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：预测未来预设时长内所述风力发电机组的叶轮前方自由来流的风向；根据预测的未来预设时长内叶轮前方自由来流的风向，确定所述风力发电机组的偏航控制策略。偏航控制策略。偏航控制策略。

【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，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：预测未来预设时长内所述风力发电机组的叶轮前方自由来流的风向；根据预测的未来预设时长内叶轮前方自由来流的风向，确定所述风力发电机组的偏航控制策略。
[0006]可选地，所述偏航控制方法还包括：预测未来预设时长内叶轮前方自由来流的风速；其中，预测未来预设时长内叶轮前方自由来流的风向的步骤包括：根据所述风力发电机组的风向测量装置测得的历史风向序列数据，预测未来预设时长内风向测量装置测得的风向序列数据；根据预测的未来预设时长内叶轮前方自由来流的风速及历史的偏航对风偏差，确定与预测的未来预设时长内风向测量装置测得的风向序列数据对应的，未来预设时长内叶轮前方自由来流的风向序列数据，其中，所述风向测量装置安装在所述风力发电机组的叶轮后方的机舱上。
[0007]可选地，预测未来预设时长内叶轮前方自由来流的风速的步骤包括：根据所述风
力发电机组的风速测量装置测得的历史风速序列数据，预测未来预设时长内风速测量装置测得的风速序列数据；根据历史的偏航对风偏差，确定与预测的未来预设时长内风速测量装置测得的风速序列数据对应的，未来预设时长内叶轮前方自由来流的风速序列数据，其中，所述风速测量装置安装在所述风力发电机组的叶轮后方的机舱上。
[0008]可选地，根据预测的未来预设时长内叶轮前方自由来流的风速及历史的偏航对风偏差，确定与预测的未来预设时长内风向测量装置测得的风向序列数据对应的，未来预设时长内叶轮前方自由来流的风向序列数据的步骤包括：根据预先确定的在不同的叶轮前方自由来流风速及不同的偏航对风偏差的条件下，风向测量装置测得的风向与叶轮前方自由来流风向之间的对应关系，确定在预测的未来预设时长内叶轮前方自由来流的风速及历史的偏航对风偏差的条件下，预测的未来预设时长内风向测量装置测得的风向序列数据所对应的叶轮前方自由来流的风向序列数据；或者，根据预先确定的在不同的叶轮前方自由来流风速及不同的偏航对风偏差的条件下，风向测量装置测得的风向与叶轮前方自由来流风向之间的对应偏差，确定在预测的未来预设时长内叶轮前方自由来流的风速及历史的偏航对风偏差的条件下，预测的未来预设时长内风向测量装置测得的风向序列数据与叶轮前方自由来流的风向序列数据之间的偏差；并基于所述偏差及预测的未来预设时长内风向测量装置测得的风向序列数据，确定未来预设时长内叶轮前方自由来流的风向序列数据。
[0009]可选地，所述对应关系或所述对应偏差通过下述方式预先确定：根据所述风力发电机组的属性信息，通过动力学仿真获得在不同的叶轮前方自由来流风速及不同的偏航对风偏差的条件下，风向测量装置测得的风向与叶轮前方自由来流风向之间的对应关系或对应偏差；基于风向测量装置实际测得的风向与激光雷达实际测得的叶轮前方自由来流的风向之间的对应关系或对应偏差，对通过动力学仿真获得的对应关系或对应偏差进行修正。
[0010]可选地，根据历史的偏航对风偏差，确定与预测的未来预设时长内风速测量装置测得的风速序列数据对应的，未来预设时长内叶轮前方自由来流的风速序列数据的步骤包括：根据预先确定的在不同的偏航对风偏差的条件下，风速测量装置测得的风速与叶轮前方自由来流风速之间的对应关系，确定在历史的偏航对风偏差的条件下，预测的未来预设时长内风速测量装置测得的风速序列数据所对应的叶轮前方自由来流的风速序列数据；或者，根据预先确定的在不同的偏航对风偏差的条件下，风速测量装置测得的风速与叶轮前方自由来流风速之间的对应偏差，确定在历史的偏航对风偏差的条件下，预测的未来预设时长内风速测量装置测得的风速序列数据与叶轮前方自由来流的风速序列数据之间的偏差；并基于所述偏差及预测的未来预设时长内风速测量装置测得的风速序列数据，确定未来预设时长内叶轮前方自由来流的风速序列数据。
