CN107762729B - 用于风电场的偏航控制方法和控制系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了用于风电场的偏航控制方法和控制系统，其中该方法应用于风电场的中央监控系统时，包括：在风电场内各风机中，选出新风向的风最先到达的风机；将选出的风机的偏航系统测得的风向作为参考风向；生成携带有所述参考风向的偏航控制指令；向风电场内其余风机的偏航系统下发所述偏航控制指令。本申请降低了因风机的被动偏航造成的发电量损失。

Description

用于风电场的偏航控制方法和控制系统

技术领域

本发明涉及风电技术领域，更具体地说，涉及一种用于风电场的偏航控制方法和控制系统。

背景技术

偏航系统是水平轴式风力发电机组(以下简称“风机”)的重要组成部分，其作用在于，使风机的风轮始终处于迎风状态，从而充分利用风能，提高风机的发电效率。

目前，风机的偏航属于被动性质，即现有的偏航系统是在检测到风向变化后才开始控制风机偏航的。由于风机的偏航动作滞后于风向变化，且风向变化越大，完成偏航对风所需的时间越长，即风机追踪最大功率所需的时间就越长，一般为2～15分钟，因此必然会造成一定的发电量损失。风机的被动偏航对一台风机造成的发电量损失可能并不多，但随着风电场数目的增多以及风电场内风机数目的增加，风机的被动偏航所造成的发电量损失将是不可估量的。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种用于风电场的偏航控制方法和控制系统，以降低因风机的被动偏航造成的发电量损失。

一种用于风电场的偏航控制方法，应用于风电场的中央监控系统，所述方法包括：

在风电场内各风机中，选出新风向的风最先到达的风机；

将选出的风机的偏航系统测得的风向作为参考风向；

生成携带有所述参考风向的偏航控制指令；

向风电场内其余风机的偏航系统下发所述偏航控制指令。

可选地，所述向风电场内其余风机的偏航系统下发所述偏航控制指令之后，还包括：

检测所述风电场内其余风机的偏航方向与风向变化方向是否一致；

若检测到所述风电场内其余风机的偏航方向与风向变化方向一致，向所述风电场内其余风机的偏航系统发出偏航方向正确的通知。

其中，所述检测所述风电场内其余风机的偏航方向与风向变化方向是否一致，包括：

检测风电场内性能参数上升的风机的数量是否增多，其中所述性能参数为转速或功率；若检测到风电场内性能参数上升的风机的数量增多，得到所述风电场内其余风机的偏航方向与风向变化方向一致的检测结果；

或者，检测所述风电场内其余风机中是否存在性能参数上升的风机，其中所述性能参数为转速或功率；若检测到所述风电场内其余风机中存在性能参数上升的风机，得到所述风电场内其余风机的偏航方向与风向变化方向一致的检测结果。

可选地，所述向风电场内其余风机的偏航系统下发所述偏航控制指令之后，还包括：

检测风向变化频率是否超出预设值；

若检测到风向变化频率超出所述预设值，控制风电场内各风机的偏航系统停止工作。

一种用于风电场的偏航控制方法，应用于风电场内各风机的偏航系统，所述方法包括：

判断是否接收到携带有参考风向的偏航控制指令；

若接收到所述偏航控制指令，控制本台风机根据所述参考风向偏航。

其中，所述控制本台风机根据所述参考风向偏航，包括：

计算得到目标方向与本台风机当前朝向之间的偏差值，所述目标方向正对所述参考风向；

控制本台风机向所述目标方向偏航预设角度，其中，所述预设角度的赋值小于所述偏差值；

判断本台风机的性能参数是否上升，其中所述性能参数为转速或功率；

若判断得到本台风机的性能参数上升，控制本台风机直接偏航到所述目标方向。

可选地，所述判断本台风机的性能参数是否上升之后，还包括：

若判断得到本台风机的性能参数未上升，判断是否接收到中央监控系统下发的偏航方向正确的通知；若接收到所述偏航方向正确的通知，重复执行所述控制本台风机向所述目标方向偏航预设角度的步骤。

