CN107304746B - 风力发电机组及其运行控制方法与设备 - Google Patents

风力发电机组及其运行控制方法与设备 Download PDF

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Abstract

本发明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。

Description

风力发电机组及其运行控制方法与设备
技术领域
本发明涉及风力发电技术，尤其涉及一种风力发电机组及其运行控制方法与设备。
背景技术
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。
发明内容
本发明的目的在于，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。
根据本发明的一方面，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。
根据本发明的另一方面，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。
根据本发明的另一方面，还提供一种包括前述运行控制设备的风力发电机组。
根据本发明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是示出根据本发明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是示出根据本发明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是示出根据本发明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是示出根据本发明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是示出根据本发明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是示出根据本发明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是示出根据本发明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是示出根据本发明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是示出根据本发明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是示出根据本发明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是示出根据本发明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是示出根据本发明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
本发明的基本构思是，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机组收集其地理位置数据以及其实时采集的风况数据，再将收集的这些数据分发给风电场内的其他风力发电机组。各个风力发电机组可根据接收到的从其他风力发电机组测得的风况数据来提前进行控制策略调整，提高发电量。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。
这里所说的风况数据包括，但不限于，风速值和风向值等。涉及的控制策略调整包括，但不限于，对风力发电机组执行的偏航控制和/或变桨控制。此外，涉及的控制策略调整还可包括，针对风力发电机组的运行状态或停机状态相应地执行偏航控制、变桨控制和/或起风待机等。
进一步地，可通过云计算技术与物联网技术，建立覆盖多个风电场的风电场智能集群控制系统。
风电场智能集群控制系统
图1是示出根据本发明的总体构思的风电场智能集群控制系统的示例性拓扑图。
如图1所示，在云端设置用于接收和存储从多个风电场105、106和107收集的各类与风力发电机组及其运行相关的数据(如风机参数、环境参数、运行参数等)的云端服务器101。云端服务器101还可基于接收到的这些与风力发电机组及其运行相关的数据对多个风电场105、106和107内的风力发电机组进行协调和管理等。
多个风电场105、106和107内分别设有风电场中央监控系统102、103和104。多个风电场105、106和107内的风力发电机组(例如风力发电机组108、109和110)将各自采集的与风力发电机组及其运行相关的数据(如风机参数、环境参数、运行参数等)等上传给其所属风电场的风电场中央监控系统102、103和104。在风力发电机组上传的数据中可包括其地理位置数据(如地理位置坐标)和实时检测到的风况数据(例如风速值和风向值)。
风电场中央监控系统102、103和104接收各自所属风电场105、106和107内的风力发电机组采集的与风力发电机组及其运行相关的数据(其中包括风力发电机组的地理位置数据和其实时检测到的风况数据)，并且将这些数据分发给各自所属风电场105、106和107内的其他风力发电机组，从而各个风力发电机组可根据接收到的地理位置数据和其实时检测到的风况数据对自身的运行设备执行相应的控制，如偏航控制和/或变桨控制等。
另一方面，风电场中央监控系统102、103和104分别与云端服务器101执行通信，用于向云端服务器101上传其从所属风电场内的风力发电机组收集的各类与风力发电机组及其运行相关的数据(如风机规格参数、环境参数、运行参数等)。
地理位置及风况数据采集
各个风力发电机组(如风力发电机组108)为了采集其地理位置数据以及运行参数，可在多个位置设置各类传感器。图2是示出根据本发明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。如图2所示，在风力发电机组108中至少设置有风速仪202、风向仪203以及定位仪204。风速仪202和风向仪203分别用于检测风速和风向，定位仪204用于采集风力发电机组108的地理位置坐标。此外，还可设置例如，用于检测风力发电机组108的海拔高度的气压高度传感器205以及用于测量风力发电机组108的多个部位的温度的温度传感器206。风力发电机组108的主控系统201将其检测到的参数数据(包括，但不限于，风速值、风向值、地理位置坐标、海拔高度值、温度值等)上传给风电场中央监控系统102。
