CN110094297B - 基于扇区的风力发电机组的控制方法及控制系统 - Google Patents

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Abstract

提供一种基于扇区的风力发电机组的控制方法及控制系统。本申请的控制方法及控制系统通过基于风资源参数和尾流效应将风力发电机组的原始扇区进行扇区重构，并且针对扇区重构获得的新扇区进行载荷计算和载荷叠加，并且使用寻优算法，在满足疲劳载荷的约束的情况下，找到使得风力发电机组发电量最大的工作参数。因此，本申请的控制方法及其控制系统能够精细化评估风电场中的不同风力发电机组的各个扇区的风资源条件和机组间的尾流特性，充分发挥风电场中的各个风力发电机组的发电性能，在保证风电机组安全的前提下，实现风电机组经济性最优。

Description

基于扇区的风力发电机组的控制方法及控制系统
技术领域
以下描述涉及风电领域，更具体地说，涉及一种基于扇区的风力发电机组的控制方法及控制系统。
背景技术
随着全球范围内能源危机形势愈发明显，开发可再生能源已成为世界各国能源发展战略的重大举措。风能因其在全球范围内蕴藏量巨大、可再生、分布广、无污染的特性，使风力发电成为研究较为广泛的一种可再生能源。
风电场由多台风力发电机组构成，每台风力发电机组的安全稳定运行，关系着整个风电场的稳定运行。场群群控，即通过对单台风力发电机组的控制调整实现风电场总体规划目标。为此，不仅需要考虑单台风力发电机组自身状况，还要考虑风电场全部风力发电机组之间的相互协作。
当风力发电机组运行在复杂地形条件下，风力发电机组各个扇区的地形存在很大的差异，导致各个扇区风资源状况差异很大。现在常用的风力发电机组控制策略没有考虑不同扇区风资源的差异性，也就是说，目前对风电场中的每个风力发电机组的扇区均采用以22.5°或20°进行划分，没有考虑各个风力发电机组所在机位点的实际风资源情况，使得基于划分的扇区对风力发电机组的控制不合理，从而导致风电场中的全部风力发电机组无法实现较好的经济性。
发明内容
为了解决由于不同扇区风资源的差异性而导致的风电场全部风力发电机组无法实现较好的经济性的技术问题，本发明提供一种基于扇区的风力发电机组的控制方法及控制系统。
根据本发明的一方面，提供一种基于扇区的风力发电机组的控制方法，包括：针对多个风速段中的每个风速段，获取风力发电机组的每个原始扇区的风资源参数；基于获取的风资源参数对原始扇区进行重构；基于重构后的扇区进行使得所述风力发电机组的发电量最大的寻优操作；根据寻优操作的结果来控制所述风力发电机组。
优选地，基于获取的风资源参数对原始扇区进行重构的步骤包括：将每个原始扇区拆分成以预定度数为间隔的多个第一扇区，并且基于所述风力发电机组的每个原始扇区的风资源参数来获取所述多个第一扇区中的每个第一扇区的风资源参数；基于所述多个第一扇区中的每个第一扇区的风资源参数以及所述风力发电机组的尾流效应，针对每个风速段分别计算所述多个第一扇区中的每个第一扇区的综合湍流强度；基于所述多个第一扇区中的每个第一扇区的综合湍流强度，进行扇区重构以形成多个第二扇区作为所述重构后的扇区，并且获取所述多个第二扇区中的每个第二扇区的风资源参数和综合湍流强度。
优选地，基于重构后的扇区进行使得所述风力发电机组的发电量最大的寻优操作的步骤包括：基于所述风力发电机组的工作参数、所述多个第二扇区中的每个第二扇区的风资源参数和每个第二扇区的综合湍流强度以及空气密度，针对每个风速段分别计算所述风力发电机组的每个大部件的载荷量；针对所述风力发电机组的每个大部件，将针对每个风速段计算的载荷量进行叠加，以得到每个大部件的疲劳载荷；以每个大部件的疲劳载荷为约束条件，以所述风力发电机的发电量最大为目标函数，调整所述风力发电机组的工作参数，并且返回到计算每个第一扇区的综合湍流强度的步骤。