可选地，所述计算得到目标方向与本台风机当前朝向之间的偏差值之后，还包括：

判断本台风机是否处于待机或停机状态；

若判断得到本台风机处于待机或停机状态，控制本台风机直接向所述目标方向偏航所述偏差值。

一种偏航控制系统，应用于风电场的中央监控系统，所述偏航控制系统包括：

参考风机确定单元，用于在风电场内各风机中，选出新风向的风最先到达的风机；

参考风向确定单元，用于将选出的风机的偏航系统测得的风向作为参考风向；

指令生成单元，用于生成携带有所述参考风向的偏航控制指令；

指令输出单元，用于向风电场内其余风机的偏航系统下发所述偏航控制指令。

可选地，所述偏航控制系统还包括：

第一检测单元，用于在所述指令输出单元向风电场内其余风机的偏航系统下发所述偏航控制指令之后，检测所述风电场内其余风机的偏航方向与风向变化方向是否一致；

通知输出单元，用于在所述第一检测单元检测到所述风电场内其余风机的偏航方向与风向变化方向一致时，向所述风电场内其余风机的偏航系统发出偏航方向正确的通知。

可选地，所述偏航控制系统还包括：

第二检测单元，用于在所述指令输出单元向风电场内其余风机的偏航系统下发所述偏航控制指令之后，检测风向变化频率是否超出预设值；

偏航停止单元，用于在所述第二检测单元检测到风向变化频率超出所述预设值时，控制风电场内各风机的偏航系统停止工作。

一种偏航控制系统，应用于风电场内各风机的偏航系统，所述偏航控制系统包括：

第一判断单元，用于判断是否接收到携带有参考风向的偏航控制指令；

偏航控制单元，用于在接收到所述偏航控制指令时，控制本台风机根据所述参考风向偏航。

其中，所述偏航控制单元包括：

偏差值计算单元，用于在接收到所述偏航控制指令时，计算得到目标方向与本台风机当前朝向之间的偏差值，所述目标方向正对所述参考风向；

第一偏航单元，用于控制本台风机向所述目标方向偏航预设角度，其中，所述预设角度的赋值小于所述偏差值；

第二判断单元，用于判断本台风机的性能参数是否上升，其中所述性能参数为转速或功率；

第二偏航单元，用于在所述第二判断单元判断得到本台风机的性能参数上升时，控制本台风机直接偏航到所述目标方向。

可选地，所述偏航控制单元还包括：

第三判断单元，用于在所述第二判断单元判断得到本台风机的性能参数未上升时，判断是否接收到偏航方向正确的通知；若接收到所述偏航方向正确的通知，返回执行所述第一偏航单元。

可选地，所述偏航控制单元还包括：

第四判断单元，用于在所述偏差值计算单元计算得到目标方向与本台风机当前朝向之间的偏差值后，判断本台风机是否处于待机或停机状态；

第三偏航单元，用于在所述第四判断单元判断得到本台风机处于待机或停机状态时，控制本台风机直接向所述目标方向偏航所述偏差值。

从上述的技术方案可以看出，本发明以新风向的风最先到达的风机作为参考风机，以参考风机的偏航系统测得的最新风向作为参考风向，控制风电场内其余风机根据所述参考风向提前进行偏航，从而降低了因风机的被动偏航造成的发电量损失。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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的附图。

图1为本发明实施例公开的一种应用于风电场中央监控系统的偏航控制方法流程图；

图2为一种风电场风向变化示意图；

图3为本发明实施例公开的一种应用于风电场内各风机的偏航系统的偏航控制方法流程图；

图4为本发明实施例公开的又一种应用于风电场内各风机的偏航系统的偏航控制方法流程图；

图5为本发明实施例公开的又一种应用于风电场内各风机的偏航系统的偏航控制方法流程图；

图6为本发明实施例公开的又一种应用于风电场中央监控系统的偏航控制方法流程图；

图7为本发明实施例公开的一种应用于风电场中央监控系统的偏航控制系统结构示意图；

图8为本发明实施例公开的又一种应用于风电场中央监控系统的偏航控制系统结构示意图；

图9为本发明实施例公开的一种应用于风电场内各风机的偏航系统的偏航控制系统结构示意图；

图10为本发明实施例公开的又一种应用于风电场内各风机的偏航系统的偏航控制系统结构示意图；

图11为本发明实施例公开的又一种应用于风电场内各风机的偏航系统的偏航控制系统结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例公开了一种应用于风电场中央监控系统的偏航控制方法(如图1所示)和一种应用于风电场内各风机的偏航系统的偏航控制方法(如图3所示)，通过将这两种方法相结合应用到风电技术领域，以降低因风机的被动偏航造成的发电量损失，具体描述如下。

