CN108317040B - 偏航对风矫正的方法、装置、介质、设备和风力发电机组 - Google Patents

偏航对风矫正的方法、装置、介质、设备和风力发电机组 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种偏航对风矫正的方法、装置、介质、设备和风力发电机组，所述方法包括：从风力发电机组接收实时运行数据，其中，实时运行数据包括风力发电机组感测到的当前时刻的瞬时风速值；基于从风力发电机组接收的实时运行数据计算风力发电机组所在位置的当前风速；在预先存储的历史偏航对风偏差值中查找与计算出的当前风速所属的风速段对应的偏航对风偏差值，作为当前时刻的偏航对风偏差值，其中，针对各个风速段分别存储一个历史偏航对风偏差值；将与查找到的偏航对风偏差值相应的偏航对风矫正值发送到风力发电机组，以用于对风力发电机组的当前时刻的偏航对风进行矫正。

Description

偏航对风矫正的方法、装置、介质、设备和风力发电机组
技术领域
本发明涉及风力发电领域，更具体地，涉及一种用于偏航对风矫正的方法、装置、介质、设备和风力发电机组。
背景技术
对于风力发电机组而言，机组偏航对风不准会降低风力发电机组的发电效率，同时会增大机组的载荷。导致风力发电机机组偏航对风不准的因素有很多，例如，叶轮转动时产生的扰流，这是因为现代大型风力发电机组一般为下风向机组，故风向标安装于叶轮后方，而在叶轮扰流作用下，风向标可能无法精确测量叶轮平面自由来流风向。此外，人为因素也可能导致风力发电机组偏航对风不准，例如，在安装风向标时精度较差或者机舱位置传感器长时间运行产生信号漂移，从而导致偏航对风精度降低。此外，在复杂地形条件下，由于机位点所在处的不同扇区内的地形差异较大，因此会导致机组在不同扇区的入流角和湍流强度差异较大，而这些因素也会影响机组的偏航对风。
在检测风力发电机组偏航对风偏差的方法中，采用硬件(例如，采用激光雷达)虽然可以比较精确的检测出机组的偏航对风偏差，但成本投入较高，时间周期长，在整个风电场推广无太大的经济价值；采用软件的方法可利用机组运行的历史数据，借助一些算法计算出风力发电机组偏航对风偏差，并将相应的补偿值作为风力发电机机组的控制参数来矫正偏航对风。然而，目前的软件方法往往针对每个风力发电机组使用统一的矫正值执行偏航对风矫正，而并未考虑风力发电机组在不同风速段的偏航对风偏差可能不同，而且也并未考虑在复杂地形条件下机组的偏航对风偏差在不同扇区也存在差异，从而导致偏航对风矫正的精确度较低。另外，通过目前的一些软件方法计算出的单个风力发电机组的偏航对风矫正值往往被分别预设到每个风力发电机组中，风力发电机组控制升级时机组偏航对风矫正值要么被覆盖要么手动配置更新，然而由于风机参数的配置工作较为繁琐，因此很难做到风力发电机组控制参数的定期自动更新和统一管理。
鉴于此，需要能够提高风力发电机组偏航对风矫正精度且便于风机控制参数统一管理的方法和设备。
发明内容
根据本发明的一方面，提供了一种用于对风力发电机组进行偏航对风矫正的方法，所述方法可包括：从风力发电机组接收实时运行数据，其中，实时运行数据包括风力发电机组感测到的当前时刻的瞬时风速值；基于从风力发电机组接收的实时运行数据计算风力发电机组所在位置的当前风速；在预先存储的历史偏航对风偏差值之中查找与计算出的当前风速所属的风速段对应的偏航对风偏差值，作为当前时刻的偏航对风偏差值，其中，针对各个风速段分别存储一个历史偏航对风偏差值；将与查找到的偏航对风偏差值相应的偏航对风矫正值发送到风力发电机组，以用于对风力发电机组的当前时刻的偏航对风进行矫正。
根据示例性实施例，计算当前风速的步骤可包括：计算当前时刻的瞬时风速值与当前时刻之前的预定数量的瞬时风速值的平均值，作为所述当前风速。
根据示例性实施例，可针对风力发电机组的各个扇区的各个风速段分别存储一个历史偏航对风偏差值，其中，风力发电机组的各个扇区是以风力发电机组为圆心按照预定划分规则划分的。
根据示例性实施例，实时运行数据还可包括风力发电机组的机头的方向信息。所述方法还可包括：基于机头的方向信息确定风力发电机组的机头所在的扇区。查找步骤可包括：在历史偏航对风偏差值中查找与确定的扇区和当前风速所属的风速段两者对应的偏航对风偏差值。
根据示例性实施例，历史偏航对风偏差值可每隔预定周期被更新。
如果针对各个风速段分别存储一个历史偏航对风偏差值，则历史偏航对风偏差值可通过以下操作被更新：基于所述预定周期内的实时运行数据中包括的瞬时风速值，将所述预定周期内的实时运行数据分类为与各个风速段对应的实时运行数据；分别利用分类出的与各个风速段对应的实时运行数据计算针对风力发电机组的与各个风速段对应的偏航对风偏差值；将计算出的偏航对风偏差值作为新的历史偏航对风偏差值。
如果针对各个扇区的各个风速段分别存储一个历史偏航对风偏差值，则历史偏航对风偏差值可通过以下操作被更新：基于所述预定周期内的实时运行数据中包括的机头的方向信息，将所述预定周期内的实时运行数据分类为与风力发电机组的各个扇区对应的实时运行数据；针对与各个扇区对应的实时运行数据，基于实时运行数据中包括的瞬时风速值将与各个扇区对应的实时运行数据划分为与各个风速段对应的实时运行数据；针对各个扇区，分别利用划分出的与各个风速段对应的实时运行数据计算与各个风速段对应的偏航对风偏差值；将计算出的偏航对风偏差值作为新的历史偏航对风偏差值。
根据示例性实施例，实时运行数据还可包括指示风力发电机组的运行状态的数据，其中，所述方法还可包括：基于指示运行状态的数据确定风力发电机组当前是否处于发电状态以及是否处于限功率运行状态，其中，在确定风力发电机组当前处于发电状态并且不处于限功率运行状态的情况下，执行计算所述当前风速的步骤。
根据示例性实施例，可按照预定时间间隔执行用于对风力发电机组进行偏航对风矫正的方法。
