本發(fā)明涉及風(fēng)力發(fā)電，具體而言涉及一種風(fēng)電場偏航控制方法、設(shè)備及存儲介質(zhì)。

背景技術(shù)：

1、作為清潔可再生能源，風(fēng)能在我國的能源結(jié)構(gòu)中占據(jù)越來越重要的地位。目前我國的優(yōu)質(zhì)風(fēng)資源越來越緊缺，風(fēng)電場越來越集中化。這導(dǎo)致風(fēng)力發(fā)電機(jī)的尾流效應(yīng)對下游機(jī)組的影響越來越大。為解決這個問題，一種用于尾流控制的風(fēng)力發(fā)電機(jī)偏航技術(shù)被應(yīng)用到風(fēng)電場中，使尾流遠(yuǎn)離下游風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉輪，從而增加全場的發(fā)電量。然而，這會帶來額外的問題。環(huán)境中的風(fēng)向總是在時刻變化。例如，當(dāng)下游風(fēng)機(jī)位于上游風(fēng)機(jī)的左側(cè)，上游風(fēng)機(jī)會控制尾流向右偏轉(zhuǎn)來避開下游風(fēng)機(jī)。如果此時的風(fēng)向發(fā)生了微小改變但卻改變了在上下游風(fēng)機(jī)的左右關(guān)系，上游風(fēng)機(jī)需要控制尾流從向右側(cè)偏轉(zhuǎn)改為向左側(cè)偏轉(zhuǎn)，導(dǎo)致上游風(fēng)機(jī)的偏航距離增加。這增加了機(jī)組偏航疲勞，并可能降低機(jī)組壽命。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題而提出一種風(fēng)電場偏航控制方法、設(shè)備及存儲介質(zhì)。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，第一方面，本發(fā)明提出一種風(fēng)電場偏航控制方法，包括：

3、s1、獲取風(fēng)電場中所有風(fēng)電機(jī)組的機(jī)組信息并確定尾流模型；

4、s2、實(shí)時采集風(fēng)電場的風(fēng)速風(fēng)向信息；

5、s3、根據(jù)初始時刻采集的風(fēng)速風(fēng)向信息，使風(fēng)電場的所有風(fēng)電機(jī)組采取對風(fēng)策略，此時不考慮尾流效應(yīng)對風(fēng)電機(jī)組的影響；

6、s4、基于實(shí)時采集的風(fēng)速風(fēng)向信息，監(jiān)控風(fēng)向變化情況，當(dāng)風(fēng)向變化超過預(yù)先設(shè)定的閾值時，確定使風(fēng)電機(jī)組再次對風(fēng)的偏航距離最短的偏航路徑；

7、s5、確定風(fēng)電機(jī)組的最大偏航范圍，并結(jié)合上述再次對風(fēng)的最短偏航路徑，確定偏航約束范圍；

8、s6、在上述偏航約束范圍內(nèi)，以風(fēng)電場整體發(fā)電量最優(yōu)為目標(biāo)，根據(jù)上述機(jī)組信息和風(fēng)速風(fēng)向信息，通過尾流模型，得出風(fēng)電場各風(fēng)電機(jī)組的偏航序列；

9、s7、根據(jù)上述各風(fēng)電機(jī)組的偏航序列，對每臺風(fēng)電機(jī)組執(zhí)行偏航動作，并記錄當(dāng)前偏航動作時的風(fēng)速風(fēng)向信息；

10、s8、返回步驟s4并執(zhí)行后續(xù)步驟。

11、進(jìn)一步地，所述步驟s5具體包括：

12、s51、根據(jù)步驟s1的尾流模型的適用范圍確定風(fēng)電機(jī)組的最大偏航范圍(-α,+α)；

13、s52、結(jié)合再次對風(fēng)的最短偏航路徑，確定實(shí)際偏轉(zhuǎn)距離較小的偏航約束范圍(0,+α)或(-α,0)；

14、s53、選擇0°約束的替代角度β，得到適度擴(kuò)大的最終偏航約束范圍(-β,+α)或(-α,β)。

15、進(jìn)一步地，所述步驟s6具體包括：

16、s61、根據(jù)風(fēng)速、風(fēng)向和各風(fēng)電機(jī)組位置坐標(biāo)(xi,yi)，通過尾流模型，計算每臺風(fēng)電機(jī)組的來流風(fēng)速ui；

17、s62、根據(jù)每臺風(fēng)電機(jī)組的偏航角γi，得到每臺風(fēng)電機(jī)組來流風(fēng)速垂直于葉輪平面的分量uicosγi；

18、s63、根據(jù)已知的風(fēng)電機(jī)組的風(fēng)速-發(fā)電功率曲線pi(uicosγi)，得到每臺風(fēng)電機(jī)組的發(fā)電功率，進(jìn)而求和得到風(fēng)電場總功率p，從而得到風(fēng)電場總功率p與各風(fēng)電機(jī)組偏航角(γ1,γ2,γ3,…,γn)之間的關(guān)系；