图1所示应用于风电场中央监控系统的偏航控制方法，包括以下步骤。

步骤S01：在风电场内各风机中，选出新风向的风最先到达的风机。

其中，选出新风向的风最先到达的风机的具体方式，至少有以下三种：

方式1：采集风电场内各风机的偏航系统根据自身测得的风向信息计算得到的风向变化量；从采集得到的风向变化量中选出最大风向变化量；将与所述最大风向变化量对应的风机作为新风向的风最先到达的风机。

本实施例中提及的风电场，可以是一个风电场，也可以是相邻的多个风电场。对于处于同一个风电场或相邻的多个风电场内的风机而言，风向变化前，各风机的偏航系统中的风向传感器测量的风向基本一致；风向变化后，新风向的风最先到达哪台风机，哪台风机就能最先感受到风向变化，其偏航系统计算得到的风向变化量最大，而距离这台风机越远的风机就越晚感受到所述风向变化。

以图2为例，在某一风电场内有G1～G11共11台风机，东北风F1为风向变化前的风，东南风F2为风向变化后的风，则位于风电场东南方向最外围的风机G11最先迎来东南风F2，距离风机G11最近的风机G7和G10次之，距离风机G11最远的风机G1最晚迎来东南风F2。当东南风F2初到达风机G11时，G1～G10的偏航系统测得的风向变化量近乎为0，风机G11的偏航系统能够计算得到最大风向变化量。所以，可以以检测到最大风向变化量作为判定风电场发生了风向变化的依据，而与最大风向变化量对应的风机G11就是新风向F2的风最先到达的风机。本示例中，字母F2一方面表示风，另一方面也表示这个风的风向，字母F1亦如此。

方式2：采集风电场内各风机的偏航系统测得的风向信息；根据采集到的风向信息计算得到各风机所在地理位置上的风向变化量；从计算得到的风向变化量中选出最大风向变化量；将与所述最大风向变化量对应的风机作为新风向的风最先到达的风机。

所述方式2与所述方式1的区别仅在于计算风向变化量的执行主体不同，但这两种方式的原理完全相同，因此不再赘述。

方式3：采集风电场周围的测风塔测得的风向信息；根据采集到的风向信息计算得到各测风塔所在地理位置上的风向变化量；从计算得到的风向变化量中选出最大风向变化量；将与所述最大风向变化量对应的测风塔作为参考测风塔，将最靠近所述参考测风塔的风机作为新风向的风最先到达的风机。

测风塔是用于对近地面气流运动情况进行观测、记录的塔形构筑物。所述方式3与所述方式2的区别仅在于测量风向信息的执行主体不同，但这两种方式的原理完全相同，因此不再赘述。

再次回到图1，本实施例提供的偏航控制方法还包括以下步骤：

步骤S02：将选出的风机的偏航系统测得的风向作为参考风向；

步骤S03：生成携带有所述参考风向的偏航控制指令；

步骤S04：向风电场内其余风机的偏航系统下发所述偏航控制指令。

仍沿用图2的示例，在现有的偏航系统控制下，风机G1～G11的偏航动作均是滞后于风向变化的，但如果能够以最先感受到风向变化的风机G11作为参考风机，以风机G11的偏航系统测得的新风向F2作为参考风向，在风机G11的偏航系统控制风机G11根据新风向F2偏航的同时，让风机G1～G10的偏航系统也控制其各自所属的风机根据新风向F2进行偏航，则风机G1～G10不必等到东南风F2到达本台风机时再启动偏航，而是可以根据预测的风向变化方向(也就是所述参考风向)提前偏航，这样就可以降低因风机的被动偏航造成的发电量损失，提高风电场的总发电量。

综上，在图1中，所述步骤S01～步骤S02是为了为风机G1～G10的提前偏航预测风向变化方向，步骤S03～步骤S04是为了向风机G1～G10的偏航系统下发控制风机G1～G10根据预测的风向变化方向提前偏航的指示。本实施例在预测风向变化方向时，不需要利用额外的软硬件设备来检测每台风机的地理位置，也不需要检测各风机之间的分布关系，且没有复杂的数据采集和数据计算工作，因此开发周期短、开发成本低，非常适于推广应用。