根据本发明的一方面，提供了一种用于对风力发电机组进行偏航对风矫正的装置，所述装置可包括：接收模块，被配置为从风力发电机组接收实时运行数据，其中，实时运行数据包括风力发电机组感测到的当前时刻的瞬时风速值；计算模块，被配置为基于从风力发电机组接收的实时运行数据计算风力发电机组所在位置的当前风速；查找模块，被配置为在预先存储的历史偏航对风偏差值之中查找与计算出的当前风速所属的风速段对应的偏航对风偏差值，作为当前时刻的偏航对风偏差值，其中，针对各个风速段分别存储一个历史偏航对风偏差值；发送模块，将与查找到的偏航对风偏差值相应的偏航对风矫正值发送到风力发电机组，以用于对风力发电机组的当前时刻的偏航对风进行矫正。
根据示例性实施例，计算模块可计算当前时刻的瞬时风速值与当前时刻之前的预定数量的瞬时风速值的平均值，作为所述当前风速。
根据示例性实施例，可针对风力发电机组的各个扇区的各个风速段分别存储一个历史偏航对风偏差值，其中，风力发电机组的各个扇区是以风力发电机组为圆心按照预定划分规则划分的。
根据示例性实施例，实时运行数据还可包括风力发电机组的机头的方向信息。所述装置还可包括：扇区确定模块，被配置为基于机头的方向信息确定风力发电机组的机头所在的扇区。查找模块可在历史偏航对风偏差值中查找与确定的扇区和当前风速所属的风速段两者对应的偏航对风偏差值。
根据示例性实施例，所述装置还可包括：更新模块，被配置为每隔预定周期对历史偏航对风偏差值进行更新。
如果针对各个风速段分别存储一个历史偏航对风偏差值，则更新模块可通过以下操作对历史偏航对风偏差值进行更新：基于所述预定周期内的实时运行数据中包括的瞬时风速值，将所述预定周期内的实时运行数据分类为与各个风速段对应的实时运行数据；分别利用分类出的与各个风速段对应的实时运行数据计算针对风力发电机组的与各个风速段对应的偏航对风偏差值；将计算出的偏航对风偏差值作为新的历史偏航对风偏差值。
如果针对各个扇区的各个风速段分别存储一个历史偏航对风偏差值，则更新模块可通过以下操作对历史偏航对风偏差值进行更新：基于所述预定周期内的实时运行数据中包括的机头的方向信息，将所述预定周期内的实时运行数据分类为与风力发电机组的各个扇区对应的实时运行数据；针对与各个扇区对应的实时运行数据，基于实时运行数据中包括的瞬时风速值将与各个扇区对应的实时运行数据划分为与各个风速段对应的实时运行数据；针对各个扇区，分别利用划分出的与各个风速段对应的实时运行数据计算与各个风速段对应的偏航对风偏差值；将计算出的偏航对风偏差值作为新的历史偏航对风偏差值。
根据示例性实施例，实时运行数据还可包括指示风力发电机组的运行状态的数据。所述装置还可包括：状态确定模块，被配置为基于指示运行状态的数据确定风力发电机组当前是否处于发电状态以及是否处于限功率运行状态，其中，在状态确定模块确定风力发电机组当前处于发电状态并且不处于限功率运行状态的情况下，计算模块可执行计算所述当前风速的操作。
根据本发明的一方面，提供了一种用于对风力发电机组进行偏航对风矫正的设备，所述设备可包括：处理器；存储器，存储有当被处理器运行时使得处理器执行如上所述的方法的程序。
根据本发明的另一方面，提供了一种风力发电机组的执行偏航对风矫正的方法，所述方法可包括：将风力发电机组的实时运行数据发送到用于控制风力发电机组的控制设备，其中，实时运行数据包括风力发电机组感测到的当前时刻的瞬时风速值；从所述控制设备接收与风力发电机组的偏航对风偏差值对应的偏航对风矫正值，其中，偏航对风偏差值与风力发电机组所在位置的当前风速所属的风速段对应，其中，当前风速由所述控制设备基于从风力发电机组接收到的实时运行数据被计算；基于接收到的偏航对风矫正值执行偏航对风矫正。
根据本发明的另一方面，提供了一种风力发电机组，所述风力发电机组可包括：发送模块，将风力发电机组的实时运行数据发送到用于控制风力发电机组的控制设备，其中，实时运行数据包括风力发电机组感测到的当前时刻的瞬时风速值；接收模块，被配置为从所述控制设备接收与风力发电机组的偏航对风偏差值对应的偏航对风矫正值，其中，偏航对风偏差值与风力发电机组所在位置的当前风速所属的风速段对应，其中，当前风速由所述控制设备基于从风力发电机组接收到的实时运行数据被计算；矫正模块，被配置为基于接收到的偏航对风矫正值执行偏航对风矫正。
根据本发明的另一方面，提供了一种风力发电机组，所述风力发电机组可包括：处理器；存储器，存储有当被处理器运行时使得处理器执行上述方法的程序。
根据本发明的另一方面，提供了一种计算机可读存储介质，其中，所述计算机可读存储介质存储有当被运行时执行上述方法的程序。
根据所述方法、装置和设备，本发明能够按照风速段执行偏航对风矫正，从而提高偏航对风矫正的准确度，进而可提高风力发电机组的发电效率，并降低风力发电机组的载荷。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的实施例，下面将对在实施例的描述中所需要使用的附图作简单地介绍，然而，下面描述的附图仅仅是本申请的示例性实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他附图。
图1是示出根据本发明的示例性实施例的用于对风力发电机组进行偏航对风矫正的方法的流程图；
图2是示出根据本发明的示例性实施例的用于对风力发电机组进行偏航对风矫正的装置的框图；
图3是示出根据本发明的示例性实施例的风力发电机组的执行偏航对风矫正的方法的流程图；
图4是示出根据本发明的示例性实施例的风力发电机组的框图；
图5是示出根据本发明的示例性实施例的用于对风力发电机组进行偏航对风矫正的过程的示意图。
具体实施方式
下面将结合附图，对本发明的实施例进行描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
