风电机组偏航控制方法及系统技术方案

本发明专利技术的实施例提供了一种风电机组偏航控制方法及系统，涉及风力发电机领域。旨在减小风电场尾流对风电机组的影响。风电机组偏航控制方法包括获取风电机组第一时刻的第一尾流转向角；获取风电机组第二时刻的第二尾流转向角；根据第一尾流转向角以及第二尾流转向角，得到偏差阈值；根据偏差阈值，对风电机组的偏航进行控制；其中，第一时刻为当前时刻，第二时刻在第一时刻之前。风电机组偏航控制系统包括控制器以及风电机组：控制器用于执行风电机组偏航控制方法。通过比较前后两次尾流转向角的变化幅度，强制启动偏航，能够提高偏航执行的灵敏度，确保风电机组能够远离尾流，减小风电场尾流对风电机组的影响，提高发电量，降低机组疲劳载荷。机组疲劳载荷。机组疲劳载荷。

【技术实现步骤摘要】
风电机组偏航控制方法及系统


[0001]本专利技术涉及风力发电机领域，具体而言，涉及一种风电机组偏航控制方法及系统。

技术介绍

[0002]风电装机不断增长，但挑战依然存在。其中一个重大挑战就是需要尽量减少风电场内的尾流效应。尾流效应指的是风电机组风轮后方下风向区域风速衰减、湍流强度增加的现象。上游风电机组的尾流会严重影响到下游风电机组的性能表现，尾流效应导致的功率损失可达到未受干扰上游风电机组发电功率的10
‑
20％。
[0003]减小尾流影响的最根本方法是对风电机组的整体排布进行规划，避免风电机组的相互影响。但是，尾流的影响广，风资源区域紧张，以及国土资源等因素，部分风力机之间的间距不可避免的被大大缩短，尾流影响加剧。在风场的实际运行中，风电机组进行主动控制减小尾流影响更有效。常见方法可分为两类：一是通过变桨距等方法控制，提高尾流中剩余的风能；二是通过上游风电机组偏航，使尾流发生偏移，提升下游风电机组的输出功率。通过偏航调整风电机组风向，改变尾流发展形势，被认为是最具潜力的风电场尾流优化方法之一。
[0004]目前大部分技术都关注于采用何种方法能更好的计算出风电机组的尾流转向角(机头偏离实际风向的夹角)，并未考虑尾流转向角在风电机组侧是否可以按照预设的期望执行。
[0005]现有偏航控制策略，存在尾流转向角无法执行的问题，即风电机组侧叠加偏航转向角后的偏航误差角小于偏航阈值，偏航不启动，那么风电机组就可能长时间处于尾流影响区域。
[0006]风电机组长期运行在尾流影响区域不但会显著降低风电机组的发电效率，同时湍流强度也会明显上升，风机入流稳定性下降，引起风电机组叶片、塔筒等主要零部件疲劳载荷的增加，加大了机械损伤的风险，降低风电机组稳定性和疲劳寿命。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的包括，例如，提供了一种风电机组偏航控制方法，其能够减小风电场尾流对风电机组的影响。
[0008]本专利技术的目的还包括，提供了一种风电机组偏航控制系统，其能够减小风电场尾流对风电机组的影响。
[0009]本专利技术的实施例可以这样实现：
[0010]本专利技术的实施例提供了一种风电机组偏航控制方法，包括：
[0011]获取风电机组第一时刻的第一尾流转向角；
[0012]获取风电机组第二时刻的第二尾流转向角；
[0013]根据所述第一尾流转向角以及所述第二尾流转向角，得到偏差阈值；
[0014]根据所述偏差阈值，对风电机组的偏航进行控制；
[0015]其中，所述第一时刻为当前时刻，所述第二时刻在所述第一时刻之前。
[0016]另外，本专利技术的实施例提供的风电机组偏航控制方法还可以具有如下附加的技术特征：
[0017]可选地，所述获取风电机组第一时刻的第一尾流转向角的步骤包括：
[0018]获取风电机组第一时刻的第一风向；根据所述第一风向，得到所述第一尾流转向角。
[0019]可选地，所述获取风电机组第一时刻的第一尾流转向角的步骤之后，所述风电机组偏航控制方法包括：
[0020]根据所述第一尾流转向角，得到叠加所述第一尾流转向角的偏航误差；
[0021]根据所述偏航误差以及偏航阈值，对风电机组的偏航进行控制。
[0022]可选地，所述根据所述第一尾流转向角，得到叠加所述第一尾流转向角后的偏航误差的步骤包括：
[0023]依据公式：θ
new
＝θ
‑
γ得到所述偏航误差；
[0024]式中，θ
new
为叠加第一尾流转向角的偏航误差，θ为叠加前的偏航误差，γ为第一尾流转向角。