对应地，图3所示应用于风电场内各风机的偏航系统的偏航控制方法，包括以下步骤。

步骤S11：判断是否接收到中央监控系统下发的携带有参考风向的偏航控制指令；若接收到所述偏航控制指令，进入步骤S12；若未接收到所述偏航控制指令，进入步骤S13。

步骤S12：控制本台风机根据所述参考风向偏航，以实现根据预测的风向变化方向提前偏航的效果。

步骤S13：控制本台风机根据自身测得的风向变化风向进行偏航，即未接收到所述偏航控制指令的偏航系统(如参考风机的偏航系统)控制自身所属的风机进行被动偏航。

其中，步骤S12所述的控制本台风机根据所述参考风向偏航，可以是控制本台风机一次性完成提前偏航，也可以是控制本台风机分多次完成提前偏航，具体而言包括以下几种情况。

1)当步骤S12为控制本台风机一次性完成提前偏航时，所述步骤S12包括：计算得到目标方向与本台风机当前朝向之间的偏差值α，所述目标方向正对所述参考风向；然后控制本台风机向所述目标方向偏航α，从而使本台风机直接偏航到正对所述参考风向的方向。

2)参见图4，当步骤S12为控制本台风机分多次完成提前偏航时，所述步骤S12包括以下子步骤。

步骤S121：计算得到目标方向与本台风机当前朝向之间的偏差值α，所述目标方向正对所述参考风向。

步骤S122：控制本台风机向所述目标方向偏航预设角度β，其中，β的赋值小于偏差值α；也就是说，β的大小是参考α的大小进行设置的，其值必须小于α。

步骤S123：判断本台风机的性能参数是否上升，其中所述性能参数为转速或功率；若本台风机的性能参数上升，进入步骤S124；否则，返回步骤S123。

步骤S124：控制本台风机直接偏航到所述目标方向。

相比较而言，本实施例推荐设置风机的提前偏航过程分多次完成，这一方面是为了保证当前风向下的发电量，另一方面是为了进行偏航方向正确性判断，具体分析如下：仍沿用图2的示例，对于风机G1～G10中的任一台，如风机G5来说，在风机G5提前偏航的过程中，如果一次性偏航过多(如偏航α)会导致东南风F2还没到达风机G5而引起风机G5发电量下降的问题，尤其是距离参考风机G11越远的风机；所以可以控制风机G5先进行少许偏航，如偏航α/8，以便风机G5充分利用当前风向下的风能，此后如果风机G5的转速或功率上升，说明东南风F2已到达风机G5，且风机G5的偏航风向与实际风向变化方向一致(即风机G5的偏航方向正确，也即预测的风向变化方向正确)，那么可以一次性完成剩余偏航。

图4所示方案只能将风机的提前偏航过程分2次完成，次数较少，因此本台风机在偏航过程中对当前风向下的风能利用率有限，而且对偏航方向的准确性判断也只有一次，所以达到的效果有限，为进一步提高当前风向下的发电量和进行更多次的偏航方向正确性判断，本发明实施例还公开了又一种设置风机的提前偏航过程分多次完成的方案，其原理是：在风机G5提前偏航的过程中，控制风机G5先进行少许偏航(如偏航α/8)，之后如果东南风F2尚未到达风机G5但风机G5的偏航风向正确，那么再进行少许偏航(如再偏航α/8)，依次类推，直至东南风F2到达风机G5且风机G5的偏航风向正确时，才一次性完成剩余偏航，对应的偏航控制方法如图5-图6所示。