为了便于理解本发明，这里首先对本发明中所使用的术语“偏航对风偏差值”进行解释和说明。当风力发电机组在运行时，偏航系统的主要作用是使风力发电机组的机头对准自由来流风向，当风力发电机组的机头与自由来流风向存在一定角度的偏差时，称之为偏航对风存在偏差，而该偏差值在本发明中被称为“偏航对风偏差值”。以下，将参照图1至图4对本发明进行详细描述。
图1是示出根据本发明的示例性实施例的用于对风力发电机组进行偏航对风矫正的方法100的流程图。
参照图1，在步骤S110，从风力发电机组接收实时运行数据。这里，实时运行数据可包括与风力发电机组本身有关的运行数据和/或风力发电机组所感测到的各种数据。具体地，根据本发明的示例性实施例，实时运行数据可包括风力发电机组感测到的当前时刻的瞬时风速值，但不限于此。例如，实时运行数据还可包括风力发电机组的机头的方向信息和指示风力发电机组的运行状态的数据。此外，实时运行数据还可包括诸如风向角、风力发电机组的发电功率、风力发电机组实际测得的偏航对风角度、风力发电机的转速、风机限功率标志位、叶片桨距角等的数据。根据示例性实施例，可按照预定时间间隔从风力发电机组接收实时运行数据，并且可存储接收的实时运行数据，以便于之后可使用存储的实时运行数据对预先存储的历史偏航对风偏差值进行更新。稍后，将对此进行描述。这里，预定时间间隔可由用户根据实际需要设置，例如，预定时间间隔可以是1分钟。
在接收到风力发电机组的实时运行数据之后，在步骤S120，可基于从风力发电机组接收的实时运行数据计算风力发电机组所在位置的当前风速。具体地，可基于实时运行数据中包括的瞬时风速值来计算风力发电机组所在位置的当前风速。例如，根据示例性实施例，可计算当前时刻的瞬时风速值与当前时刻之前的预定数量的瞬时风速值的平均值，作为风力发电机组所在位置的当前风速。如上所述，接收到的实时运行数据可被存储，而当前时刻之前的预定数量的瞬时风速值可指在当前时刻之前接收到的实时运行数据中包括的预定数量的瞬时风速值。例如，假设每隔一分钟从风力发电机组接收一次实时运行数据，当前时刻t10的瞬时风速值为v10，并且预定数量为9，则当前时刻之前的预定数量的瞬时风速值可指与当前时刻之前的9个采样时刻t1至t9对应的9个瞬时风速值v1至v9，并且当前风速等于v1至v10这10个瞬时风速值的平均值。以此类推，如果当前时刻为t11，则当前风速可等于时刻t2的瞬时风速值v2至时刻t11的瞬时风速值v11这10个瞬时风速值的平均值。通过以上计算当前风速的方法，可相对准确地反映风力发电机组所在位置处的当前风速。这是因为，风力发电机组所感测到的瞬时风速值往往由于周围环境的变化而并不能真实地反映风力发电机组所在位置处的真实风速，而通过计算当前时刻的瞬时风速值与当前时刻之前的预定数量的瞬时风速值的平均值，可相对准确地反映出风力发电机组所在位置的当前风速。然而，本领域技术人员清楚的是，以上关于预定时间间隔和预定数量的假设仅是示例，其具体数值可根据风电场的实际需要进行调整和设置。
在步骤S120计算出当前风速之后，在步骤S130，可在预先存储的历史偏航对风偏差值之中查找与计算出的当前风速所属的风速段对应的偏航对风偏差值，作为当前时刻的偏航对风偏差值。根据本发明的示例性实施例，可预先设置多个风速段，并且可针对多个风速段中的各个风速段分别存储一个历史偏航对风偏差值。例如，可根据风力发电机组所在风电场的历史统计数据设置多个不同的风速段。例如，假设风速为v，可以以0.5m/s的步长，从风速值2.75m/s开始设置10个不同的风速段，其中，风速段1可以是2.75m/s≤v＜3.25m/s，风速段2可以是3.25m/s≤v＜3.75m/s，风速段3可以是3.75m/s≤v＜4.25m/s，......，风速段10可以是v≥7.25m/s，每个风速段可对应一个历史偏航对风偏差值。以上仅是关于风速段设置的具体示例，本领域技术人员清楚的是，风速段的设置方式不限于上述示例，而是可根据实际需要以相同的步长或不同的步长设置多个不同的风速段，并且每个风速段对应一个历史偏航对风偏差值。
根据示例性实施例，针对风力发电机组的历史偏航对风偏差值可以以数据列表的形式被存储。例如，预先存储的历史偏航对风偏差值的示例性数据列表可如以下表1所示：
[表1]
虽然以上列表仅示出两个风力发电机组和三个风速段，但本领域技术人员清楚的是，可预先存储针对多个风力发电机组的与多个不同风速段对应的偏航对风偏差值。在预先存储的历史偏航对风偏差值如以上列表所示时，在步骤S120计算出当前风速时，可直接通过查表的方式确定与当前风速所属的风速段对应的偏航对风偏差值。
优选地，根据示例性实施例，可每隔预定周期对存储的历史偏航对风偏差值进行更新。具体地，可每隔预定周期使用该预定周期内从风力发电机组接收的实时运行数据计算偏航对风偏差值，并用计算出的偏航对风偏差值更新已有的偏航对风偏差值。例如，预定周期可以是3个月或一年，但不限于此。在具体更新过程中，可首先基于该预定周期内的实时运行数据中包括的瞬时风速值，将该预定周期内的实时运行数据分类为与各个风速段对应的实时运行数据，然后分别利用分类出的与各个风速段对应的实时运行数据计算针对风力发电机组的与各个风速段对应的偏航对风偏差值，最后将计算出的偏航对风偏差值作为新的历史偏航对风偏差值，以使得更新后的历史偏航对风偏差值可用于在步骤S130中执行查找时使用。例如，如果实时运行数据中的瞬时风速值是3.5m/s，则该实时运行数据可被划分为是与风速段2相应的实时运行数据。随后，通过利用所有与风速段2对应的实时运行数据，可计算出与风速段2对应的偏航对风偏差值。