极坐标计算及虚拟雷达构建
在此基础上，根据本发明的总体构思，各风力发电机组根据从其所属风电场内设置的风电场中央监控系统接收到的其他风力发电机组的地理位置数据以及实时检测到的风况数据生成虚拟雷达数据作为自主运行控制的参考依据。
图3是示出根据本发明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。具体地，风力发电机组301设立以其自身(本风力发电机组)所在位置为极点，以自极点预定的角度方向(如正北方向)的射线为极轴的极坐标系。相对于风力发电机组301(本风力发电机组)来说，同一风电场的其他风力发电机组(如风力发电机组302)的位置数据被表达为其相对于极点的距离r以及其相对于极轴的角度ɑ的极坐标。
假设风力发电机组301的GPS坐标为[X1,Y1]，风力发电机组302的GPS坐标为[X2,Y2]。根据勾股定理，风力发电机组301和风力发电机组302之间的距离r为：
Figure BDA0000970370660000071
以图3中竖直方向(正北方向)为极轴，即0度方向。相对于风力发电机组301(本风力发电机组)来说，可通过计算风力发电机组302相对于风力发电机组301所处位置的正弦值sinɑ以及余弦值cosɑ得到风力发电机组302的极坐标角度ɑ：
Figure BDA0000970370660000072
Figure BDA0000970370660000073
其中，根据计算得到的正弦值sinɑ以及余弦值cosɑ的大小和正负，确定风力发电机组302的极坐标角度ɑ：
如果sinɑ>0且cosɑ>0，则确定风力发电机组302的极坐标角度为ɑ；
如果sinɑ>0且cosɑ<0，则确定风力发电机组302的极坐标角度为ɑ+90；
如果sinɑ<0且cosɑ<0，则确定风力发电机组302的极坐标角度为ɑ+180；
如果sinɑ<0且cosɑ>0，则确定风力发电机组302的极坐标角度为ɑ+270；
如果sinɑ＝0且cosɑ＝1，则确定风力发电机组302的极坐标角度为0；
如果sinɑ＝1且cosɑ＝0，则确定风力发电机组302的极坐标角度为90；
如果sinɑ＝0且cosɑ＝-1，则确定风力发电机组302的极坐标角度为180；
如果sinɑ＝-1且cosɑ＝0，则确定风力发电机组302的极坐标角度为270。
如此，风力发电机组302的极坐标角度为ɑ。假设计算风力发电机组303的极坐标角度的变量为β，则风力发电机组303的极坐标角度为β+90。同理，根据前述方法计算同一风电场内其他风力发电机组的极坐标数据作为其位置数据。
在计算出风电场内各风力发电机组相对于本风力发电机组(风力发电机组301)的极坐标数据后，可构建如图3所示的虚拟雷达。通过该虚拟雷达，风力发电机组301可对风电场内的其他风力发电机组，如风力发电机组302和风力发电机组303进行定位。
关联存储
此外，各风力发电机组为了便于维护和管理其计算得到的其他风力发电机组的极坐标数据以及其接收到的从其他风力发电机组测得的风速值和风向值等，可将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。例如，可通过多维数组的形式存储各风力发电机组的极坐标数据以及其接收到的从其他风力发电机组测得的风速值和风向值。
可选地，将各风力发电机组的极坐标数据以及其接收到的从其他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在多维数组中。
下表示出前述关联存储的数据的示例。
风机序号 数据序列
1 [角度值1，距离值1，风速值1，风向值1，高度值1]
2 [角度值2，距离值2，风速值2，风向值2，高度值2]
3 [角度值3，距离值3，风速值3，风向值3，高度值3]
4 [角度值4，距离值4，风速值4，风向值4，高度值4]
…… ……
n [角度值n，距离值n，风速值n，风向值n，高度值n]
其中，角度值1～角度值n分别为风力发电机组1～风力发电机组n的极坐标角度值，距离值1～距离值n分别为风力发电机组1～风力发电机组n的极坐标距离值，风速值1～风速值n分别为从风力发电机组1～风力发电机组n测得的风速值，风向值1～风向值n分别为从风力发电机组1～风力发电机组n测得的风向值，高度值1～高度值n分别为从风力发电机组1～风力发电机组n测得的海拔高度值。
由此，本风力发电机组可根据关联存储的各风力发电机组1～风力发电机组n的极坐标数据以及从各风力发电机组1～风力发电机组n实时测得的风况数据对自身的运行设备执行相应的控制，如偏航控制和/或变桨控制等。
下面结合附图详细描述本发明的示例性实施例。
实施例一
图4是示出根据本发明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。可例如，在风力发电机组的主控系统中执行本实施例的方法。
参照图4，在步骤S410，获取本风力发电机组的机舱当前的朝向的数据。
具体地，本风力发电机组的机舱当前的朝向通常与本风力发电机组的偏航角度一致。因此，可选地，在步骤S410，获取从所述本风力发电机组的偏航计数器读取的偏航角度值，并且从所述偏航角度值获取所述本风力发电机组的机舱当前的朝向的数据。当然，获取本风力发电机组的机舱当前的朝向的方式不限于前述方式，也可以通过例如设置在机舱上的测向仪(如手动式无线电测向仪或电子罗盘测向仪)等设备获取该朝向的数据。
在步骤S420，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。
具体地，风力发电机组的主控系统可通过本风力发电机组的朝向、其从风电场中央监控系统接收到的与该风电场内的其他风力发电机组的位置相关的数据以及从各风力发电机组实时测得的风况数据(包括风速值和风向值)预测本风力发电机组的风况变化，利用现有的硬件检测设备，对所述本风力发电机组的运行设备提前执行控制策略调整，提高了本风力发电机组的发电量，而无需增加额外硬件检测设备，节省了运营成本。
