[發明專利]一種基于機載雷達在線偏航系統的偏航優化控制方法

有效

• 申請號: 202111257227.0
• 申請日: 2021-10-27
• 公開（公告）號: CN113847199B
• 公開（公告）日: 2023-05-09
• 發明（設計）人: 盧坤鵬;劉鑫;閆姝;張波;尹鐵男;許世森;樊啟祥;李來龍;曹慶偉;陳曉路;杭兆峰;劉溟江;管春雨
• 申請（專利權）人: 中國華能集團清潔能源技術研究院有限公司;華能國際電力江蘇能源開發有限公司清潔能源分公司;華能海上風電科學技術研究有限公司;盛東如東海上風力發電有限責任公司
• 主分類號: F03D7/00
• 分類號: F03D7/00;F03D17/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 崔方方

本發明公開了一種基于機載雷達在線偏航系統的偏航優化控制方法，包括以下過程，采用機載式激光雷達測量風資源的風況參數；根據機載式激光雷達測量的風況參數計算得到偏航誤差數值，機組偏航控制PLC根據偏航誤差數值發出偏航指令，進行偏航優化控制。通過設置機載式激光雷達，依據激光雷達產生的激光來測量風輪前的風況參數，能夠提前獲知風機即將到來的實際風況情況而提前做出是否進行偏航的判斷，并依據風況參數使風電機組提前進行相應偏航策略或其他控制策略的應對，最終達到延長機組運行壽命、提高機組安全運行系數并提高機組發電量的作用。

技術領域

本發明屬于風電機組控制領域，具體屬于一種基于機載雷達在線偏航系統的偏航優化控制方法。

背景技術

隨著并網發電的風電機組日漸增多，風電機組性能測試變得越來越重要。偏航系統是風電機組控制系統的重要組成部分，而偏航誤差也是風電機組的重要性能指標，即測量風向與機組偏航角度之間的差值，對發電量有著較大影響，偏航誤差較大，會導致風能利用率降低，發電量減少，增大機組的疲勞載荷降低風電機組的使用壽命。

目前，風電機組通過控制偏航誤差以最大程度獲取風能，其中控制系統中對風向的測量主要通過風向標來完成，由于風電機組運行在復雜的外部環境中，如低溫、結冰，風向標往往受外部復雜環境條件的影響無法準確測量風向，準確度降低導致風電機組無法獲得準確的偏航誤差，進而影響到偏航控制。

發明內容

為了解決現有技術中存在的問題，本發明提供一種基于機載雷達在線偏航系統的偏航優化控制方法，將機載式激光雷達安裝于風電機組機艙上用于代替風向標作為風向測量設備，利用機載式激光雷達測得風電機組前方的風速及風向來作為偏航啟動的控制依據，并提供偏航控制優化算法用以優化機組偏航控制，提高風電機組發電量及發電效率。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種基于機載雷達在線偏航系統的偏航優化控制方法，包括以下過程，

采用機載式激光雷達測量風資源的風況參數；

根據機載式激光雷達測量的風況參數計算得到偏航誤差數值，機組偏航控制PLC根據偏航誤差數值發出偏航指令，進行偏航優化控制。

優選的，具體包括以下步驟，

步驟1，安裝機載式激光雷達，在安裝完機載雷達后根據實際環境風向的不同對風力發電機組進行停機處理，計算出不同風向時機艙式激光雷達氣象數據與機艙風速、風向的傳遞函數，依據傳遞函數修正機載式激光雷達測量到的風況參數；

步驟2，機載式激光雷達進行測量得到風況參數，并對風況參數進行數據篩選；

步驟3，將篩選后的風況參數進行濾波處理；

步驟4，根據選擇的機載雷達所測距離，建立該處風速風向與機組處風速風向的傳遞函數，分析選擇相應的參數進行機組偏航控制。

進一步的，步驟4中，將風電機組風向夾角劃分成若干個區間，形成各個區間內的區間功率曲線，對比各區間的功率曲線找出功率曲線最優的區間，并更新步驟4中的偏航控制策略算法。

優選的，步驟1中，所述傳遞函數公式為

Y_i＝K_i·X_i+B_i

其中：Y_i為第i個風向區間內修正后的風輪前風向或風速；

X_i為第i個風向區間內機載式雷達所測風向或風速；

K_i為第i個風向區間內機載式雷達所測風向、風速和機艙風向、風速擬合得到的斜率；