以下简要描述如何利用与各风速段对应的实时运行数据计算与各风速段对应的偏航对风偏差值。如上所述，风力发电机组的实时运行数据除包括风力发电机组所在位置的瞬时风速值之外，还可包括例如由风力发电机组实际测得的偏航对风角度和风力发电机组的发电功率。在这种情况下，例如，可首先确定与各个风速段对应的实时运行数据中的发电功率的最大值，然后针对各个风速段确定与各个风速段的发电功率最大值对应的偏航对风角度。由于理论上当偏航对风偏差角度为0度时，风力发电机组的发电功率最大，因此，可将与各个风速段的发电功率最大值对应的偏航对风偏差角度与0度之间的偏差确定为与各个风速段对应的偏航对风偏差值。或者，还可采用二维坐标系下的曲线拟合方法，针对各个风速段分别将各个风速段内的发电功率与实际测得的偏航对风角度拟合成一条曲线，并将该曲线中发电功率的最大值确定为相应风速段内发电功率最大值。随后，利用该最大值确定与各个风速段对应的偏航对风偏差值。即，针对每个风速段拟合一条曲线，然后通过寻找最大值的方式确定偏航对风偏差值。本领域技术人员清楚的是，以上仅是确定与各个风速段对应的偏航对风偏差值的示例，根据本发明可以确定与各个风速段对应的偏航对风偏差值不限于此，而是可采用现有技术中的任何使用风力发电机组的实时运行数据确定偏航对风偏差值的方法，只要确保在计算时所使用的实时运行数据是分别与各个风速段对应的实时运行数据即可，即，按照风速段对实时运行数据进行筛选。
在步骤S130查找到与当前风速所属的风速段对应的偏航对风偏差值之后，在步骤S140，可将与查找到的偏航对风偏差值相应的偏航对风矫正值发送到风力发电机组，以用于对风力发电机组的当前时刻的偏航对风进行矫正。例如，如果查找到的偏航对风偏差值为2度，则可将负2度作为偏航对风矫正值发送到风力发电机组。当然，也可以直接将与负2度相应的其他控制参数(例如，用于直接控制偏航系统偏转负2度的控制参数)作为偏航对风矫正值发送到风力发电机组。或者，在限制风力发电机组的发电功率的情况下，也可将与所限制的发电功率相应的偏航对风矫正值发送到风力发电机组，以使风力发电机组以所要求的发电功率发电。
根据上述示例性实施例，可基于瞬时风速值对实时运行数据进行筛选，从而筛选出与不同风速段对应的实时运行数据，进而分别使用与各个风速段对应的实时运行数据来计算与各个风速段对应的偏航对风偏差值。也就是说，本发明在偏航对风偏差值的计算时不是直接使用预定周期内的所有实时运行数据计算一个偏航对风偏差值并对于所有风速均适用统一的偏航对风偏差值，而是考虑了不同风速对风力发电机组的偏航对风偏差的影响，从而使得偏航对风矫正更加准确，有助于提高风力发电机组的发电效率，并降低风力发电机组的载荷。此外，通过定期自动计算偏航对风偏差值并进行自动更新，可进一步提高偏航对风矫正的准确度，并实现无人值守。
如本申请背景技术所述，在复杂地形条件下风力发电机组的偏航对风偏差在不同扇区存在差异。为此，优选地，根据本发明的另一示例实施例，当风力发电机组所在风电场的地形条件较为复杂时，可针对风力发电机组的各个扇区的各个风速段分别存储一个历史偏航对风偏差值。这里，风力发电机组的各个扇区可以是以风力发电机组为圆心按照预定划分规则划分出的。例如，可以以风力发电机组为圆心，以正北方向为参考0度，划分4个扇区，其中，每个扇区可以是90度(例如，扇区1为0度至90度，扇区2为90度至180度，扇区3为180度至270度，扇区4为270度至360度)。然而，扇区的划分方式不限于此，而是可根据实际需要确定所要划分的扇区的数量，并且每个扇区的角度可以相同或不同。具体地，“针对风力发电机组的各个扇区的各个风速段分别存储一个历史偏航对风偏差值”可指：风力发电机组的每个扇区可对应多个不同的风速段，其中，每个风速段可对应一个历史偏航对风偏差值。例如，针对复杂地形的情况，预先存储的历史偏航对风偏差值的示例性数据列表可如以下表2所示：
[表2]
虽然以上列表仅示出两个风力发电机组，每个风力发电机组被划分为两个扇区，并且每个扇区有三个风速段，但本领域技术人员清楚的是，风力发电机组的数量、各风力发电机组扇区的划分、每个扇区的风速段的设置均不限于以上示例。此外，各风力发电机组的扇区划分方式可以彼此相同或不同，并且各扇区下风速段的设置也可以彼此相同或不同。
此外，针对复杂地形条件下的风力发电场，可为风力发电场中的各风力发电机组安装卫星定位定向系统，从而可使用卫星定位定向系统获得风力发电机组的机头的方向信息。风力发电机组的机头的方向信息也可被包括在如上所述的实时运行数据中。在实时运行数据还包括风力发电机组的机头的方向信息的情况下，图1所示的方法100还可包括基于机头的方向信息确定风力发电机组的机头所在的扇区。例如，当通过安装在风力发电机组(例如，表2中的风力发电机组1)的卫星定位定向系统确定风力发电机组的机头相对于正北方向偏转45度时，可确定风力发电机组的机头所在的扇区是扇区1。在这种情况下，如果在图1的步骤S120计算出的风力发电机组所在位置的当前风速所属的风速段是风速段1，则在图1的步骤S130，可在历史偏航对风偏差值中查找与确定的扇区和当前风速所属的风速段两者对应的偏航对风偏差值。例如，可直接通过查表的方式确定与确定的扇区1和当前风速所属的风速段1对应的偏航对风偏差值是偏航对风偏差值1。
与以上针对各个风速段分别存储一个历史偏航对风偏差值类似，针对复杂地形情况所存储的历史偏航对风偏差值也可每隔预定周期被更新。具体而言，如果针对各个扇区的各个风速段分别存储一个历史偏航对风偏差值，则可通过以下操作对历史偏航对风偏差值进行更新：首先，基于该预定周期内的实时运行数据中包括的机头的方向信息，将该预定周期内的实时运行数据分类为与风力发电机组的各个扇区对应的实时运行数据；其次，针对与各个扇区对应的实时运行数据，基于实时运行数据中包括的瞬时风速值将与各个扇区对应的实时运行数据划分为与各个风速段对应的实时运行数据；接下来，针对各个扇区，分别利用划分出的与各个风速段对应的实时运行数据计算与各个风速段对应的偏航对风偏差值；最后，将计算出的偏航对风偏差值作为新的历史偏航对风偏差值。
