CN110173398A - 一种风力机远距离传播噪声与发电功率协同主动控制方法 - Google Patents

一种风力机远距离传播噪声与发电功率协同主动控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种风力机远距离传播噪声与发电功率协同主动控制方法，包括处理监测高精度气象数据、计算风力机气动噪声源、计算风力机噪声传播损失和运行风力机噪声与功率协同控制方法几个步骤；能够使得风力机在保证居民处噪音达标的前提下，智能地调控风力机进行变速、变桨等动作，降低因降噪造成的经济损失。

Description

一种风力机远距离传播噪声与发电功率协同主动控制方法
技术领域
本发明属于风力机领域，具体涉及一种风力机远距离传播噪声与发电功率协同主动控制方法。
背景技术
风能是可再生能源的重要组成部分，是我国实现非石化能源占总能源消耗比例20％目标(2030年)的重要保障。同时，风电也是我国能源可持续发展的战略性产业，其在本世纪内的发展前景是广阔而确定的。自19世纪70年代起，风力机装机数量迅速增加，至今中国风电装机约占全球四分之一，并保持着持续增长。近期，由于陆上风电在高风速区装机量趋于饱和，陆上风电向着离城镇和居民点更近的低风速区发展。风力机的噪声对附近居民的干扰问题愈加明显。即使风力机与居民点之间距离大于几百米甚至数千米，风力机噪声仍可能以超过标准的声压级水平传播到居民点处。考虑到电能传输损失和运输安装便利等因素，不少风电场建设在距离居民区数百米附近，风电机组和风电场对居民产生噪声困扰将是在所难免的。
一般而言，若要降低风力机的气动噪声需要进行低噪声叶片设计和噪声传播预测。然而，目前国内风电的快速发展仍然沿袭着“先污染，后治理”的思路，这种短视且急功近利的行为模式，会在未来带来很多环境与经济问题。目前风力机普遍采用加装尾缘锯齿、降转速运行、夜间停机、居民点搬迁等措施。其中，加装尾缘锯齿大约能降低1～2分贝左右的噪声声压级；将受到噪声困扰的居民搬迁成本居高不下，也会带来社会问题；在居民投诉时就降速运行甚至停机是过于简单粗暴的策略，是非智能的、非经济的。此外，即使在标准规定的位置处(例如距离塔筒200米)，风力机噪声声压级可能达标；但是在特定的地形气象条件下，传播到更远的居民点处的声压级反而会更高。以上这些手段，都不能精确地保证居民点处的噪音满足标准。并且会因简单的降速、停机措施，带来巨大的经济损失。
因而，传统的非智能式的风力机噪声控制方法已经不能满足低风速、靠近居民点、复杂地形的要求。本发明创新了一种风力机远距离传播噪声与发电功率协同主动控制方法，能够使得风力机在保证居民处噪音达标的前提下，智能地调控风力机进行变速、变桨等动作，降低因降噪造成的经济损失。
发明内容
为解决上述现有技术中存在的技术问题，本发明提供了一种风力机远距离传播噪声与发电功率协同主动控制方法。
本发明解决其技术问题是通过以下技术方案实现的：
一种风力机远距离传播噪声与发电功率协同主动控制方法，包括以下步骤：
步骤S1、处理监测高精度气象数据，得到风速V、风向Ang、气压P、空气密度Den、空气温度Tem、湍流强度Int和风剪切指数Wsh数据，再进行滤波处理，计算滤波后的风速V、风向Ang、空气密度Den、空气温度Tem和风剪切指数Wsh数据在预设时间段T1内的平均值；
步骤S2、基于步骤S1得到的滤波后的风速V、风向Ang、气压P、空气密度Den、空气温度Tem、湍流强度Int和和风剪切指数Wsh数据在预设时间段T1内的平均值，计算风力机气动噪声源，得到噪声源的声功率级SPW；
步骤S3、基于所述步骤S1得到的风速V、风向Ang、气压P、空气密度Den、空气温度Tem、湍流强度Int和风剪切指数Wsh数据在预设时间段T1内的平均值以及所述步骤S2得到的噪声源的声功率级SPW，计算风力机噪声传播损失，得到居民点或居民区处的平均总声压级SPL，并判断其是否符合相关噪声标准或规定；
