【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及深海风能资源开发，特别是涉及一种漂浮式风电机组的优化布置结构的协同控制方法。
技术介绍
1、漂浮式风电机组是一种新型的风力发电设备，是深海风能资源开发的重要举措。它通过浮动平台支撑风力发电机组，能够在深海水域安装和运行。相较于传统的基于海床的风电机组，漂浮式风电机组可以在水深较大的区域（通常超过50米）开发风能资源。
2、风电场风机优化布置和风机控制是风电场规划中的关键环节，其布置方案的优劣和风机的高效控制直接影响着风电场的发电量以及风电场的经济性水平。现有浮式风电场的布置结构包括单一漂浮平台布局、等距排列布局、群组布局和线性阵列等。但是现有的风机布置方案仍存在一些问题：1）在风电场区域边界以及该区域风资源确定的情况下，如风机布置数量太少，将会降低该区域风资源的利用率；但如风机布置数量太多、风机间距太小，则会由于风机尾流的影响而降低各单台风机的发电效益，从而降低整个风电场开发的经济性。2）漂浮式风电机组的成本问题严重制约了其商业化进程。以锚泊基础和系泊线组成的系泊/锚固系统为关键部分的子结构和基础占总投入的比例可达1/4以上，甚至超过了风力机设备本身。因此，本专利技术提出一种漂浮式风电机组的优化布置结构的协同控制方法，以解决上述问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种漂浮式风电机组的优化布置结构的协同控制方法，极大降低浮式风电场系泊系统建设成本，同时通过全场风机协同控制，使所有风机调整到当前环境条件下全场风机的最佳运行状态，进而达到风机发电功率
2、为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：一种漂浮式风电机组的优化布置结构的协同控制方法，其特征在于，所述漂浮式风电机组的优化布置结构由多个分区组成，每个所述分区内均包括多个互相连接的凸六边形的蜂巢型单元和用于获取环境信息并进行数据处理的环境监测设备；每个所述蜂巢型单元均包括多个连接锚线、第一三角式风机组合体、通过连接锚线与所述第一三角式风机组合体连接的第一共享锚固点、通过连接锚线与所述第一共享锚固点连接的第二三角式风机组合体、通过连接锚线与所述第二三角式风机组合体连接的第二共享锚固点、通过连接锚线与所述第二共享锚固点连接的第三三角式风机组合体、通过连接锚线与所述第三三角式风机组合体连接的第三共享锚固点；其中，所述第三共享锚固点通过连接锚线与所述第一三角式风机组合体连接，以完成所述凸六边形的蜂巢型单元的连接结构；所述三角式风机组合体由三台风机构成，所述风机上设置有所述环境监测设备，所述风机之间均通过连接锚线连接为三角式结构，3台所述风机分别与不同的共享锚点通过连接锚线连接；所述优化布置结构的协同控制方法包括：
3、确定所述分区的数量、所述分区内所述蜂巢型单元和所述风机的数量；
4、利用所述环境监测设备获取环境信息并进行数据处理，得到综合环境数据；
5、基于所述综合环境数据构建风机性能模型，并利用风机性能模型进行所述风机的参数控制。
6、可选的，所述环境信息包括全局环境数据和分区环境数据，所述全局环境数据包括不同高度和位置的风速风向、风电场整体气温气压、相对湿度和降水量，所述分区环境数据包括各个分区的风速、风向、气温、湿度。
7、可选的，建立模型并进行参数控制，包括：
8、利用所述风机的运行数据构建功率曲线模型，再利用所述功率曲线模型和所述综合环境数据训练机器学习模型，得到所述风机性能模型；
9、利用所述风机性能模型得到整体运行参数和分区运行参数，再利用所述整体运行参数和所述分区运行参数得到各个分区风机的最佳运行参数；
10、基于所述最佳运行参数生成控制指令，利用风机控制系统执行所述控制指令，以进行所述风机的参数控制。
11、可选的，利用所述风机的运行数据构建功率曲线模型，包括：
12、收集所述风机在不同环境条件下的发电功率、转速、偏航角和桨距角，得到历史运行数据；
13、基于所述风机的标准功率曲线以及功率输出与风速的关系构建非线性函数，再利用所述历史运行数据对所述非线性函数进行拟合，得到模型参数；
14、基于所述模型参数，利用元线性回归、支持向量回归或神经网络来构建功率曲线模型。
15、可选的，利用所述功率曲线模型和处理后的环境数据训练机器学习模型，得到风机性能模型，包括：
16、设定以各风机发电功率和载荷为变量的目标函数，并基于所述功率曲线模型选择优化算法；
17、利用处理后的环境数据、目标函数和优化算法进行机器学习，得到用于计算风电场的整体运行参数和分区运行参数的风机性能模型；
18、利用交叉验证方法测试所述风机性能模型的准确性，并分析所述风机性能模型的输出结果与实际数据的模型差值，基于所述模型差值实时调整模型结构和模型参数。
19、可选的，利用所述整体运行参数和所述分区运行参数得到各个分区风机的最佳运行参数，包括：
20、建立协调机制，使所述整体运行参数和所述分区运行参数中的参数状态保持一致；
21、计算所述整体运行参数和各个所述分区运行参数的参数差值并设定调整阈值，将参数差值小于所述调整阈值的所述分区进行统一计算，得到各个所述分区统一的最佳运行参数；
22、当存在参数差值大于等于所述调整阈值的所述分区时，将参数差值大于等于所述调整阈值的所述分区标记为独立分区，并将所述独立分区的分区运行参数设置为所述独立分区的最佳运行参数；所述最佳运行参数包括桨距角、偏航角、转速和发电机输出功率。