如上所述，实时运行数据还可包括指示风力发电机组的运行状态的数据，在这种情况下，图1所示的方法100还可基于指示运行状态的数据确定风力发电机组当前是否处于发电状态以及是否处于限功率运行状态，并且仅在确定风力发电机组当前处于发电状态并且不处于限功率运行状态的情况下，执行计算当前风速的步骤S120。这里，限功率运行状态是指由于某些原因而风力发电机组的发电能力被人为限制，从而导致风速和风力发电机组的发电功率输出不匹配的状态。例如，在10m/s的风速条件下，对于1.5MW的风力发电机组的输出功率可达1300kW，但是被人为限制到低于此功率值，例如900kW。导致风力发电机组限功率运行的原因很多，主要有：1)电网调度限电，由于电网无法容纳太多的风电(因为风电不稳定，会导致电网电压波动)，要求风电场限制功率输出，导致风力发电机组的功率输出受到限制；2)由于测试的需要而人为对发电功率进行限制。例如，风电调试期间，对于额定功率1.5MW的风力发电机组，测试期间可分为4档(800kW，1000kW，1200kW和1500kW)进行逐档测试；3)由于某些功率部件损坏，需要风力发电机组限功率运行。
此外，图1的方法100所包括的步骤S110至步骤S140可按照预定时间间隔被执行，也就是说，可每隔预定时间间隔执行以下操作：从风力发电机组接收实时运行数据，基于从风力发电机组接收的实时运行数据计算风力发电机组所在位置的当前风速，在预先存储的历史偏航对风偏差值之中查找与计算出的当前风速所属的风速段对应的偏航对风偏差值，并将与查找到的偏航对风偏差值相应的偏航对风矫正值发送到风力发电机组，以用于对风力发电机组的当前时刻的偏航对风进行矫正。通过每隔预定时间间隔执行上述操作，可每隔该预定时间间隔对风力发电机组的偏航对风进行矫正，从而能够实现风力发电机组偏航对风的实时自动矫正。另外，为了描述方便，以上仅基于单个风力发电机组对方法100进行了描述，但是本领域技术人员清楚的是，可针对多个风力发电机组中的每个风力发电机组执行方法100，从而可实现整个风电场中的风力发电机组的控制参数(例如，偏航对风矫正值)的定期自动更新和统一管理。
图2是示出根据本发明的示例性实施例的用于对风力发电机组进行偏航对风矫正的装置200的框图。
参照图2，装置200可包括接收模块210、计算模块220、查找模块230和发送模块240。接收模块210可从风力发电机组接收实时运行数据。这里，实时运行数据可包括风力发电机组感测到的当前时刻的瞬时风速值，由于以上已经参照图1对实时运行数据进行了描述，因此这里不再赘述。计算模块220可基于从风力发电机组接收的实时运行数据计算风力发电机组所在位置的当前风速。具体而言，计算模块220可计算当前时刻的瞬时风速值与当前时刻之前的预定数量的瞬时风速值的平均值，作为该当前风速。在计算模块220计算出当前风速之后，查找模块230可在预先存储的历史偏航对风偏差值之中查找与计算出的当前风速所属的风速段对应的偏航对风偏差值，作为当前时刻的偏航对风偏差值。根据示例性实施例，可针对各个风速段分别存储一个历史偏航对风偏差值。以上已经参照图1描述了历史偏航对风偏差值，这里不再赘述。发送模块240可将与查找到的偏航对风偏差值相应的偏航对风矫正值发送到风力发电机组，以用于对风力发电机组的当前时刻的偏航对风进行矫正。
优选地，针对复杂地形条件，可针对风力发电机组的各个扇区的各个风速段分别存储一个历史偏航对风偏差值。这里，风力发电机组的各个扇区是以风力发电机组为圆心按照预定划分规则划分的。关于复杂地形条件下扇区的划分和历史偏航对风偏差值的存储，以上已经参照图1进行了描述，这里不再赘述。针对复杂地形的情况，从风力发电机组接收的实时运行数据还可包括风力发电机组的机头的方向信息，并且装置200还可包括扇区确定模块(未示出)。扇区确定模块可基于机头的方向信息确定风力发电机组的机头所在的扇区。在通过扇区确定模块确定了风力发电机组的机头所在的扇区并且通过计算模块220计算出当前风速之后，查找模块230可在历史偏航对风偏差值中查找与确定的扇区和当前风速所属的风速段两者对应的偏航对风偏差值。
此外，根据示例性实施例，装置200还可包括更新模块(未示出)。更新模块可每隔预定周期对历史偏航对风偏差值进行更新。根据示例性实施例，历史偏航对风偏差值既可以是针对各个风速段分别存储的历史偏航对风偏差值，还可以是针对各个扇区的各个风速段分别存储的历史偏航对风偏差值。具体而言，根据示例性实施例，如果针对各个风速段分别存储一个历史偏航对风偏差值，则更新模块可通过以下操作对历史偏航对风偏差值进行更新：首先，基于预定周期内的实时运行数据中包括的瞬时风速值，将该预定周期内的实时运行数据分类为与各个风速段对应的实时运行数据；然后，分别利用分类出的与各个风速段对应的实时运行数据计算针对风力发电机组的与各个风速段对应的偏航对风偏差值；最后，将计算出的偏航对风偏差值作为新的历史偏航对风偏差值。
根据另一示例性实施例，如果针对各个扇区的各个风速段分别存储一个历史偏航对风偏差值，则更新模块可通过以下操作对历史偏航对风偏差值进行更新：首先，基于预定周期内的实时运行数据中包括的机头的方向信息，将该预定周期内的实时运行数据分类为与风力发电机组的各个扇区对应的实时运行数据；其次，针对与各个扇区对应的实时运行数据，基于实时运行数据中包括的瞬时风速值将与各个扇区对应的实时运行数据划分为与各个风速段对应的实时运行数据；随后，针对各个扇区，分别利用划分出的与各个风速段对应的实时运行数据计算与各个风速段对应的偏航对风偏差值；最后，将计算出的偏航对风偏差值作为新的历史偏航对风偏差值。由于以上已经参照图1描述了具体地使用划分出的实时运行数据计算偏航对风偏差值的示例性方法，这里不再赘述。
根据示例性实施例，实时运行数据除了包括风力发电机组感测到的当前时刻的瞬时风速值以及机头的方向信息之外，还可包括指示风力发电机组的运行状态的数据。在这种情况下，装置200还可包括状态确定模块(未示出)。状态确定模块可基于指示运行状态的数据确定风力发电机组当前是否处于发电状态以及是否处于限功率运行状态。在状态确定模块确定风力发电机组当前处于发电状态并且不处于限功率运行状态的情况下，计算模块220可执行计算当前风速的操作。