为了获得风电场内其他风力发电机组的位置数据并构建虚拟雷达，如前所述，本发明的示例性实施例的风力发电机组的运行控制方法还包括：接收从其他风力发电机组测得的地理位置坐标(如GPS坐标)，并且根据本风力发电机组的地理位置坐标和从其他风力发电机组测得的地理位置坐标计算其他风力发电机组的极坐标。在前述“极坐标计算及虚拟雷达构建”部分中已具体描述计算各个风力发电机组的极坐标以及构建虚拟雷达的处理，在此不再赘述。
进一步地，为了收集从其他风力发电机组测得的风况数据，本发明的示例性实施例的风力发电机组的运行控制方法还包括：接收从其他风力发电机组测得的风速值和风向值，并且将风电场内各个风力发电机组的极坐标与从各个风力发电机组测得的风速值和风向值关联地存储。
实施例二
图5是示出根据本发明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。在实施例二中描述图4中的步骤S420的示例性处理。
参照图5，在步骤S510，选取位置与所述当前的朝向一致的风力发电机组作为前向风机，以将从选取的前向风机测得的风况数据作为预测风况变化的参考并提前进行相应的控制策略调整。
具体地，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。
图6是示出根据本发明的示例性实施例二选取前向风机的示例性示意图。参照图6，在风力发电机组401根据前述计算风电场中的各个风力发电机组的极坐标生成的虚拟雷达中，风力发电机组404、405的位置与本风力发电机组401的机舱当前的朝向基本一致，也就是说，风力发电机组404和405的极坐标角度分别与本风力发电机组401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(如[-2度，2度])，因此风力发电机组404或者风力发电机组405可作为风力发电机组401当前的前向风机。
如图6示出的示例所示，位置与当前的朝向一致的风力发电机组可以是不止一个。虽然可以将其中的任一个选取为当前的前向风机，但是与本风力发电机组相对近的与本风力发电机组的风况相对接近，因此从这样的风力发电机组测得的风况数据作为参考较为理想。相应地，选取前向风机的处理可还包括：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。根据极坐标角度和距离来选取前向风机，可使风况变化预测不受风湍流的影响，有利于提高预测准确性。
进一步地，如果作为风况参考的风力发电机组与本风力发电机组的海拔高度相差过大，那么由于高度差，该风力发电机组的风况与本风力发电机组的风况差别较大，不具有较佳的参考价值。
因此，优选地，本发明的示例性实施例的风力发电机组的运行控制方法还包括：接收从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。相应地，在步骤S510，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(例如，但不限于，[-20米，20米])内。如果其他风力发电机组的海拔高度与本风力发电机组的海拔高度相差太大，如相差大于100米，则选取这样的风力发电机组作为前向风机无实际参考意义。
根据前述处理，选取位置与本风力发电机组的机舱当前的朝向一致并且海拔高度与本风力发电机组的海拔高度较接近的风力发电机组作为本风力发电机组当前的前向风机，以根据较为可靠的风况数据进行本风力发电机组的控制策略调整。
此后，在步骤S520，根据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，以提高所述本风力发电机组的发电量。
例如，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。
图7是示出步骤S520的示例性处理的示意图。如图7所示，假设在检测到风向变化前，风向501与风力发电机组401的机舱当前的朝向(即其当前的偏航角度)一致，并且风力发电机组401当前的前向风机是风力发电机组405。当风力发电机组401根据接收到的从风力发电机组405(前向风机)实时测得的风向由风向501变为风向502时，如果风向501和风向502之间的差超过预定的风向差范围，也就是说，满足进行偏航控制的条件，则根据风力发电机组401和风力发电机组405之间的距离、风向角度的改变值以及从风力发电机组405测得的风速值计算预偏航控制时间，控制其偏航系统提前向风向502进行偏航，以精确地实现自主偏航，提高发电量。由于本技术方案可利用现有的硬件检测设备提前执行精确的偏航控制，而无需增加额外的硬件检测设备，节省了运营成本。
另一方面，如果风向501和风向502之间的差未超过预定的风向差范围，则与现有的偏航控制相似，风力发电机组401仍然依据其自身测得的风向值作为偏航依据。
实施例三
图8是示出根据本发明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。在实施例三中描述图5中的步骤S520的示例性处理。
具体地，实施例三的处理尤其适用于风向骤变和/或频繁变化的情形。
参照图8，在步骤S810，从所述其他风力发电机组当中选取从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。
这里选取的当前的第一预备前向风机可理解为，在满足后续执行偏航的条件下，确定本风力发电机组预期要偏航到的目标方向的风力发电机组，本风力发电机组向确定的第一预备前向风机检测到的风向进行偏航。
在步骤S820，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。
具体地，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。
由于在低风速的情况下，风向变化较频繁并且浮动较大，然而在低风速下没有必要频繁执行偏航控制，因此，只有在第一预备前向风机测得的风速值较大并且风向的变化值也较大的情况下，才执行偏航控制。
另一方面，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。
如果在步骤S820，确定需要进行偏航控制，则在步骤S830，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，从而提高本风力发电机组的发电量。
