风电风机偏航偏差辨识方法、纠偏方法、电子设备和介质技术

本发明专利技术提供一种风电风机偏航偏差辨识方法、纠偏方法、电子设备和介质，属于风电风机控制技术领域，其可至少解决现有的偏航偏差不准的问题。本发明专利技术实施例的包括以下过程：获取历史数据序列；以预设的风速区间为轴、对历史数据序列进行第一次聚类处理；在每个风速区间内，以预设的偏航误差区间为轴、对历史数据序列进行第二次聚类处理；对偏航误差区间内聚类的风电机组输出功率P进行评估计算，依据评估计算的结果选择一个偏航误差区间作为静态偏差值的估计区间；基于估计区间内的风向标测量的偏航误差θ计算出静态偏差值的估计值，静态偏差值的估计值作为偏航偏差辨识结果用于当前风电风机进行纠偏控制。前风电风机进行纠偏控制。前风电风机进行纠偏控制。

【技术实现步骤摘要】
风电风机偏航偏差辨识方法、纠偏方法、电子设备和介质


[0001]本专利技术属于风电风机控制
，具体涉及一种风电风机偏航偏差辨识方法、纠偏方法、电子设备和介质。

技术介绍

[0002]风电具备清洁、可再生、对环境污染小等特点，目前市场风电机组装机容量可观，风电市场已经实现平价上网的装机要求，基于此背景，对风电机组的技术需求由粗狂性开发转向精益化设计。风电机组在控制技术上必须走加快技术更新，以技术更新提高风机发现效率，降低度电成本的道路。
[0003]目前风机控制技术更新提高风机风能利用率方向，正是热点所在。
[0004]偏航误差的定义为：风向与机舱轴线之间的夹角，风机风向标的零度基准与机舱轴线在安装工艺上是要求重合的，当风向标测量精准无误时，风向标测量的物理量就是偏航误差。但是由于风电机组运行环境影响、长期运行且未检定影响、风轮旋转导致尾流的影响等原因，风向标往往存在测量误差。在风向标测得的偏航误差与真实的偏航误差存在较大差异时，将产生测量误差。偏航误差的纠正对发电量提升意义重大，技术经济效益显著。
[0005]现有偏航控制的技术有：
[0006]1.基于成本目的，大量机组利用安装在机舱尾部的风向仪作为偏航控制的输入信号。
[0007]2.基于实验为目的，少量机组会加装机舱式激光测风仪进行偏航偏差校正。
[0008]现有技术存在问题：
[0009]1.风向仪作为偏航控制的输入信号，风向仪所获得的偏航误差容易在安装误差，设备使用中老化偏移、尾流等影响造成测量偏差。这种偏差会的存在对于不同个体机组，具有不确定性。偏航存在偏差后，会对发电量造成影响，降低风机风能利用率，同时会增加风机载荷，对机组不利。这个偏差会导致风机发电量降低，风机度电成本增加。
[0010]2.激光测风仪可以纠正偏航偏差，但设备昂贵，单台数十万元，需要安装施工，这是走的测量路线，与风机平价上网，风电普遍降成本路线冲突。
[0011]为了实现低成本的的实现精准的偏航偏差值的获取，CN110761947B专利提出了一种偏航校准方法，该偏航校准方法提出了基于风资源分布坐标图然后建立风向
‑
风速
‑
偏航误差校准值表的查表法的技术手段。
[0012]该方法是依赖风资源的校准方法，其中，风资源的分布受、环境变化、气候变化、季节变化影响较大，因此该标准表中的值的适用性无法保障。
[0013]同时，该方法采用的是风向维度和风速维度观测，其中，风速作为子维度获得拟合功率曲线，然后采用曲线对比获得夹角，基于夹角从而标定出偏航误差校准值。该方法没有引入风向仪的历史的偏航误差作为观测维度，其本质是一种单一的采用风速和功率关系评估偏航误差的方法，无法与风向仪的历史的偏航误差建立物理关系，因此，其校准的准确率较低。