参见图5，当图3中的步骤S12为控制本台风机分多次完成提前偏航时，所述步骤S12包括以下子步骤。

步骤S121：计算得到目标方向与本台风机当前朝向之间的偏差值α，所述目标方向正对所述参考风向。

步骤S122：控制本台风机向所述目标方向偏航预设角度β，其中，β的赋值小于偏差值α。

步骤S123：判断本台风机的性能参数是否上升，其中所述性能参数为转速或功率；若本台风机的性能参数上升，进入步骤S124；否则，进入步骤S125。

步骤S124：控制本台风机偏航到所述目标方向。

步骤S125：判断是否接收到中央监控系统下发的偏航方向正确的通知；若接收到所述偏航方向正确的通知，返回步骤S122；否则，返回步骤S123。

对应的，应用于中央监控系统的偏航控制方法如图6所示，包括以下步骤。

步骤S01：在风电场内各风机中，选出新风向的风最先到达的风机。

步骤S02：将选出的风机的偏航系统测得的风向作为参考风向。

步骤S03：生成携带有所述参考风向的偏航控制指令。

步骤S04：向风电场内其余风机的偏航系统下发所述偏航控制指令。

其中，步骤S01至步骤S04的详细内容可以参见前文对图1的描述。

步骤S05：检测所述风电场内其余风机的偏航方向与风向变化方向是否一致；若所述风电场内其余风机的偏航方向与风向变化方向一致，进入步骤S06；否则，返回步骤S05。

其中，在步骤S05中检测所述风电场内其余风机的偏航方向与风向变化方向是否一致的方法，可以是检测风电场内性能参数上升的风机的数量是否增多，若增多，说明所述风电场内其余风机的偏航方向与风向变化方向一致；也可以是检测所述风电场内其余风机中是否存在性能参数上升的风机，若存在，说明所述风电场内其余风机的偏航方向与风向变化方向一致。

步骤S06：向所述风电场内其余风机的偏航系统发出偏航准确的通知。

在图5-图6所示方案下，由于距离参考风机G11越远的风机越晚检测到风机转速或功率变化，因此距离参考风机G11越远的风机要分更多次完成提前偏航，这样就能够保证距离参考风机G11较远的风机可以充分地利用当前风向下的风能和实时监测偏航方向正确性，避免了风机一次性偏航过多所导致的东南风F2还没到达本台风机而引起本台风机发电量大幅下降的问题。

以上方案均是针对处于正常运行状态的风机提出的，目的是降低处于正常运行状态的风机因被动偏航造成的发电量损失，但提前偏航还会对风机从待机/停机状态转为正常运行状态时造成不良影响，具体描述如下：目前，风机处于待机或停机状态时，当风机检测到当前风速到达启动所需风速，需要先进行偏航使风机的风轮到达迎风状态，之后才开始控制风机启动进行并网发电，而在这一过程中偏航过程占用时间越长，造成的发电量损失就越大。

对此本实施例提出的解决办法是，在风机处于待机或停机状态时，通过对风向变化方向进行预测，控制其提前偏航，从而当风机检测到当前风速到达启动所需风速时就可以直接控制风机启动进行并网发电，避免了风机启动前需要进行被动偏航所造成的发电量损失。对应的，上述公开的任一种应用于风电场内各风机的偏航系统的偏航控制方法，还包括：在所述计算得到目标方向与本台风机当前朝向之间的偏差值α之后，判断本台风机是否处于待机或停机状态；若判断得到本台风机处于待机或停机状态，控制本台风机直接向所述目标方向偏航所述偏差值。

此外，考虑到风向变化过于频繁时，不论是提前偏航还是被动偏航都没有任何意义，所以本实施例公开的任一种应用于风电场内各风机的偏航系统的偏航控制方法，还包括：所述向风电场内其余风机的偏航系统下发所述偏航控制指令之后，检测风向变化频率是否超出预设值；若检测到风向变化频率超出所述预设值，控制风电场内各风机的偏航系统停止工作。

此外，参见图7，本发明实施例公开了一种偏航控制系统，应用于中央监控系统，所述偏航控制系统包括：

参考风机确定单元100，用于在风电场内各风机中，选出新风向的风最先到达的风机；

参考风向确定单元200，用于将选出的风机的偏航系统测得的风向作为参考风向；

指令生成单元300，用于生成携带有所述参考风向的偏航控制指令；

指令输出单元400，用于向风电场内其余风机的偏航系统下发所述偏航控制指令。

其中，参考风机确定单元100具体用于采集风电场内各风机的偏航系统根据自身测得的风向信息计算得到的风向变化量；从采集得到的风向变化量中选出最大风向变化量；将与所述最大风向变化量对应的风机作为新风向的风最先到达的风机；