[0025]可选地，所述根据所述偏航误差以及偏航阈值，对风电机组的偏航进行控制的步骤包括：
[0026]若|θ
new
|≥θ
max
，则进行偏航动作，直到θ
new
过零，偏航停止；
[0027]若|θ
new
|<θ
max
，则根据所述第一尾流转向角以及所述第二尾流转向角，得到偏差阈值；根据所述偏差阈值，对风电机组的偏航进行控制；
[0028]式中，θ
max
为偏航阈值。
[0029]可选地，所述偏航阈值的取值范围：15
°‑
20
°
。
[0030]可选地，所述根据所述第一尾流转向角以及所述第二尾流转向角，得到偏差阈值；根据所述偏差阈值，对风电机组的偏航进行控制的步骤包括：
[0031]若|γ
‑
γ
prv
|≥H，执行偏航控制，直到θ
new
过零，偏航停止；
[0032]若|γ
‑
γ
prv
|<H，不执行偏航；
[0033]式中，γ
prv
为第二尾流转向角，H为偏差阈值。
[0034]可选地，所述偏差阈值的取值范围：5
°‑
10
°
。
[0035]可选地，所述获取风电机组第二时刻的第二尾流转向角的步骤包括：
[0036]获取风电机组第二时刻的第二风向；根据所述第二风向，得到所述第二尾流转向角。
[0037]本专利技术的实施例还提供了一种风电机组偏航控制系统，所述风电机组偏航控制系统包括控制器以及风电机组：所述控制器与所述风电机组通信；所述控制器用于执行风电机组偏航控制方法。
[0038]本专利技术实施例的风电机组偏航控制方法及系统的有益效果包括，例如：
[0039]风电机组偏航控制方法，包括获取风电机组第一时刻的第一尾流转向角；获取风电机组第二时刻的第二尾流转向角；根据第一尾流转向角以及第二尾流转向角，得到偏差阈值；根据偏差阈值，对风电机组的偏航进行控制；其中，第一时刻为当前时刻，第二时刻在第一时刻之前。风电机组的偏航控制能否准确实施是极其重要的一步，为了避免风电机组
的尾流转向角无法执行的情况，通过比较前后两次尾流转向角的变化幅度，强制启动偏航，能够提高风电机组执行偏航的灵敏度，确保风电机组能够远离尾流，减小风电场尾流对风电机组的影响，提高发电量，降低机组疲劳载荷。
[0040]风电机组偏航控制系统包括控制器以及风电机组：控制器与风电机组通信；控制器用于执行风电机组偏航控制方法。通过比较前后两次尾流转向角的变化幅度，强制启动偏航，能够提高风电机组执行偏航的灵敏度，减小风电场尾流对风电机组的影响。
附图说明
[0041]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0042]图1为本专利技术实施例提供本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种风电机组偏航控制方法，其特征在于，包括：获取风电机组第一时刻的第一尾流转向角；获取风电机组第二时刻的第二尾流转向角；根据所述第一尾流转向角以及所述第二尾流转向角，得到偏差阈值；根据所述偏差阈值，对风电机组的偏航进行控制；其中，所述第一时刻为当前时刻，所述第二时刻在所述第一时刻之前。2.根据权利要求1所述的风电机组偏航控制方法，其特征在于，所述获取风电机组第一时刻的第一尾流转向角的步骤包括：获取风电机组第一时刻的第一风向；根据所述第一风向，得到所述第一尾流转向角。3.根据权利要求2所述的风电机组偏航控制方法，其特征在于，所述获取风电机组第一时刻的第一尾流转向角的步骤之后，所述风电机组偏航控制方法包括：根据所述第一尾流转向角，得到叠加所述第一尾流转向角的偏航误差；根据所述偏航误差以及偏航阈值，对风电机组的偏航进行控制。4.根据权利要求3所述的风电机组偏航控制方法，其特征在于，所述根据所述第一尾流转向角，得到叠加所述第一尾流转向角后的偏航误差的步骤包括：依据公式：θ
new
＝θ
‑
γ得到所述偏航误差；式中，θ
new
为叠加第一尾流转向角的偏航误差，θ为叠加前的偏航误差，γ为第一尾流转向角。5.根据权利要求4所述的风电机组偏航控制方法，其特征在于，所述根据所述偏航误差以及偏航阈值，对风电机组的偏航进行控制的步骤包括：若|θ
new
|≥θ
max
，则进行偏航动作，直到θ
new
过零，偏航停止；若|θ
new
|<θ
max

【专利技术属性】
技术研发人员：官艳凤，张硕望，赵巧红，黄凌翔，谭诤，
申请(专利权)人：哈电风能有限公司，
类型：发明
国别省市：