[0011]可选地，所述对应关系或所述对应偏差通过下述方式预先确定：根据所述风力发电机组的属性信息，通过动力学仿真获得在不同的偏航对风偏差的条件下，风速测量装置测得的风速与叶轮前方自由来流风速之间的对应关系或对应偏差；基于风速测量装置实际测得的风速与激光雷达实际测得的叶轮前方自由来流的风速之间的对应关系或对应偏差，对通过动力学仿真获得的对应关系或对应偏差进行修正。
[0012]可选地，所述风力发电机组的属性信息包括以下项之中的至少一项：所述风力发电机组的所处地形信息、塔架高度、叶轮直径、以及风速测量装置或风向测量装置的安装位置信息。
[0013]可选地，预测未来预设时长内叶轮前方自由来流的风向的步骤包括：获取激光雷达测得的距叶轮前方预设距离位置处自由来流的风向；基于获取的距叶轮前方预设距离位置处自由来流的风向，预测未来预设时长内叶轮前方自由来流的风向。
[0014]可选地，根据所述风力发电机组的风向测量装置测得的历史风向序列数据，预测未来预设时长内风向测量装置测得的风向序列数据的步骤包括：将所述风力发电机组的风向测量装置测得的历史风向序列数据输入预先训练好的风向预测模型，得到所述风向预测模型预测的未来预设时长内风向测量装置测得的风向序列数据。
[0015]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：预测未来预设时长内所述风力发电机组的叶轮前方自由来流的风向；根据预测的未来预设时长内叶轮前方自由来流的风向，确定所述风力发电机组的偏航控制策略。2.根据权利要求1所述的偏航控制方法，其特征在于，所述偏航控制方法还包括：预测未来预设时长内叶轮前方自由来流的风速；其中，预测未来预设时长内叶轮前方自由来流的风向的步骤包括：根据所述风力发电机组的风向测量装置测得的历史风向序列数据，预测未来预设时长内风向测量装置测得的风向序列数据；根据预测的未来预设时长内叶轮前方自由来流的风速及历史的偏航对风偏差，确定与预测的未来预设时长内风向测量装置测得的风向序列数据对应的，未来预设时长内叶轮前方自由来流的风向序列数据，其中，所述风向测量装置安装在所述风力发电机组的叶轮后方的机舱上。3.根据权利要求2所述的偏航控制方法，其特征在于，预测未来预设时长内叶轮前方自由来流的风速的步骤包括：根据所述风力发电机组的风速测量装置测得的历史风速序列数据，预测未来预设时长内风速测量装置测得的风速序列数据；根据历史的偏航对风偏差，确定与预测的未来预设时长内风速测量装置测得的风速序列数据对应的，未来预设时长内叶轮前方自由来流的风速序列数据，其中，所述风速测量装置安装在所述风力发电机组的叶轮后方的机舱上。4.根据权利要求2所述的偏航控制方法，其特征在于，根据预测的未来预设时长内叶轮前方自由来流的风速及历史的偏航对风偏差，确定与预测的未来预设时长内风向测量装置测得的风向序列数据对应的，未来预设时长内叶轮前方自由来流的风向序列数据的步骤包括：根据预先确定的在不同的叶轮前方自由来流风速及不同的偏航对风偏差的条件下，风向测量装置测得的风向与叶轮前方自由来流风向之间的对应关系，确定在预测的未来预设时长内叶轮前方自由来流的风速及历史的偏航对风偏差的条件下，预测的未来预设时长内风向测量装置测得的风向序列数据所对应的叶轮前方自由来流的风向序列数据；或者，根据预先确定的在不同的叶轮前方自由来流风速及不同的偏航对风偏差的条件下，风向测量装置测得的风向与叶轮前方自由来流风向之间的对应偏差，确定在预测的未来预设时长内叶轮前方自由来流的风速及历史的偏航对风偏差的条件下，预测的未来预设时长内风向测量装置测得的风向序列数据与叶轮前方自由来流的风向序列数据之间的偏差；并基于所述偏差及预测的未来预设时长内风向测量装置测得的风向序列数据，确定未来预设时长内叶轮前方自由来流的风向序列数据。5.根据权利要求4所述的偏航控制方法，其特征在于，所述对应关系或所述对应偏差通过下述方式预先确定：根据所述风力发电机组的属性信息，通过动力学仿真获得在不同的叶轮前方自由来流风速及不同的偏航对风偏差的条件下，风向测量装置测得的风向与叶轮前方自由来流风向之间的对应关系或对应偏差；
基于风向测量装置实际测得的风向与激光雷达实际测得的叶轮前方自由来流的风向之间的对应关系或对应偏差，对通过动力学仿真获得的对应关系或对应偏差进行修正。6.根据权利要求3...

【专利技术属性】
技术研发人员：欧发顺，
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：