技术实现思路

[0014]本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种风电风机偏航偏差辨识方法、纠偏方法、电子设备和介质。
[0015]本专利技术的一个方面提供一种风电风机偏航偏差辨识方法，
[0016]包括以下步骤：
[0017]S1.获取风电风机运行的历史数据序列；
[0018]S2.以预设的风速区间为轴、对所述历史数据序列进行第一次聚类处理；
[0019]S3.在每个风速区间内，以预设的偏航误差区间为轴、对所述历史数据序列进行第二次聚类处理；
[0020]S4.对偏航误差区间内聚类的风电机组输出功率P进行评估计算，依据评估计算的结果选择一个偏航误差区间作为静态偏差值的估计区间；
[0021]S5.基于估计区间内的风向标测量的偏航误差θ计算出静态偏差值的估计值，静态偏差值的估计值作为偏航偏差辨识结果用于当前风电风机进行纠偏控制。
[0022]可选的，所述的风电风机偏航偏差辨识方法，
[0023]S1具体为：
[0024]获取风电风机运行的多个至少包括风电机组输出功率P、风速v、风向标输出的偏航误差θ的历史数据序列；
[0025]S2具体为：
[0026]以预设的风速区间为轴，依据风速v、将风速v所对应的风电机组输出功率P、风向标测量的偏航误差θ进行第一次聚类到预设的n个风速区间内；
[0027]S3具体为：
[0028]风速区间作为父区间，在每个风速区间内：
[0029]以预设的偏航误差区间为轴，依据风向标测量的偏航误差θ，将风向标测量的偏航误差θ所对应的风电机组输出功率P聚类到预设的k个偏航误差区间内；
[0030]S4具体为：
[0031]偏航误差区间作为子区间，在每个偏航误差区间内：评估计算每个偏航误差区间内的风电机组输出功率P的平均值，将该平均值作为衡量此偏航误差区间的功率指标；
[0032]评估计算每个风速区间的相同偏航误差区间的功率性能指标的求和值，获得k个求和值；
[0033]标记最大求和值所对应偏航误差区间作为静态偏差值的估计区间；
[0034]S5具体为：取所述估计区间内风向标输出的偏航误差θ的平均值作为静态偏差值的估计值θ
e
；静态偏差值的估计值θ
e
作为偏航偏差辨识结果用于当前风电风机进行纠偏控制。
[0035]可选的，所述历史数据序列为被筛除后的序列，所述历史数据序列被筛除的过程包括以下步骤：
[0036]S01.获得多个至少包括叶片桨距角β、风轮转速ω、风电机组输出功率P、风速v、风向标输出的偏航误差θ的源序列，
[0037]S02.若所述源序列符合以下任意之一条件，则执行筛除处理；
[0038]条件1：风电机组输出功率P为0的源序列，
[0039]条件2：风电机组工作在非正常状态下的源序列，
[0040]条件3：叶片桨距角不为0
°
的源序列，
[0041]条件4：叶尖速比λ未在第一预设筛选区间内的源序列，叶尖速比λ计算如下式，λ＝ω*R/v，R为风轮半径，
[0042]条件5：风速v未在第二预设筛选区间的源序列，第一预设筛选区间为本风电风机的最优发电风速段。
[0043]可选的，多个历史数据序列为当前风电风机偏航偏差辨识时刻前X分钟的序列。
[0044]可选的，多个历史数据序列获取于风机就地PLC中记录的日志数据或者风机运行过程传输到后台保存在SCADA的数据。
[0045]可选的，k个偏航误差区间基于偏航控制策略准许动作区间被划分k份而形成。
[0046]可选的，n个风速区间基于本风电风机的最优发电风速段被划分n份而形成。
[0047]本专利技术的另一个方面提供一种风电风机纠偏方法，包括以下步骤：
[0048]SJP1.风电风机的风机控制器获取静态偏差值的估计值θ
e
；
[0049]SJP2.风电风机的风机控制器依据静态偏差值的估计值θ
e
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.风电风机偏航偏差辨识方法，其特征在于，包括以下步骤：S1.获取风电风机运行的历史数据序列；S2.以预设的风速区间为轴、对所述历史数据序列进行第一次聚类处理；S3.在每个风速区间内，以预设的偏航误差区间为轴、对所述历史数据序列进行第二次聚类处理；S4.对偏航误差区间内聚类的风电机组输出功率P进行评估计算，依据评估计算的结果选择一个偏航误差区间作为静态偏差值的估计区间；S5.基于估计区间内的风向标测量的偏航误差θ计算出静态偏差值的估计值，静态偏差值的估计值作为偏航偏差辨识结果用于当前风电风机进行纠偏控制。2.根据权利要求1所述的风电风机偏航偏差辨识方法，其特征在于，S1具体为：获取风电风机运行的多个至少包括风电机组输出功率P、风速v、风向标输出的偏航误差θ的历史数据序列；S2具体为：以预设的风速区间为轴，依据风速v、将风速v所对应的风电机组输出功率P、风向标测量的偏航误差θ进行第一次聚类到预设的n个风速区间内；S3具体为：风速区间作为父区间，在每个风速区间内：以预设的偏航误差区间为轴，依据风向标测量的偏航误差θ，将风向标测量的偏航误差θ所对应的风电机组输出功率P聚类到预设的k个偏航误差区间内；S4具体为：偏航误差区间作为子区间，在每个偏航误差区间内：评估计算每个偏航误差区间内的风电机组输出功率P的平均值，将该平均值作为衡量此偏航误差区间的功率指标；评估计算每个风速区间的相同偏航误差区间的功率性能指标的求和值，获得k个求和值；标记最大求和值所对应偏航误差区间作为静态偏差值的估计区间；S5具体为：取所述估计区间内风向标输出的偏航误差θ的平均值作为静态偏差值的估计值θ
e
；静态偏差值的估计值θ
e
作为偏航偏差辨识结果用于当前风电风机进行纠偏控制。3.根据权利要求1或2所述的风电风机偏航偏差辨识方法，其特征在于，所述历史数据序列为被筛除后的序列；所述历史数据序列被筛除的过程包括以下步骤：S01.获得多个至少包括叶片桨距角β、风轮转速ω、风电机组输出功率P、风速v、风向标输出的偏航误差θ的源序列，S02.若所述源序列符合以下任意之一条件，则执行筛除处理；条件1：风电机组...

【专利技术属性】
技术研发人员：岳红轩，杨政厚，张琪，陈卓，杜洋，周峰，陈兆圣，陈志文，韩健，
申请(专利权)人：北京华能新锐控制技术有限公司，
类型：发明
国别省市：