优选地，风资源参数包括：各个扇区的风切变指数、入流角、在每个风速段的环境湍流强度、风速和风速概率密度分布参数。
优选地，基于所述多个第一扇区中的每个第一扇区的风资源参数以及所述风力发电机组的尾流效应，针对每个风速段分别计算所述多个第一扇区中的每个第一扇区的综合湍流强度的步骤包括：基于所述风力发电机组的尾流效应计算所述风力发电机组的附加湍流强度；基于每个风速段的环境湍流强度和所述附加湍流强度，针对每个风速段分别计算所述多个第一扇区中的每个第一扇区的综合湍流强度。
优选地，基于所述多个第一扇区中的每个第一扇区的综合湍流强度，进行扇区重构以形成多个第二扇区作为所述重构后的扇区的步骤包括：将所述多个第一扇区中的综合湍流强度相近并且方位相邻的第一扇区进行扇区合并，以形成多个第二扇区，其中，所述多个第二扇区中的每个第二扇区所覆盖的角度大于或等于预定阈值角度。
优选地，当所述风力发电机组的至少一个大部件的疲劳载荷大于预定阈值时，调整所述风力发电机组的工作参数，并且返回到计算每个第一扇区的综合湍流强度的步骤。
优选地，当所述风力发电机组的每个大部件的疲劳载荷均小于预定阈值时，计算所述风力发电机组的发电量，如果所述发电量未达到发电量最大，则调整所述风力发电机组的工作参数，并且返回到计算每个第一扇区的综合湍流强度的步骤。
根据本发明的另一方面，提供一种基于扇区的风力发电机组的控制系统，包括：包括：参数获取模块，被配置为：针对多个风速段中的每个风速段，获取风力发电机组的每个原始扇区的风资源参数；扇区重构模块，被配置为：基于获取的风资源参数对原始扇区进行重构；寻优模块，被配置为：基于重构后的扇区进行使得所述风力发电机组的发电量最大的寻优操作；控制模块，被配置为：根据所述寻优模块的寻优操作的结果来控制所述风力发电机组。
优选地，扇区重构模块还被配置为：将每个原始扇区拆分成以预定度数为间隔的多个第一扇区，并且基于所述风力发电机组的每个原始扇区的风资源参数来获取所述多个第一扇区中的每个第一扇区的风资源参数；基于所述多个第一扇区中的每个第一扇区的风资源参数以及所述风力发电机组的尾流效应，针对每个风速段分别计算所述多个第一扇区中的每个第一扇区的综合湍流强度；基于所述多个第一扇区中的每个第一扇区的综合湍流强度，进行扇区重构以形成多个第二扇区作为所述重构后的扇区，并且获取所述多个第二扇区中的每个第二扇区的风资源参数和综合湍流强度。
优选地，所述寻优模块包括：载荷计算模块，被配置为：基于所述风力发电机组的工作参数、所述多个第二扇区中的每个第二扇区的风资源参数和每个第二扇区的综合湍流强度以及空气密度，针对每个风速段分别计算所述风力发电机组的每个大部件的载荷量；疲劳载荷叠加模块，被配置为：针对所述风力发电机组的每个大部件，将针对每个风速段计算的载荷量进行叠加，以得到每个大部件的疲劳载荷；参数调整模块，被配置为：以每个大部件的疲劳载荷为约束条件，以所述风力发电机的发电量最大为目标函数，调整所述风力发电机组的工作参数，并且将调整后的所述风力发电机组的工作参数提供给扇区重构模块。
根据本发明的另一方面，提供一种计算机可读存储介质。所述计算机可读存储介质存储有当被处理器执行时使得处理器执行如上所述的方法的程序指令。
根据本发明的另一方面，提供一种计算装置，包括：处理器；以及存储器，存储有当被处理器执行时使得处理器执行如上所述的方法的程序指令。
根据本发明示例实施例的基于扇区的风力发电机组的控制方法及其控制方法能够针对风电场中的每个风力发电机的实际风资源情况进行扇区的适应性划分、寻优操作以及工作控制，精细化评估风电场中的不同风力发电机组的各个扇区的风资源条件和机组间的尾流特性，充分发挥风电场中的各个风力发电机组的发电性能，在保证风电机组安全的前提下，实现风电机组经济性最优。
附图说明
图1示出根据本发明示例实施例的基于扇区的风力发电机组的控制方法；
图2示出根据本发明示例实施例的基于扇区的风力发电机组的控制系统。
