[發明專利]一種基于風機傳感器的偏航校準方法

在審

• 申請號: 201711460683.9
• 申請日: 2017-12-28
• 公開（公告）號: CN108105030A
• 公開（公告）日: 2018-06-01
• 發明（設計）人: 文茂詩;韓花麗;羅偉;鄧雨;莫蕊瑜;杜洋
• 申請（專利權）人: 中國船舶重工集團海裝風電股份有限公司
• 主分類號: F03D7/02
• 分類號: F03D7/02
• 代理公司: 重慶棱鏡智慧知識產權代理事務所(普通合伙) 50222
• 代理人: 李興寰

本發明提供的一種基于風機傳感器的偏航校準方法，首先通過風機傳感器采集T1時間內的機組運行數據，并對數據中不正常的數據進行剔除；然后基于機組仿真模型，創建多變量功率矩陣，構建數值參照系統；再將T1時間內的風向偏差作為固定偏差，獲得來流方向與測量風向的關系式，得到實測功率與通過多變量功率矩陣得到的差值功率線性先關；再使用最優線性相關度法或者最小殘差法，求得最優解；最后將求得的最優解輸入給風機控制器進行偏航補償，實現對機組偏航校準。在不增加額外設備的基礎上，解決風機風向測量存在偏差的問題，實現零成本偏航校準，可靠性高、無需維護?？膳繎糜诂F有機組，有效提高風電機組偏航對風的準確性，提升機組發電量。

技術領域

本發明涉及偏航校準技術領域，具體涉及基于風機傳感器的偏航校準方法。

背景技術

風力發電機組是將風能轉化為電能的一種裝置，通過風輪從風中獲取能量，由傳動鏈傳遞至發電機進行發電，通常大型風力發電機由發電機控制風輪扭矩、變槳系統控制葉片槳距角來維持風機在各種風況下穩定運行。

對風準確性將直接影響風機發電量，在具有相同偏航執行精度的前提下，風向測量存在偏移時將導致風機持續跟蹤至錯誤的風向，直接導致發電量的降低，準確的風向測量可以有效提高機組發電量。應用于風機偏航風向測量的手段主要由兩種：一是通過傳統的機艙機械式風向儀進行風向測量，因受葉片尾流、機艙外形、地形、維護和設備老化的影響，容易造成測量風向偏離實際來流風向。二是通過機艙式激光雷達進行風向測量，由于其成本高昂，尚不具備大規模應用的基礎。

現有技術中，專利CN 201420751873.1公開了一種風力發電機組偏航校準測試系統，主要通過機艙安裝激光雷達實現機組偏航校準，能夠快速精準檢測風電機組隨風向變化的偏航角度與實際風向的偏差。但是其需要安裝激光雷達，成本較高，不具備規?；瘧玫臈l件。

論文《風電機組偏航校正分析方法研究》中提出一種基于風機運行數據的風電機組偏航校正方法，通過尋找角度區間最優功率方法得到偏航誤差角，局限性在于該方法僅能利用最優控制區內的數據進行區間功率曲線對比，對區間數據完整性要求較高；此外，該方法不能進行功率曲線外推，存在較大偏航誤差情況下無法得到理想的偏航誤差。

發明內容

針對現有技術中的缺陷，本發明提供一種基于風機傳感器的偏航校準方法，在不增加額外設備的基礎上，解決風機風向測量存在偏差的問題，實現零成本偏航校準，并且可靠性高，無需維護。

本發明提供的一種基于風機傳感器的偏航校準方法，包括以下步驟：

S1、通過風機傳感器采集T1時間內的機組運行數據，包括：發電機功率、空氣密度、風向、風速，并對風機運行數據中不正常的數據進行剔除；

S2、基于機組仿真模型，創建風速、風向、空氣密度的多變量功率矩陣，構建數值參照系統；

S3、將T1時間內的風向偏差作為固定偏差，獲得來流方向與測量風向的關系式，得到實測功率與通過多變量功率矩陣得到的插值功率線性相關；

S4、根據測量風向以及對應的空氣密度、風速通過向量運算遍歷所有偏移風向，每一個偏移風向下進行插值計算，并求出插值功率與實測功率擬合最優解；

S5、將求得的最優解D_{offset_opt}輸入給風機控制器進行偏航補償，實現對機組偏航校準。

進一步的，在S1中發電機功率、空氣密度、風向、風速的獲取方法為獲取系統PLC端或SCADA端的發電機功率、空氣密度、風向、風速。

進一步的，在S2中創建多變量功率矩陣的具體方法為：輸入風速Vs、風向Ds、空氣密度ρ_S三個變量序列，取固定湍流強度，計算出不同(Vs，Ds，ρ_S)下的功率Ps，得到多變量功率矩陣Ps＝M(Vs，Ds，ρ_S)。