风力发电机组的偏航控制方法及设备技术

本公开提供了一种风力发电机组的偏航控制方法及设备，所述偏航控制方法包括：预估未来预设时长内所述风力发电机组的输出功率和所在环境的风向；根据预估的未来预设时长内的输出功率和风向，确定是否进行提前偏航；当确定进行提前偏航时，控制所述风力发电机组按照最优偏航角度进行提前偏航。最优偏航角度进行提前偏航。最优偏航角度进行提前偏航。

【技术实现步骤摘要】
风力发电机组的偏航控制方法及设备


[0001]本公开总体说来涉及风电
，更具体地讲，涉及一种风力发电机组的偏航控制方法及设备。

技术介绍

[0002]从控制角度来说，现代大型风力发电机组为一个大惯性、大时滞的非线性系统，风力发电机组的控制滞后于风况的变化，以偏航控制系统为例，风力发电机组通过风向标检测风向的变化，原始输入信号经过一定的滤波处理后输入偏航控制系统中，偏航控制系统通过一定的偏航控制算法，当风向角度偏差偏离叶轮正对方向，并持续一定时间后，偏航控制系统发出偏航指令，通过偏航电机驱动整个机舱及叶轮系统朝一个预先计算出来的方向进行偏航，使机组叶轮平面正对风，从而获得最大的能量。
[0003]具体地，偏航控制系统的硬件部分主要包含：风向标、偏航电机、偏航减速器、偏航齿轮、偏航轴承以及偏航液压制动系统等。其主要功能是：当风向发生变化时，并持续一段时间后，偏航控制系统给偏航电机发出启动指令，通过偏航减速器输出低速率(0.2～0.4deg/s)高扭矩给偏航轴承，驱动整个机舱
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叶轮
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发电机系统，使机组叶轮平面正对风向，从而获取最大的风能。在实际运行工况中，由于风向随时间变化较快，偏航速率较慢，导致机组的偏航系统响应远远落后于风向的变化，可能导致机组对风不准，主要表现为：一方面，机组偏航过程中(一般持续数十秒到数分钟)，在此期间，可能风向已经发生了变化，从而导致机组对风不准，降低机组的出力；另一方面，若实际工况中风向变化频繁(如低风速段)，则可能导致机组频繁偏航，增加机组自身损耗，偏航时间过长、并频繁启动偏航和制动偏航会增加偏航闸片磨损。

