风力发电机组及其运行控制方法与设备技术

本发明专利技术实施例提供一种风力发电机组及其运行控制方法与设备。所述方法包括：获取本风力发电机组的机舱当前的朝向的数据；根据所述朝向的数据、风电场内各风力发电机组的位置数据和从所述各风力发电机组测得的风况数据对所述本风力发电机组的运行设备执行控制，以提高所述本风力发电机组的发电量。通过根据本风力发电机组的机舱当前的朝向、风电场内各风力发电机组的位置数据和从所述各风力发电机组测得的风况数据对所述本风力发电机组的运行设备提前执行精确的控制策略调整，提高了所述本风力发电机组的发电量。

Wind turbine generator and its operation control method and equipment

The embodiment of the invention provides a wind turbine generator and its operation control method and equipment. The method comprises: acquiring the wind turbine nacelle towards current data; according to the operating data of the equipment position toward the wind data, the wind turbine and wind data from the wind turbine measured on the wind turbine control to power increased the amount of the wind turbine. Implementation of control strategy for precise adjustment of the advance through the operation of equipment according to the position data of the wind turbine nacelle current direction, wind the wind turbine and the wind turbine from the measured wind data of the wind turbine, improve the generating capacity of the wind turbine the.

【技术实现步骤摘要】
风力发电机组及其运行控制方法与设备
本专利技术涉及风力发电技术，尤其涉及一种风力发电机组及其运行控制方法与设备。
技术介绍
随着风力发电机组规模的逐渐扩大以及机组安全保护的日趋完善，提高风力发电机组的发电性能，例如风力发电机的发电量和可利用率，获取最大能源和经济效益，成为风力发电机技术必须面临的问题。在风力发电机组的控制中，对风速的判断是决定风力发电机组控制效果的因素之一。对风速的准确预测，有助于对风力发电机组的控制策略进行完善，取得更为优良的控制效果。目前，风力发电机组的主控系统大多仍然被动地对其检测到的风速变化或风向变化进行控制策略调整及偏航。例如，当本风力发电机组检测到风速变化后，主控系统才开始控制变桨系统进行变桨操作，使得桨叶变桨滞后于风速变化，导致叶轮的转速不稳定，造成一定的发电量损失。再例如，当当本风力发电机组检测到风向变化后，主控系统才开始控制偏航系统进行偏航，使得偏航动作滞后于风向变化，使得在风向变化后叶轮转速明显降低，也造成一定的发电量损失。然而，随着风力发电机组容量的增大，长期运行所造成的发电量损失是不可估量的。因此，在风力发电机组的控制策略中需要对风速值和风向值进行预测，以实现机组的主动变桨和主动偏航。当前对风力发电机组风速和风向的预测主要有三种方式：(1)使用测风塔测到的风速值和风向值。由于测风塔与风机距离较远且测风塔的数量有限，其测到的风速值和风向值只能作为参考，不能作为风力发电机组控制所需的数据。此外，测风塔与各个风力发电机组之间的距离未知，难于准确把握提前控制或偏航的时机。更重要的是，由于测风塔的数量少，在方向上很容易和多个的风力发电机组重合，风的湍流会对风速值和风向值造成较大的影响和偏差。再者，当风电场位于山地时，由于各个风力发电机组的高度均不同，测风塔所测得的风速和风向值更不能作为所有风力发电机组的控制依据。(2)使用天气预报进行风速值预测，但此种预测方式盲目性较强，所预测的风速值很不准确。(3)基于大数据的风速值和风向值预测。