根据示例性实施例，装置200还可包括存储器(未示出)，存储器可存储如上所述的实时运行数据以及历史偏航对风偏差值。此外，装置200例如可以是用于控制整个风电场的风电场控制器，但不限于此。例如，装置200也可以是与风电场控制器独立的控制设备。
参照图2所描述的装置200可执行参照图1所描述的方法100，因此，参照图1的关于实时运行数据、历史偏航对风偏差值的存储和更新、偏航对风偏差值的计算等的描述也同样适用于图2，这里不再赘述。
以上已经参照图1和图2描述了根据示例性实施例的用于对风力发电机组进行偏航对风矫正的方法和装置。在下文中，将参照图3和图4描述根据本发明的示例性实施例的风力发电机组以及风力发电机组的执行偏航对风矫正的方法。
图3是示出根据本发明的示例性实施例的风力发电机组的执行偏航对风矫正的方法300的流程图。
参照图3，在步骤S310，风力发电机组可将风力发电机组的实时运行数据发送到用于控制风力发电机组的控制设备(例如，参照图2所述的装置200)。根据示例性实施例，实时运行数据可包括风力发电机组感测到的当前时刻的瞬时风速值，但不限于此。在步骤S320，风力发电机组可从控制设备接收与风力发电机组的偏航对风偏差值对应的偏航对风矫正值。根据示例性实施例，偏航对风偏差值可与风力发电机组所在位置的当前风速所属的风速段对应，其中，当前风速是由控制设备基于从风力发电机组接收到的实时运行数据计算出的。以上已经参照图2描述了如何计算当前风速，这里不再赘述。
在步骤S330，风力发电机组可基于接收到的偏航对风矫正值执行偏航对风矫正。如本领域技术人员所知，风力发电机组一般采用电动的偏航系统来调整风轮并使其对准风向，并且偏航系统一般可包括感应风向的风向标、偏航电机、偏航行星齿轮减速器、偏航制动器、回转体大齿轮等。当风力发电机组接收到偏航对风矫正值时，可根据偏航对风矫正值向偏航系统中的偏航电机发出顺时针或逆时针旋转的偏航命令，并将相应的偏航力矩作用在回转体大齿轮上，从而可带动风轮进行偏航对风。
图4是示出根据本发明的示例性实施例的风力发电机组400的框图。参照图4，风力发电机组400可包括发送模块410、接收模块420和矫正模块430。发送模块410可将风力发电机组400的实时运行数据发送到用于控制风力发电机组400的控制设备(例如，参照图2所描述的装置200)。这里，实时运行数据可包括风力发电机组感测到的当前时刻的瞬时风速值，但不限于此。例如，如参照图1所述，实时运行数据还可包括风力发电机组的机头的方向信息和指示风力发电机组的运行状态的数据、风向角、风力发电机组的发电功率、风力发电机组实际测得的偏航对风角度、风力发电机的转速、风机限功率标志位、叶片桨距角等。
接收模块420可从控制设备接收与风力发电机组的偏航对风偏差值对应的偏航对风矫正值。根据示例性实施例，偏航对风偏差值可与风力发电机组所在位置的当前风速所属的风速段对应，其中，当前风速是由该控制设备基于从风力发电机组接收到的实时运行数据计算出的。
在接收模块420接收到偏航对风矫正值之后，矫正模块430可基于接收到的偏航对风矫正值执行偏航对风矫正。例如，风力发电机组400可根据偏航对风矫正值向偏航系统中的偏航电机发出顺时针或逆时针旋转的偏航命令，并将相应的偏航力矩作用在回转体大齿轮上，从而带动风轮进行偏航对风。
当风力发电机组400所在风电场的地形条件较为复杂时，优选地，可为风力发电机组400安装卫星定位定向系统，以准确地确定风力发电机组400的机头的方向信息，并将确定的机头的方向信息包括在将被发送给控制设备的实时运行数据中。在复杂地形情况下，可以以风力发电机组400为圆心按照预定规则划分多个扇区。此外，控制设备可针对风力发电机组的各个扇区的各个风速段分别计算一个历史偏航对风偏差值并存储计算的历史偏航对风偏差值。在这种情况下，当该控制设备从风力发电机组400接收到包括机头的方向信息的实时运行数据时，可根据机头的方向信息确定风力发电机组400的机头所在的扇区，并在预先存储的历史偏航对风偏差值中查找与确定的扇区和当前风速所属的风速段两者对应的偏航对风偏差值。也就是说，在复杂地形情况下，风力发电机组400可从控制设备接收与如上所述的偏航对风偏差值(偏航对风偏差值与确定的扇区和当前风速所属的风速段两者对应)相应的偏航对风矫正值，并根据接收到的偏航对风矫正值执行偏航对风，从而使得即使在复杂地形条件下也可以准确地执行偏航对风。
为方便直观地理解本发明，以下参照图5简要描述对风力发电机组执行偏航对风矫正的过程。
图5是示出根据本发明的示例性实施例的用于对风力发电机组进行偏航对风矫正的过程的示意图。
如以上参照图1所述，风力发电机组不限于一个，而是可以是多个。参照图5，各风力发电机组(例如，风力发电机组1、风力发电机组2......风力发电机组n)均可将其获得的实时运行数据(例如，实时运行数据1、实时运行数据2、实时运行数据n)发送到用于控制风力发电机组的控制设备(例如，参照图2所述的装置200)。这里，各实时运行数据均可包括各风力发电机组感测到的当前时刻的瞬时风速值。控制设备可基于从各风力发电机组接收的实时运行数据计算各风力发电机组所在位置的当前风速，并在预先存储的历史偏航对风偏差值之中查找与计算出的当前风速所属的风速段对应的偏航对风偏差值，作为当前时刻的偏航对风偏差值。作为示例，历史偏航对风偏差值可预先存储在控制设备的数据库中，或者也可存储在其他设备中。如以上参照图1至图4所述，可针对各个风速段分别存储一个历史偏航对风偏差值，或者可选地，在复杂地形情况下，可针对各个扇区的各个风速段分别存储一个历史偏航对风偏差值。在查找到对应的偏航对风偏差值之后，控制设备可将与查找到的偏航对风偏差值相应的偏航对风矫正值(例如，偏航对风矫正值1、偏航对风矫正值2、......、偏航对风矫正值n)发送到各风力发电机组，以用于对各风力发电机组的当前时刻的偏航对风进行矫正。