技术实现思路

[0004]本公开的示例性实施例在于提供一种风力发电机组的偏航控制方法及设备，以至少解决上述相关技术中的问题，也可不解决任何上述问题。
[0005]根据本公开的示例性实施例，提供一种风力发电机组的偏航控制方法，所述偏航控制方法包括：预估未来预设时长内所述风力发电机组的输出功率和所在环境的风向；根据预估的未来预设时长内的输出功率和风向，确定是否进行提前偏航；当确定进行提前偏航时，控制所述风力发电机组按照最优偏航角度进行提前偏航。
[0006]可选地，根据预估的未来预设时长内的输出功率和风向，确定是否进行提前偏航的步骤包括：根据预估的未来预设时长内的输出功率和风向，预估提前完成偏航对风动作所带来的未来预设时长内的输出功率提升量；预估所述偏航对风动作所带来的功率损耗量；根据预估的所述输出功率提升量和所述功率损耗量、以及偏航到最优偏航角度所需要的时间，确定是否进行提前偏航。
[0007]可选地，根据预估的所述输出功率提升量和所述功率损耗量、以及偏航到最优偏航角度所需要的时间，确定是否进行提前偏航的步骤包括：当所述输出功率提升量大于或
等于所述功率损耗量时，确定最优偏航角度；当从当前的偏航角度偏航到所述最优偏航角度所需要的时间小于或等于特定时长时，确定进行提前偏航；其中，所述特定时长基于所述预设时长而确定。
[0008]可选地，确定最优偏航角度的步骤包括：从偏航角度寻优范围中确定最优偏航角度，其中，最优偏航角度使得预估的未来预设时长内的各个时间点的风向与该最优偏航角度之间形成的偏航对风偏差角度所导致的功率损失量的总和最小。
[0009]可选地，预估的未来预设时长内的各个时间点的风向与该最优偏航角度之间形成的偏航对风偏差角度所导致的功率损失量的总和通过下述方式确定：分别针对预估的未来预设时长内的每个时间点，基于预估的该时间的风向与该最优偏航角度之间形成的偏航对风偏差角度，以及预估的该时间点的输出功率，确定由于该时间点的风向与该最优偏航角度之间形成的偏航对风偏差角度所导致的功率损失量；将与各个时间点对应的功率损失量之和作为：预估的未来预设时长内的各个时间点的风向与该最优偏航角度之间形成的偏航对风偏差角度所导致的功率损失量的总和。
[0010]可选地，所述偏航角度寻优范围为：预估的未来预设时长内的风向中的最大值与最小值之间的角度范围。
[0011]可选地，根据预估的未来预设时长内的输出功率和风向，预估提前完成偏航对风动作所带来的未来预设时长内的输出功率提升量的步骤包括：根据预估的未来预设时长内的风向，预估未来预设时长内的偏航对风偏差角度的均值；根据预估的未来预设时长内的输出功率的均值和偏航对风偏差角度的均值，预估提前完成偏航对风动作所带来的未来预设时长内的输出功率提升量。
[0012]可选地，预估未来预设时长内所述风力发电机组的输出功率和所在环境的风向的步骤包括：将所述风力发电机组历史输出的功率时间序列数据，输入预先训练好的功率预测模型，得到预估的未来预设时长内输出的功率时间序列数据；将所述风力发电机组所在环境的历史风向时间序列数据，输入预先训练好的风向预测模型，得到预估的未来预设时长内的风向时间序列数据。
[0013]根据本公开的另一示例性实施例，提供一种风力发电机组的偏航控制设备，所述偏航控制设备包括：预估单元，用于预估未来预设时长内所述风力发电机组的输出功率和所在环境的风向；提前偏航确定单元，用于根据预估的未来预设时长内的输出功率和风向，确定是否进行提前偏航；偏航控制单元，用于当确定进行提前偏航时，控制所述风力发电机组按照最优偏航角度进行提前偏航。
[0014]可选地，提前偏航确定单元包括：功率提升量确定单元，用于根据预估的未来预设时长内的输出功率和风向，预估提前完成偏航对风动作所带来的未来预设时长内的输出功率提升量；功率损耗量确定单元，用于预估所述偏航对风动作所带来的功率损耗量；判断单元，用于根据预估的所述输出功率提升量和所述功率损耗量、以及偏航到最优偏航角度所需要的时间，确定是否进行提前偏航。
[0015]可选地，判断单元当所述输出功率提升量大于或等于所述功率损耗量时，确定最优偏航角度；当从当前的偏航角度偏航到所述最优偏航角度所需要的时间小于或等于特定时长时，确定进行提前偏航；其中，所述特定时长基于所述预设时长而确定。
[0016]可选地，判断单元从偏航角度寻优范围中确定最优偏航角度，其中，最优偏航角度
使得预估的未来预设时长内的各个时间点的风向与该最优偏航角度之间形成的偏航对风偏差角度所导致的功率损失量的总和最小。
[0017]可选地，预估的未来预设时长内的各个时间点的风向与该最优偏航角度之间形成的偏航对风偏差角度所导致的功率损失量的总和通过下述方式确定：分别针对预估的未来预设时长内的每个时间点，基于预估的该时间的风向与该最优偏航角度之间形成的偏航对风偏差角度，以及预估的该时间点的输出功率，确定由于该时间点的风向与该最优偏航角度之间形成的偏航对风偏差角度所导致的功率损失量；将与各个时间点对应的功率损失量之和作为：预估的未来预设时长内的各个时间点的风向与该最优偏航角度之间形成的偏航对风偏差角度所导致的功率损失量的总和。
[0018]可选地，所述偏航角度寻优范围为：预估的未来预设时长内的风向中的最大值与最小值之间的角度范本文档来自技高网...

【技术保护点】

【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，所述偏航控制方法包括：预估未来预设时长内所述风力发电机组的输出功率和所在环境的风向；根据预估的未来预设时长内的输出功率和风向，确定是否进行提前偏航；当确定进行提前偏航时，控制所述风力发电机组按照最优偏航角度进行提前偏航。2.根据权利要求1所述的偏航控制方法，其特征在于，根据预估的未来预设时长内的输出功率和风向，确定是否进行提前偏航的步骤包括：根据预估的未来预设时长内的输出功率和风向，预估提前完成偏航对风动作所带来的未来预设时长内的输出功率提升量；预估所述偏航对风动作所带来的功率损耗量；根据预估的所述输出功率提升量和所述功率损耗量、以及偏航到最优偏航角度所需要的时间，确定是否进行提前偏航。3.根据权利要求2所述的偏航控制方法，其特征在于，根据预估的所述输出功率提升量和所述功率损耗量、以及偏航到最优偏航角度所需要的时间，确定是否进行提前偏航的步骤包括：当所述输出功率提升量大于或等于所述功率损耗量时，确定最优偏航角度；当从当前的偏航角度偏航到所述最优偏航角度所需要的时间小于或等于特定时长时，确定进行提前偏航；其中，所述特定时长基于所述预设时长而确定。4.根据权利要求3所述的偏航控制方法，其特征在于，确定最优偏航角度的步骤包括：从偏航角度寻优范围中确定最优偏航角度，其中，最优偏航角度使得预估的未来预设时长内的各个时间点的风向与该最优偏航角度之间形成的偏航对风偏差角度所导致的功率损失量的总和最小。5.根据权利要求4所述的偏航控制方法，其特征在于，预估的未来预设时长内的各个时间点的风向与该最优偏航角度之间形成的偏航对风偏差角度所导致的功率损失量的总和通过下述方式确定：分别针对预估的未来预设时长内的每个时间点，基于预估的该时间的风向与该最优偏航角度之间形成的偏航对风偏差角度，以及预估的该时间点的输出功率，确定由于该时间点的风向与该最优偏航角度之间形成的偏航对风偏差角度所导致的功率损失量；将与各个时间点对应的功率损失量之和作...

【专利技术属性】
技术研发人员：欧发顺，
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：