这种预测方式需要利用长期运行的历史数据，对历史数据的数据量及质量都有要求，而且只能预测一定的概率，无法反映真实的风速值和风向值。同时，大数据包含了太多的历史数据，对风力发电机组控制而言，其对风速、风向值的预测具有一定程度的滞后性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供一种风力发电机组及其运行控制方法与设备，以自主、提前对风力发电机组的运行设备执行控制，提高风力发电机组的发电量。根据本专利技术的一方面，提供一种风力发电机组的运行控制方法，所述方法包括：获取本风力发电机组的机舱当前的朝向的数据；根据所述朝向的数据、风电场内各风力发电机组的位置数据和从所述各风力发电机组测得的风况数据对所述本风力发电机组的运行设备执行控制，以提高所述本风力发电机组的发电量。可选地，所述风电场内各风力发电机组的位置数据被表达为以所述本风力发电机组极点，以自所述极点预定的角度方向的射线为极轴的极坐标数据。可选地，所述方法还包括：接收从其他风力发电机组测得的风速值和风向值，将所述风电场内各个风力发电机组的极坐标与从各个所述风力发电机组测得的风速值和风向值关联地存储。可选地，所述根据所述朝向的数据、风电场内各风力发电机组的位置数据和从所述各风力发电机组测得的风况数据对所述本风力发电机组的运行设备执行控制的处理包括：选取位置与所述当前的朝向一致的风力发电机组作为当前的前向风机；根据所述前向风机的位置数据、从所述前向风机测得的风速值和/或风向值、以及所述本风力发电机组的运行状态对所述风力发电机组的运行设备执行控制。根据本专利技术的另一方面，提供一种风力发电机组的运行控制设备，所述设备包括：朝向确定单元，用于获取本风力发电机组的机舱当前的朝向的数据；运行控制单元，用于根据所述朝向的数据、风电场内各风力发电机组的位置数据和从所述各风力发电机组测得的风况数据对所述本风力发电机组的运行设备执行控制，以提高所述本风力发电机组的发电量。可选地，所述风电场内各风力发电机组的位置数据被表达为以所述本风力发电机组极点，以自所述极点预定的角度方向的射线为极轴的极坐标数据。可选地，所述设备还包括：参数接收单元，用于接收从其他风力发电机组测得的风速值和风向值；参数存储单元，用于将所述风电场内各个风力发电机组的极坐标与从各个所述风力发电机组测得的风速值和风向值关联地存储。可选地，所述运行控制单元包括：前向风机选取单元，用于选取位置与所述当前的朝向一致的风力发电机组作为当前的前向风机；所述运行控制单元用于根据所述前向风机的位置数据、从所述前向风机测得的风速值和/或风向值、以及所述本风力发电机组的运行状态对所述风力发电机组的运行设备执行控制。根据本专利技术的另一方面，还提供一种包括前述运行控制设备的风力发电机组。根据本专利技术实施例提供的风力发电机组的运行控制方法、使用所述方法的运行控制设备以及风力发电机组，通过根据本风力发电机组的机舱当前的朝向、风电场内各风力发电机组的位置数据和从所述各风力发电机组测得的风况数据对所述本风力发电机组的运行设备提前执行精确的控制策略调整，提高了所述本风力发电机组的发电量。可通过从各风力发电机组实时测得的风况数据进行风况变化预测，同时数据处理量相对低，避免因依赖大量历史数据进行风况变化预测的滞后性、复杂性以及不准确性。此外，其实现无需增加额外硬件检测设备，节省了运营成本。通过前述技术方案，在风力发电机组处于运行状态时，在风速骤变的情况下，还可对风力发电机组执行过速保护，保障了机组的使用寿命。此外，通过前述技术方案，在风力发电机组处于停机状态时，还可提前进行待机启动、偏航对风等，以尽快进入工作状态，有效地提高了所述本风力发电机组的发电量。附图说明图1是示出根据本专利技术的总体构思的风电场智能集群控制系统的示例性拓扑图；图2是示出根据本专利技术的总体构思的在风力发电机组中设置传感器的示例性示意图；图3是示出根据本专利技术的风电场内风力发电机组的极坐标以及生成的虚拟雷达的示意图；图4是示出根据本专利技术的示例性实施例一的风力发电机组的运行控制方法的流程图；图5是示出根据本专利技术的示例性实施例二的风力发电机组的运行控制方法的流程图；图6是示出根据本专利技术的示例性实施例二选取前向风机的示例性示意图；图7是示出步骤S520的示例性处理的示意图；图8是示出根据本专利技术的示例性实施例三的风力发电机组的运行控制方法的流程图；图9是示出根据实施例三的风力发电机组的运行控制方法的处理的示例；图10是示出根据本专利技术的示例性实施例四的风力发电机组的运行控制方法的流程图；图11是示出图10中的步骤S1030的示例性处理的示意图；图12是示出图10中的步骤S1030的另一示例性处理的示意图；图13是示出根据本专利技术的示例性实施例五的风力发电机组的运行控制设备的逻辑框图；图14是示出根据本专利技术的示例性实施例六的风力发电机组的运行控制设备的逻辑框图；图15是示出根据本专利技术的示例性实施例七的风力发电机组的运行控制设备的逻辑框图；图16是示出根据本专利技术的示例性实施例八的风力发电机组的运行控制设备的逻辑框图。