多个机组组合，按照由上风向至下风向的顺序，依次确定所述多个机组组合中的各风电机组的实施优化姿态；和/或，控制器基于各风电机组所处的来流风向扇区、各风电机组之间的间距、各风电机组的风向偏差角度来对各风电机组进行分组。14.根据权利要求1所述的尾流控制系统，其特征在于，所述风电机组所处的风电场包括复杂地形的风电场，其中，控制器被配置为：确定所述风电场中的局部平坦区域，确定所述局部平坦区域内的各风电机组的实施优化姿态。
15.一种尾流控制方法，其特征在于，所述尾流控制方法包括：确定预定风电机组的来流风参实测值；根据所述预定风电机组的来流风参实测值，确定所述风电机组的来流风参推测值；根据所确定的来流风参推测值，确定所述风电机组的实施优化姿态，以基于所确定的实施优化姿态控制所述风电机组运行。16.根据权利要求15所述的尾流控制方法，其特征在于，所述预定风...

【专利技术属性】
技术研发人员：李传峰，
申请(专利权)人：新疆金风科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：