步骤S4、如果在预设时间内，所述步骤S3得到的居民点或居民区处的平均总声压级SPL不小于一定标准SPL0，通过风力机噪声与功率协同控制方法，使得风力机在满足噪声标准的前提下仍能保证发电量，如果在预设时间段内，所述步骤S3得到的居民点或居民区处的平均总声压级SPL低于一定标准SPL0，则风力机保持原控制逻辑运行策略。
作为进一步改进的技术方案，所述步骤S1的具体包括以下步骤：
S1.1、通过风速仪测得风速V、通过风向仪测得风向Ang、通过气压仪测得气压P、通过温度仪测得空气温度Tem，基于测得的风速V、风向Ang、气压P和空气温度Tem计算得到空气密度Den、湍流强度Int、风剪切指数Wsh；
S1.2、将步骤S1.1得到的风速V、风向Ang、气压P、空气密度Den、空气温度Tem、湍流强度Int和风剪切指数Wsh数据经过滤波处理，再在预设时间段T1内求平均值，分别得到风速V平均值、风向Ang平均值、气压P平均值、空气密度Den平均值、空气温度Tem平均值、湍流强度Int平均值和和风剪切指数Wsh平均值。
作为进一步改进的技术方案，所述风速仪、风向仪、气压仪和温度仪可安装于建造在地面的支撑物体上或依靠浮力在空间悬停或运动的飞行物体上，也可悬挂在依靠升力在空间悬停或运动的飞行物体上，所述风速仪、风向仪、气压仪和温度仪至少设置一个，待测量的流场空间点数为一个或者多个，所述风速仪、风向仪、气压仪和温度仪设备可以测得流场中单点或者多点的气象数据。
作为优选的技术方案，所述风速仪包括风杯测速仪和测速雷达。
作为进一步改进的技术方案，所述风速V、风向Ang、气压P、空气密度Den、温度Tem和湍流强度Int，可以是待测量的流场空间中单点处随时间变化的变量，也可以是待测量的流场中不同空间处随时间变化的变量，待测量的流场空间第i个点的变量X的命名规则为Xi(i＝1,2,3,4,…)，即表达为风速Vi、风向Angi、气压Pi、空气密度Deni、温度Temi、湍流强度Inti。
作为进一步改进的技术方案，所述步骤S1.2中，在预设时间段T1内求平均值时，假设当前时刻为t，将位于时刻t-T1到时刻t之间的数据Xi进行平均，所述的平均值是对待测量的流场空间中一个或多个点的变量Xi分别进行计算。
作为进一步改进的技术方案，所述步骤S2中，风力机气动噪声源的计算方法包括BPM方法、FW-H方法、Amiet方法和TNO方法，具体包括以下步骤：
步骤S2.1、输入风力机的相关参数，所述风力机的相关参数包括风力机的叶片气动外形和风力机的运行参数；
步骤S2.2、基于所述步骤S2.1的风力机的相关参数和步骤S1得到的滤波后的风速V、风向Ang、气压P、空气密度Den、空气温度Tem、湍流强度Int数据，在每个预设时间段T1内运行所述风力机气动噪声源的计算方法，计算每台风力机的噪声源的声功率级SPWN，风力机的台数编号为N,N＝1,2,3,4，…，其中，计算的每台风力机的噪声源的声功率级SPWN是随时间变化的，时刻t-T1到时刻t之间的时间段对应一个SPWN的取值，时刻t到时刻t+T1之间的时间段对应一个新的SPWN的取值；
步骤S2.3、在预设时间段T2内对步骤S2.2中的每台风力机的噪声源的声功率级SPWN值进行平均，得到噪声源的声功率级SPW，具体每台风力机的噪声源的声功率级SPWN值的平均过程为：
假设当前时刻为t，将位于时刻t-T2到时刻t之间的SPWN数据进行平均，预设时间段T2与预设时间段T1的关系满足：[T2/T1]≥N,N＝1,2,3,4,…，当湍流度Int越大时，N的取值越大，当噪声传播路径的地形越复杂时，N的取值越大；
步骤S2.4、若存在某一台所述步骤S2.3中的风力机在时间段T2内的平均声功率小于SPW0，则返回风力机气动噪声源的计算方法继续计算，直到在时间段T2内的平均声功率不小于SPW0，才输出该台风力机的噪声源，继续所述步骤S3。