具体实施方式
本发明可具有各种变形和各种实施例，应理解，本发明不限于这些实施例，而是包括本发明的精神和范围内的所有变形、等同物和替换。在本发明的示例实施例中使用的术语仅用于描述特定实施例，而不是为了限制示例实施例。除非上下文另有清楚的指示，否则在此使用的单数形式也意图包括复数形式。
图1示出根据本发明示例实施例的基于扇区的风力发电机组的控制方法。
参照图1，在步骤101，针对多个风速段中的每个风速段，获取风力发电机组的每个原始扇区的风资源参数。
根据本发明示例实施例，风电场中存在多个风力发电机组，本发明示例实施例的基于扇区的风力发电机组的控制方法可并行地或者依次应用于风电场中的多个风力发电机组。以下，为了简明，以一个风力发电机组的控制为例进行解释。
风电场中的每个风力发电机组的原始扇区一般以22.5°或30°划分为16或12个扇区。例如，在16个扇区中，以[0,22.5,45,…,337.5]为各扇区的中心。在本发明的各个示例实施例中，各扇区的定义与16个扇区的定义相似。
根据本发明的示例实施例，风力发电机组的每个原始扇区的风资源参数包括：各个扇区的风切变指数、入流角、在每个风速段的环境湍流强度、风速(例如，平均风速或自由来流风速)和风速概率密度分布参数(例如，威布尔分布(weibull)参数)。可以以环境湍流矩阵的形式来记录在每个风速段的环境湍流强度。例如，环境湍流矩阵可被表示为I：
Figure BDA0001565261500000051
在环境湍流矩阵I中，记载了M个风速段N个扇区的环境湍流强度，例如，a22表示风电场中的风力风电机组的第二扇区在第2风速段下的环境湍流强度。风电场中的多个风力发电机组的环境湍流强度均可以矩阵的形式来记录，然而，本发明构思不限于此，可使用任何其他可行的形式来记录。此外，环境湍流矩阵I中的M个风速段总体上应至少覆盖的范围为[Vcutin-s1，Vcutout+s2]。也就是说，可将范围为[Vcutin-s1，Vcutout+s2]的风速段划分为M个风速段，以在每个风速段记载风力发电机组的环境湍流强度。其中，Vcutin表示切入风速(起始风速)，Vcutout表示切出风速(停机风速)，s1和s2表示可额外考虑的风速段的余量。例如，s1和s2可分别为1m/s和5m/s，然而本发明的示例实施例不限于此，s1和s2可根据工程实践选取其他值。
以上风资源参数仅是示例性的，本发明构思不限于此，风资源参数可包括更多或更少的参数。例如，风资源参数还可包括：风电场中风力发电机组的机位点的坐标和机型。
继续参照图1，在步骤103，基于获取的风资源参数对原始扇区进行重构。
具体地说，基于获取的风资源参数对原始扇区进行重构的步骤103可包括：将每个原始扇区拆分成以预定度数为间隔的多个第一扇区，并且基于风力发电机组的每个原始扇区的风资源参数来获取多个第一扇区中的每个第一扇区的风资源参数。
例如，以原始扇区以30°划分为12个扇区为例，可将全部的12个原始扇区拆分成以预定度数(例如，1°)为间隔的多个第一扇区。然后，基于12个原始扇区的每个原始扇区的风资源参数来获取每个1°的第一扇区的风资源参数。例如，假设以0°为中心的原始扇区[345，15]在风速为15m/s的环境湍流强度为11％，则将该原始扇区拆分成以1°大小的30个第一扇区，那么这30个第一扇区在风速为15m/s的环境湍流强度均为11％，可以以相同的方式获取每个第一扇区的其他风资源参数。
在一个示例实施例中，如果原始扇区以22.5°划分为16个扇区，那么可将全部的原始扇区整体上拆分成以预定度数(例如，1°)为间隔的多个第一扇区。然而，本发明构思不限于此，例如，可将每个原始扇区进行拆分，当将中心为0°的原始扇区[348.75，11.25]以预定度数(例如，1°)为间隔进行拆分时，由于原始扇区[348.75，11.25]拆分的最后一个第一扇区不满足预定度数(例如，1°)，因此，可将原始扇区[348.75，11.25]拆分的最后一个第一扇区与其相邻的中心为22.5°的下一原始扇区[11.25，33.75]的拆分的第一个第一扇区进行插值得到第一扇区。然后，基于每个原始扇区的风资源参数来获取多个第一扇区中的每个第一扇区的风资源参数。此外，预定度数可不限于示例的1°，而是可根据工程实践选择其他合适的值。