以上已参照图1至图5对本发明进行了详细说明，如上所述，根据本发明的示例性实施例，通过针对各个风速段分别计算并存储一个历史偏航对风偏差值，可根据风力发电机组所在位置的当前风速对风力发电机组的偏航对风进行矫正，从而能够提高偏航对风矫正的准确度，提高风力发电机组的发电效率。此外，在复杂地形条件下，通过针对风力发电机组的各个扇区的各个风速段分别计算并存储一个历史偏航对风偏差值，可根据风力发电机组的机头所在的扇区以及风力发电机组所在位置的当前风速两者对风力发电机组的偏航对风进行矫正，从而可进一步提高偏航对风矫正的准确度。另外，通过定期自动计算并更新已有的历史偏航对风偏差值，也可提高偏航对风矫正的准确度，并且能够实现无人值守。
需要说明的是，以上实施例的描述中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或相似的部分互相参见即可。
还需要说明的是，在本文中，术语“包括”或者任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的方法、装置或设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种方法、装置或设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括上述要素的方法、装置或设备中还存在另外的相同要素。
根据本发明的用于对风力发电机组进行偏航对风矫正的方法可被记录在包括执行由计算机实现的各种操作的程序指令的计算机可读介质中。计算机可读介质的示例包括：磁介质(例如硬盘、软盘和磁带)；光学介质(例如CD-ROM和DVD)；磁光介质(例如，光盘)；以及特别配制用于存储并执行程序指令的硬件装置(例如，只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、闪存等)。程序指令的示例包括例如由编译器产生的机器码和包含可使用解释器由计算机执行的高级代码的文件。例如，根据示例性实施例，计算机可读记录介质可存储有当被运行时执行参照图1所述的方法100或参照图3所述的方法300的程序。
此外，根据本发明的用于对风力发电机组进行偏航对风矫正的装置和风力发电机组的各个组件可被实现为硬件组件或软件组件，并且可根据需要进行组合。例如，根据示例性实施例，用于对风力发电机组进行偏航对风矫正的设备可包括处理器和存储器，其中，存储器可存储有当被处理器运行使得处理器执行参照图1所述的方法100的程序。根据另一示例性实施例，风力发电机组可包括处理器和存储器，其中，存储器可存储有当被处理器运行时使得处理器执行参照图3所述的方法的程序。另外，本领域技术人员还可根据各个组件所执行的处理，使用例如现场可编程门阵列(FPGA)或专用集成电路(ASIC)来实现各个组件。
尽管已经参照本发明的示例性实施例具体描述了本发明，但是本领域的技术人员应该理解，在不脱离由权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，可以对其进行形式和细节上的各种改变。

Claims (22)

1.一种用于对风力发电机组进行偏航对风矫正的方法，其特征在于，所述方法包括：
从风力发电机组接收实时运行数据，其中，实时运行数据包括风力发电机组感测到的当前时刻的瞬时风速值；
基于从风力发电机组接收的实时运行数据计算风力发电机组所在位置的当前风速；
在预先存储的历史偏航对风偏差值之中查找与计算出的当前风速所属的风速段对应的偏航对风偏差值，作为当前时刻的偏航对风偏差值，其中，针对各个风速段分别存储一个历史偏航对风偏差值；
将与查找到的偏航对风偏差值相应的偏航对风矫正值发送到风力发电机组，以用于对风力发电机组的当前时刻的偏航对风进行矫正。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，计算当前风速的步骤包括：计算当前时刻的瞬时风速值与当前时刻之前的预定数量的瞬时风速值的平均值，作为所述当前风速。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，针对风力发电机组的各个扇区的各个风速段分别存储一个历史偏航对风偏差值，其中，风力发电机组的各个扇区是以风力发电机组为圆心按照预定划分规则划分的。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，实时运行数据还包括风力发电机组的机头的方向信息，其中，所述方法还包括：基于机头的方向信息确定风力发电机组的机头所在的扇区，
其中，查找步骤包括：在历史偏航对风偏差值中查找与确定的扇区和当前风速所属的风速段两者对应的偏航对风偏差值。
5.如权利要求1或3所述的方法，其特征在于，历史偏航对风偏差值每隔预定周期被更新。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，如果针对各个风速段分别存储一个历史偏航对风偏差值，则历史偏航对风偏差值通过以下操作被更新：
基于所述预定周期内的实时运行数据中包括的瞬时风速值，将所述预定周期内的实时运行数据分类为与各个风速段对应的实时运行数据；
分别利用分类出的与各个风速段对应的实时运行数据计算针对风力发电机组的与各个风速段对应的偏航对风偏差值；
将计算出的偏航对风偏差值作为新的历史偏航对风偏差值。
7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，如果针对各个扇区的各个风速段分别存储一个历史偏航对风偏差值，则历史偏航对风偏差值通过以下操作被更新：
基于所述预定周期内的实时运行数据中包括的机头的方向信息，将所述预定周期内的实时运行数据分类为与风力发电机组的各个扇区对应的实时运行数据；
针对与各个扇区对应的实时运行数据，基于实时运行数据中包括的瞬时风速值将与各个扇区对应的实时运行数据划分为与各个风速段对应的实时运行数据；