具体地，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，并根据从所述第一预备前向风机测得的风向值控制所述风力发电机组的偏航系统进行对风偏航，从而减少偏航对风导致的启动时间的延迟，及时进入发电工作状态，提高发电量。
另一方面，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，也就是说，以从当前的第一预备前向风机测得的风速值和风向值作为参照来自主偏航控制，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，从而提高本风力发电机组的发电量。
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。参照图9，假设风向频繁改变或风向骤变，当前已知的风向为风向501，风力发电机组401根据接收到的从各个风力发电机组实时测得的风况数据确定风力发电机组403的风向变化最大，由此选取风力发电机组403作为第一预备前向风机，并且准备向由风力发电机组403测得的风向601进行偏航，并且根据风力发电机组401和风力发电机组403之间的距离、风向角度的改变值以及从风力发电机组403测得的风速值计算预偏航控制时间，控制其偏航系统提前向风向601进行偏航，以精确地实现自主偏航，提高发电量。
如果在步骤S820，确定不需要进行偏航控制，则可根据常规的控制策略执行控制，在此不予赘述。
通过前述处理，在风向频繁改变或风向骤变的情况下，可参照从风电场中风速变化较大的风力发电机组测得的风况数据来提前执行精确的偏航控制，利用已有的检测设备，提高了风力发电机组的发电量，而无需添加额外的硬件检测设备，节省了运营成本。
实施例四
图10是示出根据本发明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。在实施例四中描述图5中的步骤S520的另一示例性处理。
具体地，实施例四的处理尤其适用于风速骤变和/或风速频繁变化的情形。
参照图10，在步骤S1010，从所述其他风力发电机组当中选取从其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，以在后续处理中参考从第二预备前向风机测得的风况数据对本风力发电机组执行相应的控制。
在步骤S1020，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。
具体地，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。这里，第二风速变化阈值可低于第一风速变化阈值。也就是说，仅在从前向风机和第二预备前向风机测得的风速变化都较大时，才确定需要进行控制。
相应地，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。
如果在步骤S1020确定需要进行控制，则在步骤S1030，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。
具体地，如果本风力发电机组处于运行状态，可根据从所述第二预备前向风机测得的风速值的大小对本风力发电机组执行过速保护控制或者进行控制策略优化调整。
例如，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。也就是说，在从第二预备前向风机测得的风速值仍在风力发电机组运行的安全范围内时，可利用风速的提高及时、提前地进行偏航控制和变桨控制，以提高所述本风力发电机组的发电量。这里的偏航控制与前述实施例二的偏航控制的处理相似，在此不再赘述。
再例如，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获取大风预期到达时间，准备对所述本风力发电机组执行过速保护控制，以在风速骤然变大到超过机组切出风速时，提前进行过速保护，保障风力发电机组的使用寿命。
图11是示出步骤S1030的示例性处理的示意图。仍以前述图5示出的风电场的拓扑为例。参照图11，假设风向频繁改变或风向骤变，风力发电机组401根据接收到的从各个风力发电机组实时测得的风况数据确定风力发电机组405的风速变化最大，由之前的风速801变为风速802，由此选取风力发电机组405作为第二预备前向风机。在确定风速超过机组切出风速后，根据风力发电机组405的位置数据获取其与风力发电机组401之间的距离，并根据该距离的数据从风力发电机组405测得的风速值获取大风预期到达时间，风力发电机组401准备对自身进行过速保护，保障其运行安全，有利于延长其使用寿命。
另一方面，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，并返回步骤S410，继续执行本发明提出的风力发电机组的运行控制方法。
图12是示出步骤S1030的另一示例性处理的示意图。仍以前述图5示出的风电场的拓扑为例。参照图12，假设风力发电机组401处于停机状态，风力发电机组401根据接收到的从各个风力发电机组实时测得的风况数据确定风力发电机组405的风速变化最大，变为风速602，由此选取风力发电机组405作为第二预备前向风机。在确定风速(如大于5米/秒的风速)变化到大于启动风速(如3米/秒)后，风力发电机组401控制自身进入待机状态，并执行步骤S410，实现自动偏航或提前对风，持续执行本发明提出的风力发电机组的运行控制方法。
实施例五
图13是示出根据本发明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。该运行控制设备可设置在风力发电机组的主控系统中，用于执行如实施例一的风力发电机组的运行控制方法。
参照图13，示例性实施例五的风力发电机组的运行控制设备包括朝向确定单元1310和运行控制单元1320。
朝向确定单元1310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1320，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，对于所述本风力发电机组来说，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。
