本发明专利技术提供了一种基于风力机机舱风速的来流风速计算方法及装置。所述方法包括：获取实验风机的来流风速及机舱风速；利用最小二乘线性拟合法，对机舱风速和来流风速进行拟合，生成机舱风速和来流风速的关系式；获取待测风机的机舱风速，并根据机舱风速和来流风速的关系式，生成待测风机的来流风速。本发明专利技术能够通过机舱风速较准确地获取来流风速。只需要对试验机组安装一定精度的设备(例如激光测风仪)，对来流风速进行一段时间的测量，即可根据相应时间段的机舱风速，得到两者的函数关系。在风机长达20年的寿命期间，来流风速的有效获取，提高了机组的控制性能，保证了机组安全高效地运行，增加了机组的发电效益。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术设及风力发电领域，尤其设及一种风力发电机组的来流风速的测量领域， 具体的讲是一种基于风力机的机舱风速的来流风速计算方法及装置。
技术介绍
近年来，随着风力发电技术的日趋成熟，风力发电机组的单机装机容量和总装机 容量都在飞速增长，然而整个风电场或者单个风电机组的系统性能却一直停滞不前，运主 要是由风力发电机组运行特点的复杂性造成的。为了更好地制定相应的控制策略，提高风 力发电系统性能，对各个实时参量的准确测量显得至关重要。其中，风速作为直接决定风力 发电机组出力的参量，是相应控制系统安全高效运行的关键。但是，现今对于单机的风速测 量是不准确的。 基于机舱风速计得到的风速由于受端流、塔架、风切变、地表粗糖度等因素的影 响，测量值并不能如实反映来流风速。而基于测风塔得到的风速由于风力机与测风塔所处 位置不同，风速计高度和地形不同等原因，造成风力机接受的来流风速与测风塔测得的风 速同样存在差异。由此可得，直接测量来流风速难度较大。 针对来流风速不易直接测量的现状，目前，风电机组普遍将机舱风速默认为来流 风速，对两者不加W区分。然而机舱风速是来流风速受到机组叶轮、机舱、塔筒W及各种环 境因素影响之后由风速计测量得到的，与来流风速存在一定的偏差。在风电机组设计之初， 所有与风速有关的参数设置都是W来流风速为基准的，如果简单地把机舱风速作为来流风 速，给机组的信息必然存在偏差，使得机组的控制能力下降，影响机组的系统性能。 阳〇化]目前，常用的来流风速测量方法是通过支持向量机建模和神经网络建模，建立W风力机旋转角速度、输出功率及奖距角为二次变量，W来流风速为主导变量的风速测量模 型。然而支持向量机建模和神经网络建模存在一些本质的缺陷：支持向量机对大规模训练 样本难W实施，参数不容易调整，随着相关参数的数量增加，计算量急剧增大；神经网络容 易陷入局部极小点、收敛速度慢、结构难W确定。另一方面，两种智能建模方法样本的获取 都是基于风力发电仿真系统得到的，与真实的物理模型有一定差别，W致试实验条件缺乏 现场实际工况的支撑，使得模型的应用受到一定限制。 现有的另一种方法是基于数理机理建模，例如风轮单元流管建模。模型的建立完 全基于风速在叶轮前后变化的物理机理，模型的逻辑推理严密，表达式明确，可W直接对叶 轮后风速进行修正得到来流风速。然而此方法缺少现场实验数据的验证，现场风机运行环 境复杂多变，各种因素对风速交错影响，理论上的计算结果与实际情况并不一致。
技术实现思路
本专利技术提出一种基于风力机的机舱风速的来流风速计算方法及装置，W解决现有 技术中的来流风速计算难度大、精度不高的问题。[000引为了达到上述目的，本专利技术实施例提供一种基于风力机机舱风速的来流风速计算 方法，包括：获取实验风机的来流风速及机舱风速；利用最小二乘线性拟合法，对所述机舱 风速和来流风速进行拟合，生成所述机舱风速和来流风速的关系式；获取待测风机的机舱 风速，并根据所述机舱风速和来流风速的关系式，生成所述待测风机的来流风速。 进一步地，在一实施例中，通过在所述实验风机的主风向处安装激光测风仪测量 得到所述实验风机的来流风速。 进一步地，在一实施例中，通过所述实验风机自带的风速计测量得到所述实验风 机的机舱风速。 进一步地，在一实施例中，所述利用最小二乘线性拟合法，对所述机舱风速和来流 风速进行拟合，包括：获取所述实验风机的一段时间的来流风速数据及机舱风速数据；对 所述来流风速数据及机舱风速数据进行匹配并筛选；对筛选后的数据进行拟合，W均方误 差为拟合函数指标，进行直线拟合，得到机舱风速和来流风速的关系式。 