基于获取的风资源参数对原始扇区进行重构的步骤103还可包括：基于多个第一扇区中的每个第一扇区的风资源参数以及风力发电机组的尾流效应，针对每个风速段分别计算多个第一扇区中的每个第一扇区的综合湍流强度；基于多个第一扇区中的每个第一扇区的综合湍流强度，进行扇区重构以形成多个第二扇区作为重构后的扇区，并且获取多个第二扇区中的每个第二扇区的风资源参数和综合湍流强度。
与步骤101的描述相似，风力发电机组的每个第一扇区和第二扇区的风资源参数包括：各个扇区的风切变指数、入流角、在每个风速段的环境湍流强度、风速和风速概率密度分布参数(例如，威布尔分布(weibull)参数)。
在本发明的一个示例实施例中，计算每个第一扇区的综合湍流强度的步骤可包括：基于风力发电机组的尾流效应计算风力发电机组的附加湍流强度；基于每个风速段的环境湍流强度和附加湍流强度，针对每个风速段分别计算多个第一扇区中的每个第一扇区的综合湍流强度。
例如，根据上述的环境湍流强度矩阵可知原始扇区在不同的风速段存在对应的环境湍流强，因此多个第一扇区在不同的风速段存在对应的环境湍流强，本发明的示例实施例中，将针对全部风速段(例如，上述的M个风速段)中的每个风速段，计算每个第一扇区的附加湍流强度和综合湍流强度。
可采用各种方法来建立风力发电机组的尾流效应的模型，为了简明，在此省略其详细描述。
考虑环境湍流强度与尾流效应产生的附加湍流强度，针对风力发电机组的每个第一扇区，可根据下面的等式1来计算风力发电机组的第一扇区的综合湍流强度I’。
Figure BDA0001565261500000071
在等式1中，Ia表示风力发电机组的该第一扇区的环境湍流强度，Iadd表示尾流效应产生的该风力发电机组的附加湍流强度。
根据上述方法，可针对每个风速段分别计算出多个第一扇区中的每个第一扇区的综合湍流强度，然后将多个第一扇区中的综合湍流强度相近并且方位相邻的扇区进行扇区合并，以形成多个第二扇区。
例如，可将多个第一扇区中的综合湍流强度的差约为0.05或其他预定值的相邻的若干个的第一扇区(方位上临近1°的若干个第一扇区)合并为一个第二扇区。在本发明的示例实施例中，形成的多个第二扇区中的每个第二扇区所覆盖的角度大于或等于预定阈值角度(例如，15°)，也就说，形成的每个第二扇区所覆盖的角度应至少在15°以上。然而本发明构思不限于此，综合湍流强度的差以及预定阈值角度可根据工程实践而选择其他合适的值。在本发明的示例实施例中，不再是针对风电场中的全部风力发电机均以22.5°或20°进行均匀统一地扇区划分，而是针对风电场中的每个风力发电机的实际风资源情况进行扇区的适应性划分，从而能够精细化评估风电场中的不同风力发电机组的各个扇区的风资源条件和机组间的尾流特性。
然后，获取多个第二扇区中的每个第二扇区的风资源参数和综合湍流强度。
例如，可采用各种方法来针对每个第二扇区重新计算平均风速和风速概率密度分布参数，本发明构思不作具体限定。在本发明的示例实施例中，可将合并为一个第二扇区的若干个第一扇区中的最大的入流角和风切变指数作为合并的该第二扇区的入流角和风切变指数，然而本发明构思不限于此。
在本发明的示例实施例中，每个第二扇区的综合湍流强度可以为合并的若干个第一扇区的综合湍流强度的平均值，然而本发明构思不限于此。
在步骤103完成之后，可基于重构后的扇区进行使得风力发电机组的发电量最大的寻优操作。继续参照图1，寻优操作可包括步骤104至步骤109。