或者，参考风机确定单元100具体用于采集风电场内各风机的偏航系统测得的风向信息；根据采集到的风向信息计算得到各风机所在地理位置上的风向变化量；从计算得到的风向变化量中选出最大风向变化量；将与所述最大风向变化量对应的风机作为新风向的风最先到达的风机；

或者，参考风机确定单元100具体用于采集风电场周围的测风塔测得的风向信息；根据采集到的风向信息计算得到各测风塔所在地理位置上的风向变化量；从计算得到的风向变化量中选出最大风向变化量；将与所述最大风向变化量对应的测风塔作为参考测风塔，将最靠近所述参考测风塔的风机作为新风向的风最先到达的风机。

可选的，参见图8，所述偏航控制系统还包括：

第一检测单元500，用于在指令输出单元400向风电场内其余风机的偏航系统下发所述偏航控制指令之后，检测所述风电场内其余风机的偏航方向与风向变化方向是否一致；

通知输出单元600，用于在第一检测单元500检测到所述风电场内其余风机的偏航方向与风向变化方向一致时，向所述风电场内其余风机的偏航系统发出偏航方向正确的通知。

其中，第一检测单元500具体用于在指令输出单元400向风电场内其余风机的偏航系统下发所述偏航控制指令之后，检测风电场内性能参数上升的风机的数量是否增多，其中所述性能参数为转速或功率；若检测到风电场内性能参数上升的风机的数量增多，得到所述风电场内其余风机的偏航方向与风向变化方向一致的检测结果；

或者，第一检测单元500具体用于在指令输出单元400向风电场内其余风机的偏航系统下发所述偏航控制指令之后，检测所述风电场内其余风机中是否存在性能参数上升的风机，其中所述性能参数为转速或功率；若检测到所述风电场内其余风机中存在性能参数上升的风机，得到所述风电场内其余风机的偏航方向与风向变化方向一致的检测结果。

可选的，仍参见图8，所述偏航控制系统还包括：

第二检测单元700，用于在指令输出单元400向风电场内其余风机的偏航系统下发所述偏航控制指令之后，检测风向变化频率是否超出预设值；

偏航停止单元800，用于在第二检测单元700检测到风向变化频率超出所述预设值时，控制风电场内各风机的偏航系统停止工作。

参见图9，本发明实施例还公开了一种偏航控制系统，应用于风电场内各风机的偏航系统，所述偏航控制系统包括：

第一判断单元100，用于判断是否接收到携带有参考风向的偏航控制指令；

偏航控制单元200，用于在接收到所述偏航控制指令时，控制本台风机根据所述参考风向偏航。

其中，仍参见图9，偏航控制单元200具体包括：

偏差值计算单元201，用于在接收到所述偏航控制指令时，计算得到目标方向与本台风机当前朝向之间的偏差值，所述目标方向正对所述参考风向；

第一偏航单元202，用于控制本台风机向所述目标方向偏航预设角度，其中，所述预设角度的赋值小于所述偏差值；

第二判断单元203，用于判断本台风机的性能参数是否上升，其中所述性能参数为转速或功率；

第二偏航单元204，用于在第二判断单元203判断得到本台风机的性能参数上升时，控制本台风机直接偏航到所述目标方向。

可选的，参见图10，偏航控制单元200还包括：第三判断单元205，用于在第二判断单元203判断得到本台风机的性能参数未上升时，判断是否接收到偏航方向正确的通知；若接收到所述偏航方向正确的通知，返回执行第一偏航单元202。

可选的，参见图11，偏航控制单元200还包括：

第四判断单元206，用于在所述偏差值计算单元计算得到目标方向与本台风机当前朝向之间的偏差值后，判断本台风机是否处于待机或停机状态；

第三偏航单元207，用于在第四判断单元206判断得到本台风机处于待机或停机状态时，控制本台风机直接向所述目标方向偏航所述偏差值。

综上所述，本发明以新风向的风最先到达的风机作为参考风机，以参考风机的偏航系统测得的最新风向作为参考风向，控制风电场内其余风机根据所述参考风向提前进行偏航，从而降低了因风机的被动偏航造成的发电量损失。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的偏航控制系统而言，由于其与实施例公开的偏航控制方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