作为进一步改进的技术方案，所述步骤S3中，风力机噪声远传播距离的计算方法包括抛物线方程方法、计算气动声学及抛物线方程方法与计算气动声学的结合方法，具体包括以下步骤：
S3.1、输入风场地形的相关参数、所述步骤S1得到的风速V、风向Ang、气压P、空气密度Den、空气温度Tem、湍流强度Int和风剪切指数Wsh数据在预设时间段T1内的平均值以及所述步骤S2得到的噪声源的声功率级SPW，其中，所述风场地形的相关参数包括风力机的位置坐标、居民点的位置坐标、风力机与居民点之间噪声传播路径的地形表面坐标、包含风力机与居民点在内的风场的三维地表形状坐标、地面粗糙度和声阻抗系数；
S3.2、在每个预设时间段T2内，对每一台风力机N，运行所述风力机噪声远传播距离的计算方法，计算每个T2时间段内风力机噪声源传播到居民点或者目标点的声压级SPLN；
S3.3、基于所述步骤S3.2中每台风力机对应的声压级SPLN计算得到所有风力机的噪声源传播到居民点或者目标点的总声压级SPL；
S3.4、在预设时间段T3内对所述步骤3.2得到的总声压级SPL进行平均，假设当前时刻为t，将位于时刻t-T3到时刻t之间的SPL数据进行平均，所述预设时间段T3与预设时间段T2的关系满足：[T3/T2]≥n,n＝1,2,3,4,…，当湍流度Int越大时，n的取值越大，当噪声传播路径的地形越复杂时，n的取值越大；
S3.5、如果所述步骤S3.4得到的平均总声压级SPL小于SPL0，则返回所述步骤S1、S2、S3继续计算，直到在时间段T3内的平均总声压级不小于SPL0，继续步骤S4。
作为进一步改进的技术方案，所述步骤S4中的风力机噪声与功率协同控制方法为：控制单台或几台风力机进行变速、变桨动作，使得风力机运行于风力机噪声与功率协同控制区，根据所有风力机的噪声源及传播规律，确定相应的风力机运行于风力机噪声与功率协同控制区，确定每台风力机的变速、变桨策略，使得居民点或者目标点的平均总声压级SPL满足标准，即使得风力机在满足居民地噪声标准的前提下运行，常规风力机的控制策略是在低于额定风速时变速控制，高于额定风速时变桨控制，在风力机运行于所述风力机噪声与功率协同控制区内时，风力机的变速、变桨等动作可以同时进行，也可以串行进行，变速、变桨等动作按照所述风力机噪声与功率协同控制区的控制策略进行。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
目前传统的风力机降噪手段包括：加装尾缘锯齿、降转速运行、夜间停机、居民点搬迁等措施。其中，加装尾缘锯齿大约能降低1～2分贝左右的噪声声压级；将受到噪声困扰的居民搬迁成本居高不下，也会带来社会问题；在居民投诉时就降速运行甚至停机是过于简单粗暴的策略，是非智能的、非经济的。在特定的地形气象条件下，更远处的声压级反而会高于近处的声压级。以上这些手段及现象，都表明传统降噪措施不能精确地保证居民点处的噪音满足标准。并且会因简单的降速、停机措施，带来巨大的经济损失。因而，传统的非智能式的风力机噪声控制方法已经不能满足低风速、靠近居民点、复杂地形的要求。
本发明创新了一种风力机远距离传播噪声与发电功率协同主动控制方法，该方法利用多种气象数据和先进算法，实时判断监测居民点处的噪音水平和风力机功率，在居民点处噪音超标时，智能地调控风力机进行变速、变桨等动作，使得居民点处的噪音水平满足标准。本发明实现了实时的、智能的风力机噪声控制，可以在保证居民点处噪音达标的前提下，使得风力机发出最多的电量，降低停机、降速等简单降噪手段造成的经济损失，实现风力机噪声与功率协同最优控制。
附图说明
图1为本发明的逻辑示意图；
图2是步骤S1的逻辑示意图；
图3是步骤S2逻辑示意图；
图4是步骤S3逻辑示意图；
图5是步骤S4的风力机噪声与功率协同控制方法的风力机噪声与功率协同控制区在风力机风速功率曲线上的示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1所示，一种风力机远距离传播噪声与发电功率协同主动控制方法，包括以下步骤：