在步骤104，基于风力发电机组的工作参数、多个第二扇区中的每个第二扇区的风资源参数和每个第二扇区的综合湍流强度以及空气密度，针对每个风速段分别计算风力发电机组的每个大部件的载荷量。
在本发明的示例实施例中，风力发电机组的工作参数可包括，例如，额定功率、额定转速、切出风速等。例如，可通过载荷计算器或载荷数据库的方式来计算风力发电机组的每个大部件的载荷量。在本发明的示例实施例中，可以以风力发电机组的额定功率、额定转速、切出风速等工作参数、各风速段各第二扇区的综合湍流强度、风速、weibull参数、入流角、风切变指数和空气密度作为输入，通过载荷计算器(或载荷数据库)来计算并输出风力发电机组的塔底、塔顶、旋转轮毂、固定轮毂、叶根、偏航等大部件的载荷量。
继续参照图1，在步骤105，针对风力发电机组的每个大部件，将针对每个风速段计算的载荷量进行叠加，以得到每个大部件的疲劳载荷。例如，当大部件为塔底时，可基于线性损伤累计理论将塔底在多个风速段下的载荷量进行叠加，得到塔底的疲劳载荷，通过这样的方法分别得到塔顶、旋转轮毂、固定轮毂、叶根、偏航等大部件的疲劳载荷。
然后，以每个大部件的疲劳载荷为约束条件，以风力发电机的发电量最大为目标函数，调整风力发电机组的工作参数，并且返回到步骤103中计算每个第一扇区的综合湍流强度的步骤。
具体地说，在步骤106，判断每个大部件的匹配载荷是否均小于预定阈值(例如，是否均小于设计值的1.05倍)。如果存在风力发电机组的至少一个大部件的疲劳载荷大于预定阈值时(“否”)，则进行步骤109来调整风力发电机组的工作参数，并且返回到步骤103中的计算每个第一扇区的综合湍流强度的操作。也就是说，如果风力发电机组的全部大部件中存在疲劳载荷过量的大部件时，则说明针对风力发电机组的控制(风力发电机组的工作参数)可能导致风力发电机组的工作存在风险，因此，需要重新调整工作参数。当风力发电机组的工作参数被调整时，其额定功率等会发生改变，那么其推力系数会发生改变，则根据上述关于步骤103的描述可知风电场的尾流效应会发生改变，从而导致附加湍流强度发生改变，因此需要返回到步骤103重新计算附加湍流强度和综合湍流强度，并且重新进行扇区重构以重新形成多个第二扇区。
如果在步骤106确定风力发电机组的每个大部件的疲劳载荷均小于预定阈值时(“是”)，则进行步骤107以计算风力发电机组的发电量；然后在步骤108判断计算的发电量是否达到发电量最大(即，是否为最大值)。如果在步骤108判断发电量不是最大值(即，在风力发电机组的当前工作参数下，经济性评估不通过)，则进行步骤109调整风力发电机组的工作参数，并且返回到步骤103中的计算每个第一扇区的综合湍流强度的操作。
如果在步骤108判断发电量是最大值，则寻优操作结束，根据使得发电量最大的风力发电机组的工作参数来控制风电场中的风力发电机组工作，即，根据寻优操作的结果来控制风力发电机组。
在本发明的示例实施例中，寻优操作可通过粒子群算法或遗传算法来进行寻优，调整工作参数，在满足疲劳载荷约束的情况下，找到使得风电场中的各个风力发电机组的经济性最优(发电量最大)的工作参数，并按照最优的工作参数来控制风电场中的各个风力发电机组工作。
根据本发明示例实施例的基于扇区的风力发电机组的控制方法不再是针对风电场中的全部风力发电机均以22.5°或20°进行均匀统一地扇区划分和控制，而是针对风电场中的每个风力发电机的实际风资源情况进行扇区的适应性划分、寻优操作以及工作控制，从而能够精细化评估风电场中的不同风力发电机组的各个扇区的风资源条件和机组间的尾流特性，充分发挥风电场中的各个风力发电机组的发电性能，在保证风电机组安全的前提下，实现风电机组经济性最优。
图2示出根据本发明示例实施例的基于扇区的风力发电机组的控制系统。
参照图2，根据本发明示例实施例的基于扇区的风力发电机组的控制系统200可包括：参数获取模块201、扇区重构模块203、寻优模块205和控制模块213。