最后需要说明的是，本领域普通技术人员可以理解上述实施例方法中的全部或者部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可存储于一计算机可读存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可以为磁盘、光盘、只读存储记忆体(ROM)或随机存储记忆体(RAM)等。

本发明实施例中的各个功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独的物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现，并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读存储介质中。上述提到的存储介质可以是只读存储器、磁盘或光盘等。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明实施例的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明实施例将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (15)

1.一种用于风电场的偏航控制方法，其特征在于，应用于风电场的中央监控系统，所述方法包括：

在风电场内各风机中，选出新风向的风最先到达的风机；

将选出的风机的偏航系统测得的风向作为参考风向；

生成携带有所述参考风向的偏航控制指令；

向风电场内其余风机的偏航系统下发所述偏航控制指令；

其中，所述选出新风向的风最先到达的风机，包括：采集风电场内各风机的偏航系统根据自身测得的风向信息计算得到的风向变化量；从采集得到的风向变化量中选出最大风向变化量；将与所述最大风向变化量对应的风机作为新风向的风最先到达的风机；

或者，所述选出新风向的风最先到达的风机，包括：采集风电场内各风机的偏航系统测得的风向信息；根据采集到的风向信息计算得到各风机所在地理位置上的风向变化量；从计算得到的风向变化量中选出最大风向变化量；将与所述最大风向变化量对应的风机作为新风向的风最先到达的风机；

或者，所述选出新风向的风最先到达的风机，包括：采集风电场周围的测风塔测得的风向信息；根据采集到的风向信息计算得到各测风塔所在地理位置上的风向变化量；从计算得到的风向变化量中选出最大风向变化量；将与所述最大风向变化量对应的测风塔作为参考测风塔，将最靠近所述参考测风塔的风机作为新风向的风最先到达的风机。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述向风电场内其余风机的偏航系统下发所述偏航控制指令之后，还包括：

检测所述风电场内其余风机的偏航方向与风向变化方向是否一致；

若检测到所述风电场内其余风机的偏航方向与风向变化方向一致，向所述风电场内其余风机的偏航系统发出偏航方向正确的通知。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述检测所述风电场内其余风机的偏航方向与风向变化方向是否一致，包括：

检测风电场内性能参数上升的风机的数量是否增多，其中所述性能参数为转速或功率；若检测到风电场内性能参数上升的风机的数量增多，得到所述风电场内其余风机的偏航方向与风向变化方向一致的检测结果；

或者，检测所述风电场内其余风机中是否存在性能参数上升的风机，其中所述性能参数为转速或功率；若检测到所述风电场内其余风机中存在性能参数上升的风机，得到所述风电场内其余风机的偏航方向与风向变化方向一致的检测结果。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，所述向风电场内其余风机的偏航系统下发所述偏航控制指令之后，还包括：

检测风向变化频率是否超出预设值；

若检测到风向变化频率超出所述预设值，控制风电场内各风机的偏航系统停止工作。

5.一种偏航控制方法，其特征在于，应用于风电场内各风机的偏航系统，所述方法包括：

判断是否接收到风电场的中央监控系统下发的携带有参考风向的偏航控制指令，其中所述中央监控系统用于执行如权利要求1-4中任一项所述的方法；

若接收到所述偏航控制指令，控制本台风机根据所述参考风向偏航。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述控制本台风机根据所述参考风向偏航，包括：

计算得到目标方向与本台风机当前朝向之间的偏差值，所述目标方向正对所述参考风向；

控制本台风机向所述目标方向偏航预设角度，其中，所述预设角度的赋值小于所述偏差值；

判断本台风机的性能参数是否上升，其中所述性能参数为转速或功率；

若判断得到本台风机的性能参数上升，控制本台风机直接偏航到所述目标方向。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述判断本台风机的性能参数是否上升之后，还包括：

若判断得到本台风机的性能参数未上升，判断是否接收到中央监控系统下发的偏航方向正确的通知；若接收到所述偏航方向正确的通知，重复执行所述控制本台风机向所述目标方向偏航预设角度的步骤。

8.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，所述计算得到目标方向与本台风机当前朝向之间的偏差值之后，还包括：