进一步地，在一实施例中，所述利用最小二乘线性拟合法，对所述机舱风速和来流 风速进行拟合，包括风力发电机转速由并网起始一直增加到转速不变所对应的机舱风 速为第一节点，W及由奖距角保持0度不变到开始增大所对应的机舱风速为第二节点，将 风速区间划分为Ξ段；对每段风速区间的数据分别利用最小二乘线性拟合法进行直线拟 合，生成所述机舱风速和来流风速的关系式。 为了达到上述目的，本专利技术实施例还提供一种基于风力机机舱风速的来流风速计 算装置，包括：获取单元，用于获取实验风机的来流风速及机舱风速；拟合单元，用于利用 最小二乘线性拟合法，对所述机舱风速和来流风速进行拟合，生成所述机舱风速和来流风 速的关系式；计算单元，用于获取待测风机的机舱风速，并根据所述机舱风速和来流风速的 关系式，生成所述待测风机的来流风速。 进一步地，在一实施例中，所述获取单元通过在所述实验风机的主风向处安装激 光测风仪测量得到所述实验风机的来流风速。 进一步地，在一实施例中，所述获取单元通过所述实验风机自带的风速计测量得 到所述实验风机的机舱风速。 进一步地，在一实施例中，所述拟合单元还包括：数据获取单元，用于获取所述实 验风机的一段时间的来流风速数据及机舱风速数据；匹配筛选单元，用于对所述来流风速 数据及机舱风速数据进行匹配并筛选；直线拟合单元，用于对筛选后的数据进行拟合，W均 方误差为拟合函数指标，进行直线拟合，得到机舱风速和来流风速的关系式。 进一步地，在一实施例中，所述拟合单元还包括：分段单元，用于W风力发电机转 速由并网起始一直增加到转速不变所对应的机舱风速为第一节点，W及由奖距角保持0度 不变到开始增大所对应的机舱风速为第二节点，将风速区间划分为Ξ段；分段拟合单元，用 于对每段风速区间的数据分别利用最小二乘线性拟合法进行直线拟合，生成所述机舱风速 和来流风速的关系式。 本专利技术提出的基于风力机机舱风速的来流风速计算方法及装置，只需要对试验机 组安装一定精度的设备（例如激光测风仪），对来流风速进行一段时间的测量，即可根据相 应时间段的机舱风速，得到两者的函数关系式。来流风速的有效获取，提高了机组的控制性 能，保证了机组安全高效地运行，增加了机组的发电效益。【附图说明】 为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本 专利技术的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可W根 据运些附图获得其他的附图。 图1为本专利技术实施例的基于风力机机舱风速的来流风速计算方法的流程图； 图2为本专利技术一实施例中的机舱风速与对应来流风速的散点图； 图3为本专利技术一实施例中的发电机转速与奖距角随风速增大的变化曲线图； 图4为本专利技术实施例的基于风力机机舱风速的来流风速计算装置的结构示意图； 图5为本专利技术具体实施例的对机组的整个运行工况区间进行整体线性拟合的拟 合直线示意图； 图6为本专利技术具体实施例的整体拟合误差示意图； 图7为本专利技术具体实施例的对机组划分的Ξ个运行区间分别进行线性拟合的拟 合直线示意图； 图8为本专利技术具体实施例的分段拟合误差示意图； 图9为本专利技术具体实施例的分段拟合与整体拟合通过实测数据得到的验证曲线 图； 图10为本专利技术具体实施例的误差分布图。【具体实施方式】 下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完 整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于 本专利技术中的实施例，本领域普通技本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于风力机机舱风速的来流风速计算方法，其特征在于，所述方法包括：获取实验风机的来流风速及机舱风速；利用最小二乘线性拟合法，对所述机舱风速和来流风速进行拟合，生成所述机舱风速和来流风速的关系式；获取待测风机的机舱风速，并根据所述机舱风速和来流风速的关系式，生成所述待测风机的来流风速。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：刘敬智，宋鹏，白恺，杨伟新，柳玉，张扬帆，刘汉民，刁嘉，
申请(专利权)人：华北电力科学研究院有限责任公司，国家电网公司，国网新源张家口风光储示范电站有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11
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