参数获取模块201可被配置为：针对多个风速段中的每个风速段，获取风力发电机组的每个原始扇区的风资源参数。具体地说，参数获取模块201可执行如图1所述的步骤101的操作，为了简明，在此省略重复的描述。
扇区重构模块203可被配置为：基于获取的风资源参数对原始扇区进行重构。具体地说，扇区重构模块203可被配置为：将每个原始扇区拆分成以预定度数为间隔的多个第一扇区，并且基于风力发电机组的每个原始扇区的风资源参数来获取多个第一扇区中的每个第一扇区的风资源参数；基于多个第一扇区中的每个第一扇区的风资源参数以及风力发电机组的尾流效应，针对每个风速段分别计算多个第一扇区中的每个第一扇区的综合湍流强度；并且基于多个第一扇区中的每个第一扇区的综合湍流强度，进行扇区重构以形成多个第二扇区作为重构后的扇区，并且获取多个第二扇区中的每个第二扇区的风资源参数和综合湍流强度。扇区重构模块203可执行如图1所述的步骤103的操作，为了简明，在此省略重复的描述。
寻优模块205可被配置为：基于重构后的扇区进行使得风力发电机组的发电量最大的寻优操作。
参照图2，寻优模块205可包括：载荷计算模块207、疲劳载荷叠加模块209以及参数调整模块211。根据本发明的示例实施例，包括在寻优模块205中的载荷计算模块207、疲劳载荷叠加模块209以及参数调整模块211可以是各个分开的单独模块，也可以是实现在一个或多个处理器上的处理单元，对此，本发明不做具体限定。
载荷计算模块207可被配置为：基于风力发电机组的工作参数、多个第二扇区中的每个第二扇区的风资源参数和每个第二扇区的综合湍流强度以及空气密度，针对每个风速段分别计算风力发电机组的每个大部件的载荷量。具体地说，载荷计算模块207可执行如图1所述的步骤104的操作，为了简明，在此省略重复的描述。
疲劳载荷叠加模块209可被配置为：针对风力发电机组的每个大部件，将针对每个风速段计算的载荷量进行叠加，以得到每个大部件的疲劳载荷。具体地说，疲劳载荷叠加模块209可执行如图1所述的步骤105的操作，为了简明，在此省略重复的描述。
参数调整模块211可被配置为：以每个大部件的疲劳载荷为约束条件，以风力发电机的发电量最大为目标函数，调整风力发电机组的工作参数，并且将调整后的风力发电机组的工作参数提供给扇区重构模块203。具体地说，参数调整模块211可执行如图1所述的步骤106至步骤109的操作，为了简明，在此省略重复的描述。
当寻优模块205在满足在约束条件的情况下找到使得风力发电机组的发电量最大的扇区划分以及工作参数时，控制模块213可被配置为根据寻优模块205的寻优操作的结果来控制风力发电机组。
根据本发明示例实施例的基于扇区的风力发电机组的控制方法及其控制系统能够针对风电场中的每个风力发电机的实际风资源情况进行扇区的适应性划分、寻优操作以及工作控制，精细化评估风电场中的不同风力发电机组的各个扇区的风资源条件和机组间的尾流特性，充分发挥风电场中的各个风力发电机组的发电性能，在保证风电机组安全的前提下，实现风电机组经济性最优。
根据本发明构思的示例实施例，图1描述的方法的各个步骤以及图2的描述的各个模块及其操作可被编写为程序或软件。可基于附图中示出的框图和流程图以及说明书中的对应描述，使用任何编程语言来编写程序或软件。在一个示例中，程序或软件可包括被一个或多个处理器或计算机直接执行的机器代码，诸如，由编译器产生的机器代码。在另一个示例中，程序或软件包括被一个或多个处理器或计算机使用解释器执行的更高级代码。程序或软件可被记录、存储或固定在一个或多个非暂时性计算机可读存储介质中。在一个示例中，程序或软件或一个或多个非暂时性计算机可读存储介质可被分布在计算机系统上。
根据本发明构思的示例实施例，图1描述的方法的各个步骤以及图2的描述的各个模块及其操作可被实现在包括处理器和存储器的计算装置上。存储器存储有用于控制处理器实现如上所述的各个单元的操作的程序指令。