具体实施方式本专利技术的基本构思是，在风电场内的风力发电机组之间建立风况数据的分享机制。具体地，通过风电场的中央监控系统从风电场内的风力发电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种风力发电机组的运行控制方法，其特征在于，所述方法包括：获取本风力发电机组的机舱当前的朝向的数据；根据所述朝向的数据、风电场内各风力发电机组的位置数据和从所述各风力发电机组测得的风况数据对所述本风力发电机组的运行设备执行控制，以提高所述本风力发电机组的发电量。

【技术特征摘要】
1.一种风力发电机组的运行控制方法，其特征在于，所述方法包括：获取本风力发电机组的机舱当前的朝向的数据；根据所述朝向的数据、风电场内各风力发电机组的位置数据和从所述各风力发电机组测得的风况数据对所述本风力发电机组的运行设备执行控制，以提高所述本风力发电机组的发电量。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述风电场内各风力发电机组的位置数据被表达为以所述本风力发电机组为极点，以自所述极点预定的角度方向的射线为极轴的极坐标数据。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：接收从其他风力发电机组测得的风速值和风向值，将所述风电场内各个风力发电机组的极坐标与从各个所述风力发电机组测得的风速值和风向值关联地存储。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述朝向的数据、风电场内各风力发电机组的位置数据和从所述各风力发电机组测得的风况数据对所述本风力发电机组的运行设备执行控制的处理包括：选取位置与所述当前的朝向一致的风力发电机组作为当前的前向风机；根据所述前向风机的位置数据、从所述前向风机测得的风速值和/或风向值、以及所述本风力发电机组的运行状态对所述风力发电机组的运行设备执行控制。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述选取位置与所述当前的朝向一致的风力发电机组作为当前的前向风机的处理包括：从所述风电场内其他风力发电机组的位置数据当中选取极坐标角度与本风力发电机组的机舱当前朝向的极坐标角度之间的差在预定角度范围内的位置数据对应的风力发电机组作为所述前向风机。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述选取位置与所述当前的朝向一致的风力发电机组作为当前的前向风机的处理还包括：如果极坐标角度与本风力发电机组的机舱当前朝向的极坐标角度之间的差在预定角度范围内的位置数据对应的风力发电机组的个数多于一个，则选取所述对应的风力发电机组当中与所述本风力发电机组之间的距离最小的风力发电机组作为所述前向风机。7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：接收从所述其他风力发电机组测得的海拔高度值，并且将所述风电场内各个风力发电机组的极坐标与从各个所述风力发电机组测得的海拔高度值、风速值和风向值关联地存储，所述根据风电场内其他风力发电机组的位置数据选取位置与所述当前的朝向一致的风力发电机组作为当前的前向风机的处理包括：从所述风电场内其他风力发电机组的位置数据当中选取满足如下条件的风力发电机组作为所述前向风机：其极坐标角度与本风力发电机组的机舱当前朝向的极坐标角度之间的差在预定角度差范围内，并且海拔高度值与所述本风力发电机组的海拔高度值之间的差在预定高度差范围内。8.根据权利要求4～7中任一项所述的方法，其特征在于，所述根据所述前向风机的位置数据、从所述前向风机测得的风速值和/或风向值、以及所述本风力发电机组的运行状态对所述风力发电机组的运行设备执行控制的处理包括：如果所述本风力发电机组处于运行状态并且所述根据从所述前向风机测得的风向值与之前测得的风向值之间的风向差超出预定的风向差范围，则根据从所述前向风机测得的风速值和风向值、所述前向风机与所述本风力发电机组之间的距离对所述本风力发电机组提前执行偏航控制。