步骤S1、处理监测高精度气象数据
S1.1、通过风速仪测得风速V、通过风向仪测得风向Ang、通过气压仪测得气压P、通过温度仪测得空气温度Tem；需要说明的是，风速仪(风杯测速仪和测速雷达)、风向仪、气压仪和温度仪可安装于建造在地面的支撑物体上(测风塔等)或依靠浮力在空间悬停或运动的飞行物体上(无人机等)，也可悬挂在依靠升力在空间悬停或运动的飞行物体上(氢气球等)，所述风速仪、风向仪、气压仪和温度仪的均至少设置一个，待测量的流场空间点的数目为一个或者多个，所述风速仪、风向仪、气压仪和温度仪设备可以测得待测量的流场中单点或者多点的气象数据。需要说明的是，本发明将风速V、风向Ang、气压P、空气密度Den、温度Tem等数据统称为气象数据，根据测得的空间多点的气象数据，基于计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)、叶素动量理论(Blade Element Momentum,BEM)、风力机尾流模型等理论和方法，可以计算出流场空间中任意点的气象数据。
S1.2、将步骤S1.1得到的风速V、风向Ang、气压P、空气密度Den、空气温度Tem、湍流强度Int和风剪切指数Wsh经过滤波处理，再在预设时间段T1内求平均值，分别得到风速V平均值、风向Ang平均值、空气密度Den平均值、空气温度Tem平均值、湍流强度Int平均值和风剪切指数Wsh平均值。在预设时间段T1内求平均值时，假设当前时刻为t，将位于时刻t-T1到时刻t之间的数据Xi进行平均，所述的平均值是对待测量的流场空间中一个或多个点的变量Xi分别进行计算。风速V、风向Ang、气压P、空气密度Den、温度Tem、和湍流强度Int，可以是待测量的流场空间中单点处随时间变化的变量，也可以是待测量的流场中不同空间处随时间变化的变量，待测量的流场空间第i个点的变量X的命名规则为Xi(i＝1,2,3,4,…)，即表达为风速Vi、风向Angi、气压Pi、空气密度Deni、温度Temi、湍流强度Inti，同时，还可以提供风剪切指数Wsh等数据，如图2所示。
步骤S2、计算风力机气动噪声源
步骤S2.1、输入风力机的相关参数，所述风力机的相关参数包括风力机的叶片气动外形(弦长分布、扭角分布、相对厚度分布、翼型分布等)和风力机的运行参数(风力机的转速和叶片的桨距角等)；
步骤S2.2、基于所述步骤S2.1的风力机的相关参数和步骤S1得到的滤波后的风速V、风向Ang、气压P、空气密度Den、空气温度Tem、湍流强度Int和风剪切指数Wsh数据，在每个预设时间段T1内运行所述风力机气动噪声源的计算方法，风力机气动噪声源的计算方法包括BPM方法、FW-H方法、Amiet方法和TNO方法，计算每台风力机的噪声源的声功率级SPWN，风力机的台数编号为N,N＝1,2,3,4，…，其中，计算的每台风力机的噪声源的声功率级SPWN是随时间变化的，时刻t-T1到时刻t之间的时间段对应一个SPWN的取值，时刻t到时刻t+T1之间的时间段对应一个新的SPWN的取值；
步骤S2.3、在预设时间段T2内对步骤S2.2中的每台风力机的噪声源的声功率级SPWN值进行平均，得到噪声源的声功率级SPW，具体每台风力机的噪声源的声功率级SPWN值的平均过程为：
假设当前时刻为t，将位于时刻t-T2到时刻t之间的SPWN数据进行平均，预设时间段T2与预设时间段T1的关系满足：[T2/T1]≥n,n＝1,2,3,4,…，当湍流度Int越大时，n的取值越大，当噪声传播路径的地形越复杂时，n的取值越大；
步骤S2.4、若存在某一台所述步骤S2.3中的风力机在时间段T2内的平均声功率小于SPW0，则返回风力机气动噪声源的计算方法继续计算，直到在时间段T2内的平均声功率不小于SPW0，才输出该台风力机的噪声源，继续所述步骤S3，如图3所示。