23、可选的，基于所述最佳运行参数生成控制指令，利用风机控制系统执行所述控制指令，以进行风机的控制，包括：
24、基于所述最佳运行参数生成控制指令，并根据所述风机的操作安全范围对所述控制指令进行安全性验证；所述控制指令包括桨距角调整指令、偏航角调整指令、转速设置指令和功率输出指令；
25、利用风机控制系统中的通讯协议将所述控制指令发送到执行机构，生成执行指令；
26、根据得到的所述最佳运行参数调整所述执行指令，实现所述风机的自动化控制。
27、可选的，在实现风机的自动化控制后，还包括：
28、利用传感器实时监测所述风机的运行状态得到实时运行参数；
29、将所述实时运行参数与所述最佳运行参数进行实时对比，并将对比结果实时反馈到所述风机控制系统中；
30、根据反馈结果进行异常检测和故障处理，并记录所述风机控制系统的操作数据。
31、本专利技术通过提供一种漂浮式风电机组的优化布置结构的协同控制方法，具有以下技术效果：
32、1、本专利技术漂浮式风电机组的总体布置方案为基于凸六边形的蜂巢构型，是由六条边和六个钝角组成的多边形，具有一种独特的平衡性。本专利技术通过这种优化布置结构，能够达到：
33、1）稳定性：凸六边形的稳定性来自于本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种漂浮式风电机组的优化布置结构的协同控制方法，其特征在于，所述漂浮式风电机组的优化布置结构由多个分区组成，每个所述分区内均包括多个互相连接的凸六边形的蜂巢型单元和用于获取环境信息并进行数据处理的环境监测设备；每个所述蜂巢型单元均包括多个连接锚线、第一三角式风机组合体、通过连接锚线与所述第一三角式风机组合体连接的第一共享锚固点、通过连接锚线与所述第一共享锚固点连接的第二三角式风机组合体、通过连接锚线与所述第二三角式风机组合体连接的第二共享锚固点、通过连接锚线与所述第二共享锚固点连接的第三三角式风机组合体、通过连接锚线与所述第三三角式风机组合体连接的第三共享锚固点；其中，所述第三共享锚固点通过连接锚线与所述第一三角式风机组合体连接，以完成所述凸六边形的蜂巢型单元的连接结构；所述三角式风机组合体由三台风机构成，所述风机上设置有所述环境监测设备，所述风机之间均通过连接锚线连接为三角式风机组合体结构，3台所述风机分别与不同的共享锚点通过连接锚线连接；所述优化布置结构的协同控制方法包括：
2.根据权利要求1所述的一种漂浮式风电机组的优化布置结构的协同控制方法，其特征在于，所
3.根据权利要求2所述的一种漂浮式风电机组的优化布置结构的协同控制方法，其特征在于，基于所述综合环境数据构建风机性能模型，并利用风机性能模型进行所述风机的参数控制，包括：
4.根据权利要求3所述的一种漂浮式风电机组的优化布置结构的协同控制方法，其特征在于，利用所述风机的运行数据构建功率曲线模型，包括：
5.根据权利要求4所述的一种漂浮式风电机组的优化布置结构的协同控制方法，其特征在于，利用所述功率曲线模型和处理后的环境数据训练机器学习模型，得到风机性能模型，包括：
6.根据权利要求5所述的一种漂浮式风电机组的优化布置结构的协同控制方法，其特征在于，利用所述整体运行参数和所述分区运行参数得到各个分区风机的最佳运行参数，包括：
7.根据权利要求6所述的一种漂浮式风电机组的优化布置结构的协同控制方法，其特征在于，基于所述最佳运行参数生成控制指令，利用风机控制系统执行所述控制指令，以进行风机的控制，包括：
8.根据权利要求7所述的一种漂浮式风电机组的优化布置结构的协同控制方法，其特征在于，在实现风机的自动化控制后，还包括：
...【技术特征摘要】
1.一种漂浮式风电机组的优化布置结构的协同控制方法，其特征在于，所述漂浮式风电机组的优化布置结构由多个分区组成，每个所述分区内均包括多个互相连接的凸六边形的蜂巢型单元和用于获取环境信息并进行数据处理的环境监测设备；每个所述蜂巢型单元均包括多个连接锚线、第一三角式风机组合体、通过连接锚线与所述第一三角式风机组合体连接的第一共享锚固点、通过连接锚线与所述第一共享锚固点连接的第二三角式风机组合体、通过连接锚线与所述第二三角式风机组合体连接的第二共享锚固点、通过连接锚线与所述第二共享锚固点连接的第三三角式风机组合体、通过连接锚线与所述第三三角式风机组合体连接的第三共享锚固点；其中，所述第三共享锚固点通过连接锚线与所述第一三角式风机组合体连接，以完成所述凸六边形的蜂巢型单元的连接结构；所述三角式风机组合体由三台风机构成，所述风机上设置有所述环境监测设备，所述风机之间均通过连接锚线连接为三角式风机组合体结构，3台所述风机分别与不同的共享锚点通过连接锚线连接；所述优化布置结构的协同控制方法包括：
2.根据权利要求1所述的一种漂浮式风电机组的优化布置结构的协同控制方法，其特征在于，所述环境信息包括全局环境数据和分区环境数据，所述全局环境数据包括不同高度和位置的风速、风向、风电场...
【专利技术属性】
技术研发人员：李东升，李炜，乔厚，熊根，祝周杰，于珂，高祎凡，于炎成，姜涛，黄杰忠，邹大成，颜楚人，高严培，
申请(专利权)人：中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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