19、s64、基于上述風(fēng)電場總功率p與各風(fēng)電機(jī)組偏航角(γ1,γ2,γ3,…,γn)之間的關(guān)系和最終偏航約束范圍(-β,+α)或(-α,β)，得到風(fēng)電場總功率最大的風(fēng)電場機(jī)組偏航序列。

20、進(jìn)一步地，所述步驟s1的機(jī)組信息包括機(jī)組位置坐標(biāo)、葉輪直徑、功率曲線、推力系數(shù)曲線、運(yùn)行狀態(tài)、最大偏航角、切入速度、切出速度、尾流寬度增長率、湍流強(qiáng)度、空氣密度。

21、進(jìn)一步地，所述步驟s6的尾流模型包括尾流衰減模型、尾流偏移模型、尾流疊加模型。

22、進(jìn)一步地，α的范圍設(shè)定為20°至30°，β的范圍設(shè)定為1°至8°。

23、第二方面，本發(fā)明提供一種風(fēng)電場偏航控制設(shè)備，包括處理器和存儲有程序指令的存儲器，所述處理器被配置為在執(zhí)行所述程序指令時，執(zhí)行上述風(fēng)電場偏航控制方法。

24、第三方面，本發(fā)明提供一種可讀存儲介質(zhì)，所述可讀存儲介質(zhì)上存儲有程序指令，所述程序指令被處理器執(zhí)行時實(shí)現(xiàn)上述風(fēng)電場偏航控制方法。

25、本發(fā)明在初始時刻不考慮尾流影響而使風(fēng)電場的所有風(fēng)電機(jī)組采取對風(fēng)策略，便于在后續(xù)步驟中實(shí)施約束條件自適應(yīng)的偏航優(yōu)化；當(dāng)風(fēng)向改變達(dá)到閾值時，以使葉輪以最短路徑達(dá)到再次對風(fēng)的偏航路徑為基礎(chǔ)，限制上游機(jī)組的偏航角度不會大幅度超出再次對風(fēng)位置(0°偏航角位置)，能夠顯著降低機(jī)組偏航角隨風(fēng)向劇烈變化的程度，從而降低機(jī)組偏航疲勞載荷，提高機(jī)組的可靠性和耐用性。

技術(shù)特征：

1.一種風(fēng)電場偏航控制方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)電場偏航控制方法，其特征在于，所述步驟s5具體包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)電場偏航控制方法，其特征在于，所述步驟s6具體包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)電場偏航控制方法，其特征在于，所述步驟s1的機(jī)組信息包括機(jī)組位置坐標(biāo)、葉輪直徑、功率曲線、推力系數(shù)曲線、運(yùn)行狀態(tài)、最大偏航角、切入速度、切出速度、尾流寬度增長率、湍流強(qiáng)度、空氣密度。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)電場偏航控制方法，其特征在于，所述步驟s6的尾流模型包括尾流衰減模型、尾流偏移模型、尾流疊加模型。

6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的風(fēng)電場偏航控制方法，其特征在于，α的范圍設(shè)定為20°至30°，β的范圍設(shè)定為1°至8°。

7.一種風(fēng)電場偏航控制設(shè)備，其特征在于，包括處理器和存儲有程序指令的存儲器，所述處理器被配置為在執(zhí)行所述程序指令時，執(zhí)行如權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的風(fēng)電場偏航控制方法。

8.一種可讀存儲介質(zhì)，其特征在于，所述可讀存儲介質(zhì)上存儲有程序指令，所述程序指令被處理器執(zhí)行時實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的風(fēng)電場偏航控制方法。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種風(fēng)電場偏航控制方法、設(shè)備及存儲介質(zhì)，該方法包括：獲取風(fēng)電場中的機(jī)組信息并確定尾流模型；實(shí)時采集風(fēng)速風(fēng)向信息；使所有風(fēng)電機(jī)組采取對風(fēng)策略；當(dāng)風(fēng)向變化超過預(yù)先設(shè)定的閾值時，確定使風(fēng)電機(jī)組再次對風(fēng)的偏航距離最短的偏航路徑；確定風(fēng)電機(jī)組的最大偏航范圍，并結(jié)合上述再次對風(fēng)的最短偏航路徑，確定偏航約束范圍；在上述偏航約束范圍內(nèi)，以風(fēng)電場整體發(fā)電量最優(yōu)為目標(biāo)，通過尾流模型得出風(fēng)電場的各風(fēng)電機(jī)組偏航序列；根據(jù)偏航序列，對每臺風(fēng)電機(jī)組執(zhí)行偏航動作；繼續(xù)監(jiān)控風(fēng)向變化并執(zhí)行后續(xù)步驟。本發(fā)明能夠顯著降低機(jī)組偏航角隨風(fēng)向劇烈變化的程度，從而降低機(jī)組偏航疲勞載荷，提高機(jī)組的可靠性和耐用性。

技術(shù)研發(fā)人員：劉敏,丁夢頡,吳俊輝,劉雪飛,李磊
受保護(hù)的技術(shù)使用者：華銳風(fēng)電科技（集團(tuán)）股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15