进一步地，该风力发电机组的运行控制设备还包括：参数接收单元1330，用于接收从所述其他风力发电机组测得的风速值和风向值；参数存储单元1340，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。
进一步地，参数接收单元1330还用于接收从所述其他风力发电机组测得的地理位置坐标。相应地，该风力发电机组的运行控制设备还包括：极坐标计算单元1340，用于根据所述本风力发电机组的地理位置坐标和从所述其他风力发电机组测得的地理位置坐标计算所述其他风力发电机组的极坐标。
进一步地，朝向确定单元1310用于获取从所述本风力发电机组的偏航计数器读取的偏航角度值，并且从所述偏航角度值获取所述本风力发电机组的机舱当前的朝向的数据。
实施例六
图14是示出根据本发明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。该风力发电机组的运行控制设备是实施例五中示出的运行控制设备的具体实施方式。
参照图14，本发明的示例性实施例六的风力发电机组的运行控制设备中的运行控制单元1320进一步地包括：前向风机选取单元1420，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。相应地，运行控制单元1320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，以提高所述本风力发电机组的发电量。
前向风机选取单元1420用于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。
进一步地，前向风机选取单元1420还用于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，则前向风机选取单元1420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。
进一步地，参数接收单元1330还用于接收从所述其他风力发电机组测得的海拔高度值，并且参数存储单元1340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海拔高度值、风速值和风向值关联地存储。相应地，前向风机选取单元1420用于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。
更进一步地，运行控制单元1320用于：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。
实施例七
图15是示出根据本发明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。该风力发电机组的运行控制设备是实施例六中示出的运行控制设备中运行控制单元1320的一种具体实施方式。
参照图15，运行控制单元1320包括第一预备前向风机选取单元1510、第一控制确定单元1520和第一控制执行单元1530。
第一预备前向风机选取单元1510用于从所述其他风力发电机组当中选取从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。
第一控制确定单元1520用于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。
具体地，第一控制确定单元1520用于：如果从所述第一预备前向风机测得的风速值超过预定的第一风速阈值并且所述第一预备前向风机测得的风向的变化值超过预定的风向变化阈值，则第一控制确定单元1520确定需要进行偏航控制；如果从所述第一预备前向风机测得的风速值未超过所述第一风速阈值或者所述第一预备前向风机测得的风向的变化值未超过第一风向阈值，则第一控制确定单元1520确定不需要进行偏航控制。
第一控制执行单元1530用于如果第一控制确定单元1520确定需要进行偏航控制，则所述第一控制执行单元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。
具体地，第一控制执行单元1530用于：如果所述本风力发电机组处于停机状态，则第一控制执行单元1530控制所述本风力发电机组进入待机状态，并通过所述朝向确定单元1310和所述运行控制单元1320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，则第一控制执行单元1530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。
实施例八
图16是示出根据本发明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。该风力发电机组的运行控制设备是实施例六中示出的运行控制设备中运行控制单元1320的另一种具体实施方式。
参照图16，运行控制单元1320包括第二预备前向风机选取单1610、第二控制确定单元1620和第二控制执行单元1630。
第二预备前向风机选取单元1610用于从所述其他风力发电机组当中选取从其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；
第二控制确定单元1620用于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；
具体地，第二控制确定单元1620用于：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，则第二控制确定单元1620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，则第二控制确定单元1620确定不需要进行控制。
第二控制执行单元1630用于如果第二控制确定单元1620确定需要进行控制，则第二控制执行单元1620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。