判断本台风机是否处于待机或停机状态；

若判断得到本台风机处于待机或停机状态，控制本台风机直接向所述目标方向偏航所述偏差值。

9.一种用于风电场的偏航控制系统，其特征在于，应用于风电场的中央监控系统，所述偏航控制系统包括：

参考风机确定单元，用于在风电场内各风机中，选出新风向的风最先到达的风机；

参考风向确定单元，用于将选出的风机的偏航系统测得的风向作为参考风向；

指令生成单元，用于生成携带有所述参考风向的偏航控制指令；

指令输出单元，用于向风电场内其余风机的偏航系统下发所述偏航控制指令；

其中，所述选出新风向的风最先到达的风机，包括：采集风电场内各风机的偏航系统根据自身测得的风向信息计算得到的风向变化量；从采集得到的风向变化量中选出最大风向变化量；将与所述最大风向变化量对应的风机作为新风向的风最先到达的风机；

或者，所述选出新风向的风最先到达的风机，包括：采集风电场内各风机的偏航系统测得的风向信息；根据采集到的风向信息计算得到各风机所在地理位置上的风向变化量；从计算得到的风向变化量中选出最大风向变化量；将与所述最大风向变化量对应的风机作为新风向的风最先到达的风机；

或者，所述选出新风向的风最先到达的风机，包括：采集风电场周围的测风塔测得的风向信息；根据采集到的风向信息计算得到各测风塔所在地理位置上的风向变化量；从计算得到的风向变化量中选出最大风向变化量；将与所述最大风向变化量对应的测风塔作为参考测风塔，将最靠近所述参考测风塔的风机作为新风向的风最先到达的风机。

10.根据权利要求9所述的偏航控制系统，其特征在于，所述偏航控制系统还包括：

第一检测单元，用于在所述指令输出单元向风电场内其余风机的偏航系统下发所述偏航控制指令之后，检测所述风电场内其余风机的偏航方向与风向变化方向是否一致；

通知输出单元，用于在所述第一检测单元检测到所述风电场内其余风机的偏航方向与风向变化方向一致时，向所述风电场内其余风机的偏航系统发出偏航方向正确的通知。

11.根据权利要求9或10所述的偏航控制系统，其特征在于，所述偏航控制系统还包括：

第二检测单元，用于在所述指令输出单元向风电场内其余风机的偏航系统下发所述偏航控制指令之后，检测风向变化频率是否超出预设值；

偏航停止单元，用于在所述第二检测单元检测到风向变化频率超出所述预设值时，控制风电场内各风机的偏航系统停止工作。

12.一种偏航控制系统，其特征在于，应用于风电场内各风机的偏航系统，所述偏航控制系统包括：

第一判断单元，用于判断是否接收到风电场的中央监控系统下发的携带有参考风向的偏航控制指令，其中所述中央监控系统具有如权利要求9-11中任一项所述的偏航控制系统；

偏航控制单元，用于在接收到所述偏航控制指令时，控制本台风机根据所述参考风向偏航。

13.根据权利要求12所述的偏航控制系统，其特征在于，所述偏航控制单元包括：

偏差值计算单元，用于在接收到所述偏航控制指令时，计算得到目标方向与本台风机当前朝向之间的偏差值，所述目标方向正对所述参考风向；

第一偏航单元，用于控制本台风机向所述目标方向偏航预设角度，其中，所述预设角度的赋值小于所述偏差值；

第二判断单元，用于判断本台风机的性能参数是否上升，其中所述性能参数为转速或功率；

第二偏航单元，用于在所述第二判断单元判断得到本台风机的性能参数上升时，控制本台风机直接偏航到所述目标方向。

14.根据权利要求13所述的偏航控制系统，其特征在于，所述偏航控制单元还包括：

第三判断单元，用于在所述第二判断单元判断得到本台风机的性能参数未上升时，判断是否接收到偏航方向正确的通知；若接收到所述偏航方向正确的通知，返回执行所述第一偏航单元。

15.根据权利要求13或14所述的偏航控制系统，其特征在于，所述偏航控制单元还包括：

第四判断单元，用于在所述偏差值计算单元计算得到目标方向与本台风机当前朝向之间的偏差值后，判断本台风机是否处于待机或停机状态；

第三偏航单元，用于在所述第四判断单元判断得到本台风机处于待机或停机状态时，控制本台风机直接向所述目标方向偏航所述偏差值。