虽然上面参照图1至图2已经详细描述了本发明的特定示例实施例，但是在不脱离本发明构思的精神和范围的情况下，可以以各种形式对本发明进行修改。如果描述的技术以不同的顺序被执行，和/或如果描述的系统、架构、或装置中的组件以不同的方式组合，和/或被其他组件或它们的等同物代替或补充，则可实现合适的结果。因此，本公开的范围不是通过具体实施方式所限定，而是由权利要求和它们的等同物限定，并且在权利要求和它们的等同物的范围内的所有变化将被解释为被包括在本公开中。

Claims (16)

1.一种基于扇区的风力发电机组的控制方法，其特征在于，包括：
针对多个风速段中的每个风速段，获取风力发电机组的每个原始扇区的风资源参数；
基于获取的风资源参数对原始扇区进行重构；
基于重构后的扇区进行使得所述风力发电机组的发电量最大的寻优操作；
根据寻优操作的结果来控制所述风力发电机组
其中，基于获取的风资源参数对原始扇区进行重构的步骤包括：将每个原始扇区拆分成以预定度数为间隔的多个第一扇区，并且基于所述风力发电机组的每个原始扇区的风资源参数来获取所述多个第一扇区中的每个第一扇区的风资源参数；基于所述多个第一扇区中的每个第一扇区的风资源参数以及所述风力发电机组的尾流效应，针对每个风速段分别计算所述多个第一扇区中的每个第一扇区的综合湍流强度；基于所述多个第一扇区中的每个第一扇区的综合湍流强度，进行扇区重构以形成多个第二扇区作为所述重构后的扇区，并且获取所述多个第二扇区中的每个第二扇区的风资源参数和综合湍流强度。
2.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，基于重构后的扇区进行使得所述风力发电机组的发电量最大的寻优操作的步骤包括：
基于所述风力发电机组的工作参数、所述多个第二扇区中的每个第二扇区的风资源参数和每个第二扇区的综合湍流强度以及空气密度，针对每个风速段分别计算所述风力发电机组的每个大部件的载荷量；
针对所述风力发电机组的每个大部件，将针对每个风速段计算的载荷量进行叠加，以得到每个大部件的疲劳载荷；
以每个大部件的疲劳载荷为约束条件，以所述风力发电机的发电量最大为目标函数，调整所述风力发电机组的工作参数，并且返回到计算每个第一扇区的综合湍流强度的步骤。
3.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，风资源参数包括：各个扇区的风切变指数、入流角、在每个风速段的环境湍流强度、风速和风速概率密度分布参数。
4.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，基于所述多个第一扇区中的每个第一扇区的风资源参数以及所述风力发电机组的尾流效应，针对每个风速段分别计算所述多个第一扇区中的每个第一扇区的综合湍流强度的步骤包括：
基于所述风力发电机组的尾流效应计算所述风力发电机组的附加湍流强度；
基于每个风速段的环境湍流强度和所述附加湍流强度，针对每个风速段分别计算所述多个第一扇区中的每个第一扇区的综合湍流强度。
5.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，基于所述多个第一扇区中的每个第一扇区的综合湍流强度，进行扇区重构以形成多个第二扇区作为所述重构后的扇区的步骤包括：
将所述多个第一扇区中的综合湍流强度相近并且方位相邻的第一扇区进行扇区合并，以形成多个第二扇区，
其中，所述多个第二扇区中的每个第二扇区所覆盖的角度大于或等于预定阈值角度。
6.如权利要求2所述的控制方法，其特征在于，当所述风力发电机组的至少一个大部件的疲劳载荷大于预定阈值时，调整所述风力发电机组的工作参数，并且返回到计算每个第一扇区的综合湍流强度的步骤。