针对各个扇区，分别利用划分出的与各个风速段对应的实时运行数据计算与各个风速段对应的偏航对风偏差值；
将计算出的偏航对风偏差值作为新的历史偏航对风偏差值。
8.如权利要求1或4所述的方法，其特征在于，实时运行数据还包括指示风力发电机组的运行状态的数据，其中，所述方法还包括：基于指示运行状态的数据确定风力发电机组当前是否处于发电状态以及是否处于限功率运行状态，
其中，在确定风力发电机组当前处于发电状态并且不处于限功率运行状态的情况下，执行计算所述当前风速的步骤。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，按照预定时间间隔执行如权利要求1所述的方法。
10.一种用于对风力发电机组进行偏航对风矫正的装置，其特征在于，所述装置包括：
接收模块，被配置为从风力发电机组接收实时运行数据，其中，实时运行数据包括风力发电机组感测到的当前时刻的瞬时风速值；
计算模块，被配置为基于从风力发电机组接收的实时运行数据计算风力发电机组所在位置的当前风速；
查找模块，被配置为在预先存储的历史偏航对风偏差值之中查找与计算出的当前风速所属的风速段对应的偏航对风偏差值，作为当前时刻的偏航对风偏差值，其中，针对各个风速段分别存储一个历史偏航对风偏差值；
发送模块，将与查找到的偏航对风偏差值相应的偏航对风矫正值发送到风力发电机组，以用于对风力发电机组的当前时刻的偏航对风进行矫正。
11.如权利要求10所述的装置，其特征在于，计算模块计算当前时刻的瞬时风速值与当前时刻之前的预定数量的瞬时风速值的平均值，作为所述当前风速。
12.如权利要求10所述的装置，其特征在于，针对风力发电机组的各个扇区的各个风速段分别存储一个历史偏航对风偏差值，其中，风力发电机组的各个扇区是以风力发电机组为圆心按照预定划分规则划分的。
13.如权利要求12所述的装置，其特征在于，实时运行数据还包括风力发电机组的机头的方向信息，其中，所述装置还包括：扇区确定模块，被配置为基于机头的方向信息确定风力发电机组的机头所在的扇区，
其中，查找模块在历史偏航对风偏差值中查找与确定的扇区和当前风速所属的风速段两者对应的偏航对风偏差值。
14.如权利要求10或12所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：更新模块，被配置为每隔预定周期对历史偏航对风偏差值进行更新。
15.如权利要求14所述的装置，其特征在于，如果针对各个风速段分别存储一个历史偏航对风偏差值，则更新模块通过以下操作对历史偏航对风偏差值进行更新：
基于所述预定周期内的实时运行数据中包括的瞬时风速值，将所述预定周期内的实时运行数据分类为与各个风速段对应的实时运行数据；
分别利用分类出的与各个风速段对应的实时运行数据计算针对风力发电机组的与各个风速段对应的偏航对风偏差值；
将计算出的偏航对风偏差值作为新的历史偏航对风偏差值。
16.如权利要求14所述的装置，其特征在于，如果针对各个扇区的各个风速段分别存储一个历史偏航对风偏差值，则更新模块通过以下操作对历史偏航对风偏差值进行更新：
基于所述预定周期内的实时运行数据中包括的机头的方向信息，将所述预定周期内的实时运行数据分类为与风力发电机组的各个扇区对应的实时运行数据；
针对与各个扇区对应的实时运行数据，基于实时运行数据中包括的瞬时风速值将与各个扇区对应的实时运行数据划分为与各个风速段对应的实时运行数据；
针对各个扇区，分别利用划分出的与各个风速段对应的实时运行数据计算与各个风速段对应的偏航对风偏差值；
将计算出的偏航对风偏差值作为新的历史偏航对风偏差值。
17.如权利要求10或13所述的装置，其特征在于，实时运行数据还包括指示风力发电机组的运行状态的数据，其中，所述装置还包括：状态确定模块，被配置为基于指示运行状态的数据确定风力发电机组当前是否处于发电状态以及是否处于限功率运行状态，
其中，在状态确定模块确定风力发电机组当前处于发电状态并且不处于限功率运行状态的情况下，计算模块执行计算所述当前风速的操作。
18.一种风力发电机组的执行偏航对风矫正的方法，其特征在于，所述方法包括：
将风力发电机组的实时运行数据发送到用于控制风力发电机组的控制设备，其中，实时运行数据包括风力发电机组感测到的当前时刻的瞬时风速值；
从所述控制设备接收与风力发电机组的偏航对风偏差值对应的偏航对风矫正值，其中，偏航对风偏差值与风力发电机组所在位置的当前风速所属的风速段对应，其中，当前风速由所述控制设备基于从风力发电机组接收到的实时运行数据被计算；
基于接收到的偏航对风矫正值执行偏航对风矫正。
19.一种风力发电机组，其特征在于，所述风力发电机组包括：
发送模块，将风力发电机组的实时运行数据发送到用于控制风力发电机组的控制设备，其中，实时运行数据包括风力发电机组感测到的当前时刻的瞬时风速值；
接收模块，被配置为从所述控制设备接收与风力发电机组的偏航对风偏差值对应的偏航对风矫正值，其中，偏航对风偏差值与风力发电机组所在位置的当前风速所属的风速段对应，其中，当前风速由所述控制设备基于从风力发电机组接收到的实时运行数据被计算；
矫正模块，被配置为基于接收到的偏航对风矫正值执行偏航对风矫正。
20.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有当被运行时执行权利要求1至9中的任一项或权利要求18所述的方法的程序。
21.一种用于对风力发电机组进行偏航对风矫正的设备，其特征在于，所述设备包括：
处理器；
存储器，存储有当被处理器运行时使得处理器执行权利要求1至9中的任一项所述的方法的程序。
22.一种风力发电机组，其特征在于，所述风力发电机组包括：
处理器；
存储器，存储有当被处理器运行时使得处理器执行权利要求18所述的方法的程序。
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