进一步地，第二控制执行单元1630用于：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，则第二控制执行单元1630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获取大风预期到达时间，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，则第二控制执行单元1630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，以提高所述本风力发电机组的发电量。
更进一步地，第二控制执行单元1630用于：如果所述本风力发电机组处于停机状态，则第二控制执行单元1630控制所述本风力发电机组进入待机状态，并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况数据执行对风偏航。
根据本发明的示例性实施例，还提供一种包括前述运行控制设备的风力发电机组。
需要指出，根据实施的需要，可将本申请中描述的各个部件/步骤拆分为更多部件/步骤，也可将两个或多个部件/步骤或者部件/步骤的部分操作组合成新的部件/步骤，以实现本发明的目的。
上述根据本发明的方法可在硬件、固件中实现，或者被实现为可存储在记录介质(诸如CD ROM、RAM、软盘、硬盘或磁光盘)中的软件或计算机代码，或者被实现通过网络下载的原始存储在远程记录介质或非暂时机器可读介质中并将被存储在本地记录介质中的计算机代码，从而在此描述的方法可被存储在使用通用计算机、专用处理器或者可编程或专用硬件(诸如ASIC或FPGA)的记录介质上的这样的软件处理。可以理解，计算机、处理器、微处理器控制器或可编程硬件包括可存储或接收软件或计算机代码的存储组件(例如，RAM、ROM、闪存等)，当所述软件或计算机代码被计算机、处理器或硬件访问且执行时，实现在此描述的处理方法。此外，当通用计算机访问用于实现在此示出的处理的代码时，代码的执行将通用计算机转换为用于执行在此示出的处理的专用计算机。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (23)

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；
根据风电场内其他风力发电机组的位置数据，从所述风电场内其他风力发电机组中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；
根据从所述前向风机测得的风况数据对所述本风力发电机组提前执行控制策略调整，以提高所述本风力发电机组的发电量，
其中，所述根据从所述前向风机测得的风况数据对所述本风力发电机组提前执行控制策略调整的处理包括：
如果所述本风力发电机组处于运行状态并且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；
或者，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；并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；
或者，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；并根据所述前向风机和所述第二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。
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：
接收从所述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数据与从所述各个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所述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。
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还包括：
如果极坐标角度与所述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。
6.根据权利要求4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数据与从所述各个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，
其中，所述根据风电场内其他风力发电机组的位置数据，从所述风电场内其他风力发电机组中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：其极坐标角度与所述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，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。
7.根据权利要求1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第一风向阈值，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。
8.根据权利要求7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；根据风电场内其他风力发电机组的位置数据，从所述风电场内其他风力发电机组中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；以及根据从所述前向风机测得的风况数据对所述本风力发电机组提前执行控制策略调整的处理，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。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述前向风机和所述第二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。
10.根据权利要求1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。