7.如权利要求2所述的控制方法，其特征在于，当所述风力发电机组的每个大部件的疲劳载荷均小于预定阈值时，计算所述风力发电机组的发电量，如果所述发电量未达到发电量最大，则调整所述风力发电机组的工作参数，并且返回到计算每个第一扇区的综合湍流强度的步骤。
8.一种基于扇区的风力发电机组的控制系统，其特征在于，包括：
参数获取模块，被配置为：针对多个风速段中的每个风速段，获取风力发电机组的每个原始扇区的风资源参数；
扇区重构模块，被配置为：基于获取的风资源参数对原始扇区进行重构，其中，所述扇区重构模块还被配置为：将每个原始扇区拆分成以预定度数为间隔的多个第一扇区，并且基于所述风力发电机组的每个原始扇区的风资源参数来获取所述多个第一扇区中的每个第一扇区的风资源参数；基于所述多个第一扇区中的每个第一扇区的风资源参数以及所述风力发电机组的尾流效应，针对每个风速段分别计算所述多个第一扇区中的每个第一扇区的综合湍流强度；基于所述多个第一扇区中的每个第一扇区的综合湍流强度，进行扇区重构以形成多个第二扇区作为所述重构后的扇区，并且获取所述多个第二扇区中的每个第二扇区的风资源参数和综合湍流强度；
寻优模块，被配置为：基于重构后的扇区进行使得所述风力发电机组的发电量最大的寻优操作；
控制模块，被配置为：根据所述寻优模块的寻优操作的结果来控制所述风力发电机组。
9.如权利要求8所述的控制系统，其特征在于，所述寻优模块包括：
载荷计算模块，被配置为：基于所述风力发电机组的工作参数、所述多个第二扇区中的每个第二扇区的风资源参数和每个第二扇区的综合湍流强度以及空气密度，针对每个风速段分别计算所述风力发电机组的每个大部件的载荷量；
疲劳载荷叠加模块，被配置为：针对所述风力发电机组的每个大部件，将针对每个风速段计算的载荷量进行叠加，以得到每个大部件的疲劳载荷；
参数调整模块，被配置为：以每个大部件的疲劳载荷为约束条件，以所述风力发电机的发电量最大为目标函数，调整所述风力发电机组的工作参数，并且将调整后的所述风力发电机组的工作参数提供给所述扇区重构模块。
10.如权利要求8所述的控制系统，其特征在于，风资源参数包括：各个扇区的风切变指数、入流角、在每个风速段的环境湍流强度、风速和风速概率密度分布参数。
11.如权利要求8所述的控制系统，其特征在于，所述扇区重构模块还被配置为：
基于所述风力发电机组的尾流效应计算所述风力发电机组的附加湍流强度；
基于每个风速段的环境湍流强度和所述附加湍流强度，针对每个风速段分别计算所述多个第一扇区中的每个第一扇区的综合湍流强度。
12.如权利要求8所述的控制系统，其特征在于，所述扇区重构模块还被配置为：
将所述多个第一扇区中的综合湍流强度相近并且方位相邻的第一扇区进行扇区合并，以形成多个第二扇区，
其中，所述多个第二扇区中的每个第二扇区所覆盖的角度大于或等于预定阈值角度。
13.如权利要求9所述的控制系统，其特征在于，所述参数调整模块还被配置为：
当所述风力发电机组的至少一个大部件的疲劳载荷大于预定阈值时，调整所述风力发电机组的工作参数，并且将调整后的所述风力发电机组的工作参数提供给所述扇区重构模块。
14.如权利要求9所述的控制系统，其特征在于，所述参数调整模块还被配置为：
当所述风力发电机组的每个大部件的疲劳载荷均小于预定阈值时，计算所述风力发电机组的发电量，如果所述发电量未达到发电量最大，则调整所述风力发电机组的工作参数，并且将调整后的所述风力发电机组的工作参数提供给所述扇区重构模块。
15.一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处理器执行时使得处理器执行权利要求1至7中的任一项所述的风力发电机组的控制方法的程序指令。
16.一种计算装置，其特征在于，包括：
处理器；
存储器，存储有当被处理器执行时使得处理器执行权利要求1至7中的任一项所述的风力发电机组的控制方法的程序指令。
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