[發明專利]一種風力發電機組的偏航控制方法

有效

• 申請號: 201810259908.2
• 申請日: 2018-03-27
• 公開（公告）號: CN108488038B
• 公開（公告）日: 2019-05-24
• 發明（設計）人: 董密;李力;宋冬然;田小雨
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: F03D7/04
• 分類號: F03D7/04
• 代理公司: 北京聿華聯合知識產權代理有限公司 11611
• 代理人: 李哲偉;朱繪

一種風力發電機組的偏航控制方法，其包括：步驟一、根據獲取到的風速和風向分別計算預設時長內的風速平均值和風向平均值，得到歷史風速數據和歷史風向數據，根據歷史風速數據和歷史風向數據預測下一時刻的風速數據和風向數據；步驟二、根據下一時刻的風速數據確定控制參數，并利用控制參數和風向數據對風力發電機組進行偏航控制。相較于傳統偏航控制方法，本方法的偏航次數相對于傳統控制策略有所提高，但提高的次數主要集中在中高風速區，因此功率損失系數顯著減小。本方法能夠有效減小中高風速區的偏航誤差，從而減小了功率損失系數(即提高了風能的利用率)。

技術領域

本發明涉及風力發電技術領域，具體地說，涉及一種風力發電機組的偏航控制方法。

背景技術

當前，隨著傳統化石燃料的消耗殆盡和對能源需求的日益增大，人們越來越注重可再生的綠色清潔能源的開發和利用。風力發電作為綠色可再生能源的發電方式之一，受到各國工業和學術界的重視，風力發電技術日臻成熟，在可再生能源中成本相對較低，因此有著廣闊的發展前景。

偏航調節器是風力發電機組的對風調節裝置，它使得風機的風輪軸線始終與風向一致，而調解器的控制精度對風力發電機組的發電性能具有顯著的影響?，F代大型風力發電機組是在偏航誤差存在的前提下運行的。

一方面，偏航誤差的存在將導致風能獲取量的降低，根據相關資料顯示，偏航誤差引起的年平均能量損失為2.7％，而當偏航誤差為20°時，年損失量可達11％。另一方面，偏航誤差的存在還會引起部件載荷的增加，這將導致偏航不穩從而引起發電機組震蕩造成停機。

隨著現代風機葉片的逐漸增大，偏航調節器所帶來的影響也逐漸凸顯。相關資料顯示偏航系統引起的故障率占12.5％，而由偏航故障所引起的故障停機時間占13.3％。因此，有必要對大型風力發電機組的主動偏航的控制裝置和控制策略進行深入研究。

發明內容

為解決上述問題，本發明提供了一種風力發電機組的偏航控制方法，所述偏航控制方法包括：

步驟一、根據獲取到的風速和風向分別計算預設時長內的風速平均值和風向平均值，得到歷史風速數據和歷史風向數據，根據所述歷史風速數據和歷史風向數據預測下一時刻的風速數據和風向數據；

步驟二、根據所述下一時刻的風速數據確定控制參數，并利用所述控制參數和風向數據對風力發電機組進行偏航控制。

根據本發明的一個實施例，在所述步驟一中，所述預設時長為10s、30s或60s。

根據本發明的一個實施例，在所述步驟一中，預測下一時刻的風速數據和風向數據的步驟包括：

根據所述歷史風速數據和歷史風向數據對風矢量進行分解，得到歷史風矢量橫坐標數據和歷史風矢量縱坐標數據；

利用ARMA模型來根據所述歷史風矢量橫坐標數據和歷史風矢量縱坐標數據確定下一時刻的風矢量橫坐標數據和風矢量縱坐標數據；

根據下一時刻的風矢量橫坐標數據和風矢量縱坐標數據分別確定下一時刻的風速數據和風向數據。

根據本發明的一個實施例，根據如下表達式對風矢量進行分解：

其中，和分別表示t時刻的風矢量橫坐標數據和風矢量縱坐標數據，表示風速數據，表示t時刻的風向數據。

根據本發明的一個實施例，根據如下表達式確定下一時刻的風速數據：

其中，表示t+1時刻的風速數據，和分別表示t+1時刻的風矢量橫坐標數據和風矢量縱坐標數據。

根據本發明的一個實施例，根據如下表達式確定下一時刻的風向數據：