11.根据权利要求1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况数据执行对风偏航。
12.一种风力发电机组的运行控制设备，其特征在于，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；
前向风机选取单元，用于根据风电场内其他风力发电机组的位置数据，从所述风电场内其他风力发电机组中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；
运行控制单元，用于根据从所述前向风机测得的风况数据对所述本风力发电机组提前执行控制策略调整，以提高所述本风力发电机组的发电量，
其中，所述运行控制单元用于：如果所述本风力发电机组处于运行状态并且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；或者，
所述运行控制单元包括：第一预备前向风机选取单元，用于从所述其他风力发电机组当中选取从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；第一控制确定单元，用于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；第一控制执行单元，用于如果所述第一控制确定单元确定需要进行偏航控制，则所述第一控制执行单元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；或者，
所述运行控制单元包括：第二预备前向风机选取单元，用于从所述其他风力发电机组当中选取从其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；第二控制确定单元，用于根据所述前向风机和所述第二预备前向风机的风速变化状态确定是否需要进行控制；第二控制执行单元，用于如果所述第二控制确定单元确定需要进行控制，则所述第二控制执行单元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所述的设备，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。
14.根据权利要求13所述的设备，其特征在于，所述设备还包括：
参数接收单元，用于接收从所述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数据与从所述各个风力发电机组测得的风速值和风向值关联地存储。
15.根据权利要求14所述的设备，其特征在于，
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本风力发电机组提前执行控制策略调整。
16.根据权利要求15所述的设备，其特征在于，所述前向风机选取单元还用于：如果极坐标角度与所述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。
17.根据权利要求15所述的设备，其特征在于，所述参数接收单元还用于接收从所述其他风力发电机组测得的海拔高度值，并且所述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数据与从所述各个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，
其中，所述前向风机选取单元用于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：
其极坐标角度与所述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，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。
18.根据权利要求12所述的设备，其特征在于，所述第一控制确定单元用于：
如果从所述第一预备前向风机测得的风速值超过预定的第一风速阈值并且所述第一预备前向风机测得的风向的变化值超过预定的第一风向阈值，则所述第一控制确定单元确定需要进行偏航控制；
如果从所述第一预备前向风机测得的风速值未超过所述第一风速阈值或者所述第一预备前向风机测得的风向的变化值未超过第一风向阈值，则所述第一控制确定单元确定不需要进行偏航控制。
19.根据权利要求18所述的设备，其特征在于，所述第一控制执行单元用于：
如果所述本风力发电机组处于停机状态，则所述第一控制执行单元控制所述本风力发电机组进入待机状态，并通过所述朝向确定单元、所述前向风机选取单元和所述运行控制单元提前进行对风偏航；
如果所述本风力发电机组处于运行状态，则所述第一控制执行单元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。
20.根据权利要求12所述的设备，其特征在于，所述第二控制确定单元用于：
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，则所述第二控制确定单元确定需要进行控制；
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，则所述第二控制确定单元确定不需要进行控制。
21.根据权利要求12所述的设备，其特征在于，所述第二控制执行单元用于：
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，则所述第二控制执行单元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，则所述第二控制执行单元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。
22.根据权利要求12所述的设备，其特征在于，所述第二控制执行单元用于：如果所述本风力发电机组处于停机状态，则所述第二控制执行单元控制所述本风力发电机组进入待机状态，并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况数据执行对风偏航。
23.一种风力发电机组，其特征在于，所述风力发电机组包括如权利要求12至22中任一项所述的运行控制设备。
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