[發明專利]一種風力發電機組偏航對風校準方法及裝置

有效

• 申請號: 201810469729.1
• 申請日: 2018-05-16
• 公開（公告）號: CN108757310B
• 公開（公告）日: 2020-04-03
• 發明（設計）人: 劉南南;呂超;關中杰;魯效平;牛成
• 申請（專利權）人: 山東中車風電有限公司
• 主分類號: F03D7/04
• 分類號: F03D7/04;G06F17/18
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 李琳

本發明公開了一種風力發電機組偏航對風校準方法及裝置，包括風速區間的劃分、風速區間內不同風向偏置下的平均功率計算、初始尋優區間、收斂精度設置、初始內分點的選取、收斂方向判斷和風向偏置值的計算。本發明針對偏航零位偏差和尾流偏轉造成的偏航對風不準問題，可按照設定步驟，進行在線或者離線計算，計算效率高，計算得到的偏航偏置角對風向儀測量值補償校正后送到偏航控制器，進行偏航對風的校準，本發明安全穩定、計算速度快、結果精確，有利于風力發電機組提升能量捕獲，提高發電效率。

技術領域

本發明涉及風力發電機組控制領域，具體涉及一種風力發電機組偏航對風校準方法及裝置。

背景技術

全球范圍內風能的蘊藏量巨大，且為綠色能源，風能的利用越來越受到世界各國的重視，于是風力發電技術在全世界范圍內得到了快速的發展。近幾年，隨著相關專家學者對風力發電技術的研究愈發深入，風力發電控制也越發精確和精準。風能能否得到高效的利用很大程度上取決于偏航對風的精確程度。偏航對風是靠偏航系統來實現的，一般是由偏航驅動裝置、偏航傳動裝置、偏航制動器、偏航計數器、風速風向儀、偏航軸承、紐纜保護裝置等組成。偏航系統的工作過程如下：風速風向儀感應風向的變化，將風向信號傳輸到偏航電機控制回路控制器中，控制器經過處理將偏航指令發送到偏航電機，偏航電機通過變速箱帶動偏航大齒輪運動，機艙隨大齒輪運動，即對風動作，對風滿足偏航停止條件后偏航隨即停止，制動器鎖緊，對風過程結束。

目前常用的偏航對風策略完全依賴于風速風向儀的測量結果，偏航控制器根據此信號來控制偏航動作，當風向偏差太大時偏航控制器便會發出偏航指令，執行偏航矯正動作，使機艙準確對風，以獲取最大發電功率。但需要考慮偏航零位是否存在偏差和尾流偏轉對風向測量的影響，若偏航零位存在偏差，加之尾流偏轉的影響，風速風向儀的測量值就會存在誤差，進而導致偏航對風精度降低，造成發電量的損失。而在現場很難判斷風向偏差的偏差方向和角度，若人為進行調整將耗費大量人力物力，并且很難找出合適的偏置角度，因此需要一種可以自動對機組可能存在的偏航零位偏差和尾流偏轉角進行補償校正的策略，降低傳統偏航策略對風速風向儀的過度依賴性，以提高偏航對風精度，提升風能捕獲效率。

發明內容

為了克服上述現有技術的不足，本發明提供了一種風力發電機組偏航對風校準方法及裝置，利用黃金分割法，計算出一個風向偏航值，該方法應用于風力發電機組的偏航控制，能很好的提高偏航對風的精度，提升機組對風能的捕獲效率。

本發明所采用的技術方案是：

一種風力發電機組偏航對風校準方法，該方法包括：

(1)劃分風速區間，設定初始尋優區間和收斂精度；

(2)判斷風速區間是否滿足收斂精度要求，若滿足，則進入步驟(7)；若不滿足，進入步驟(3)；

(3)初始化每個風速區間的兩個風向偏置，采用尋優算法計算每個風速區間的兩個風向偏置的平均功率值；

(4)比較風速區間的兩個風向偏置的平均功率值的大小；

(5)根據比較結果判斷收斂方向；

(6)計算收斂方向所對應的風速區間的上下限、風向偏置及其平均功率值，判斷該風速區間是否滿足收斂精度要求，若滿足，則進入步驟(7)；若不滿足，則將該風向偏置的平均功率值與前一次計算得到的風向偏置的最大平均功率值相比較，返回步驟(5)，依次循環，直至滿足收斂精度要求；

(7)計算偏航偏置角，將偏航偏置角與風向測量值疊加并進行偏航對風校準。

進一步的，所述步驟(1)中，風速區間的劃分是考慮到不同風速下的尾流偏轉角度不同，進行風速區間的劃分；初始尋優區間是根據偏航零位的偏差和尾流偏轉角度來確定。

進一步的，所述步驟(2)中，判斷風速區間是否滿足收斂精度要求的方法為：