9.根据权利要求4～7中任一项所述的方法，其特征在于，所述根据所述前向风机的位置数据、从所述前向风机测得的风速值和/或风向值、以及所述本风力发电机组的运行状态对所述风力发电机组的运行设备执行控制的处理包括：从所述其他风力发电机组当中选取由其测得的风向值变化最大的风力发电机组作为当前的第一预备前向风机；根据所述前向风机和所述第一预备前向风机的风况变化状态确定是否需要进行偏航控制，并且如果确定需要进行偏航控制，则根据从所述第一预备前向风机测得的风速值和风向值对所述本风力发电机组提前执行偏航控制，以使所述本风力发电机组向所述第一预备前向风机检测到的风向偏航。10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述根据所述前向风机和所述第一预备前向风机的风况变化状态确定是否需要进行偏航控制的处理包括：如果从所述前向风机和所述第一预备前向风机测得的风速值均超过预定的第一风速阈值并且从所述前向风机和所述第一预备前向风机测得的风向的变化值均超过预定的风向变化阈值，则确定需要进行偏航控制；如果从所述前向风机和所述第一预备前向风机的任一个测得的风速值未超过所述第一风速阈值，或者从所述前向风机和所述第一预备前向风机的任一个测得的风向的变化值未超过第一风向阈值，则确定不需要进行偏航控制。11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述根据从所述第一预备前向风机测得的风向值对所述本风力发电机组提前执行偏航控制的处理包括：如果所述本风力发电机组处于停机状态，则控制所述本风力发电机组进入待机状态，并返回执行所述获取本风力发电机组的机舱当前的朝向的数据以及根据所述朝向的数据、风电场内各风力发电机组的位置数据和从所述各风力发电机组测得的风况数据对所述本风力发电机组的运行设备执行控制的处理，提前进行对风偏航；如果所述本风力发电机组处于运行状态，则根据所述第一预备前向风机与所述本风力发电机组之间的距离以及从所述第一预备前向风机测得的风速值和风向值对所述本风力发电机组提前执行偏航控制，以使所述本风力发电机组向所述第一预备前向风机检测到的风向偏航。12.根据权利要求4～7中任一项所述的方法，其特征在于，所述根据所述前向风机的位置数据、从所述前向风机测得的风速值和/或风向值、以及所述本风力发电机组的运行状态对所述风力发电机组的运行设备执行控制的处理包括：从所述其他风力发电机组当中选取测得的风速值变化最大的风力发电机组作为当前的第二预备前向风机；根据所述前向风机和所述第一预备前向风机的风速变化状态确定是否需要进行控制，并且如果确定需要进行控制，则根据从所述第二预备前向风机测得的风况数据对所述本风力发电机组执行控制。13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述根据所述前向风机和所述第一预备前向风机的风速变化状态确定是否需要进行控制的处理包括：如果从所述第二预备前向风机测得的风速的变化值超过预定的第一风速变化阈值并且从所述前向风机测得的风速的变化值超过预定的第二风速变化阈值，则确定需要进行控制；如果从所述第二预备前向风机测得的风速的变化值未超过所述第一风速变化阈值或者从所述前向风机测得的风速的变化值未超过所述第二风速变化阈值，则确定不需要进行控制。14.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述根据从所述第二预备前向风机测得的风况数据对所述本风力发电机组执行控制的处理包括：如果从所述第二预备前向风机测得的风速值达到预定的机组切出风速，则根据所述第二预备前向风机的位置数据以及从所述第二预备前向风机测得的风速值准备对所述本风力发电机组执行过速保护控制；如果从所述第二预备前向风机测得的风速值未达到预定的机组切出风速，则根据所述第二预备前向风机与所述本风力发电机组之间的距离以及从所述第二预备前向风机测得的风速值和风向值对所述本风力发电机组提前执行偏航控制和变桨控制。15.根据权利要求12所述的方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：马磊，李庆江，刘世军，
申请(专利权)人：北京天诚同创电气有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11