步骤S3、计算风力机噪声远传播距离
S3.1、输入风场地形的相关参数、所述步骤S1得到的风速V、风向Ang、空气密度Den和空气温度Tem数据在预设时间段T1内的平均值以及所述步骤S2得到的噪声源的声功率级SPW，其中，所述风场地形的相关参数包括风力机的位置坐标、居民点的位置坐标、风力机与居民点之间噪声传播路径的地形表面坐标、包含风力机与居民点在内的风场的三维地表形状坐标、地面粗糙度和声阻抗系数；
S3.2、在每个预设时间段T2内，对每一台风力机N，运行所述风力机噪声远传播距离的计算方法，计算每个T2时间段内风力机噪声源传播到居民点或者目标点的声压级SPLN，风力机噪声远传播距离的计算方法包括抛物线方程方法、计算气动声学及抛物线方程方法与计算气动声学的结合方法；
S3.3、基于所述步骤S3.2中每台风力机对应的声压级SPLN计算得到所有风力机的噪声源传播到居民点或者目标点的总声压级SPL；
S3.4、在预设时间段T3内对所述步骤3.2得到的总声压级SPL进行平均，假设当前时刻为t，将位于时刻t-T3到时刻t之间的SPL数据进行平均，所述预设时间段T3与预设时间段T2的关系满足：[T3/T2]≥n,n＝1,2,3,4,…，当湍流度Int越大时，n的取值越大，当噪声传播路径的地形越复杂时，n的取值越大；
S3.5、如果所述步骤S3.4得到的平均总声压级SPL小于SPL0，则返回所述步骤S1、S2、S3继续计算，直到在时间段T3内的平均总声压级不小于SPL0，继续步骤S4，如图4所示。
步骤S4、如果在预设时间内，所述步骤S3得到的居民点或居民区处的平均总声压级SPL不小于一定标准SPL0，通过风力机噪声与功率协同控制方法，控制风力机变速、变桨动作，使得风力机在满足噪声标准的前提下仍能保证发电量，即使得风力机运行于风力机噪声与功率协同控制区，使风力机在满足居民地噪声标准的前提下运行。风力机噪声与功率协同控制方法会根据所有风力机的噪声源及传播规律，确定哪几台风力机运行于风力机噪声与功率协同控制区，确定每台风力机的变速、变桨策略。如果在预设时间段内，所述步骤S3得到的居民点或居民区处的平均总声压级SPL低于一定标准SPL0，则风力机保持原控制逻辑运行策略。上述风力机噪声与功率协同控制方法避免了在噪声过大时，风力机的停机措施等带来的损失，使得风力机能够智能的调控运行状态，在满足噪声标准的前提下连续地、高效地发电，即使得风力机在达到噪声标准的限制条件下工作，智能地降低风力机因噪声而产生的经济损失。需要说明的是，当运行所述步骤S4中的风力机噪声与功率协同控制方法时，风力机运行于风力机噪声与功率协同控制区，常规风力机的控制策略是在低于额定风速时变速控制，高于额定风速时变桨控制，在风力机运行于所述风力机噪声与功率协同控制区内，风力机的变速、变桨等动作可以同时进行，也可以串行进行，变速、变桨等动作按照所述风力机噪声与功率协同控制区的控制策略进行，如图5所示。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种风力机远距离传播噪声与发电功率协同主动控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1、处理监测高精度气象数据，得到风速V、风向Ang、气压P、空气密度Den、空气温度Tem、湍流强度Int和风剪切指数Wsh数据，再进行滤波处理，计算滤波后的风速V、风向Ang、空气密度Den、空气温度Tem和风剪切指数Wsh数据在预设时间段T1内的平均值；
步骤S2、基于步骤S1得到的滤波后的风速V、风向Ang、气压P、空气密度Den、空气温度Tem、湍流强度Int和和风剪切指数Wsh数据在预设时间段T1内的平均值，计算风力机气动噪声源，得到噪声源的声功率级SPW；
步骤S3、基于所述步骤S1得到的风速V、风向Ang、气压P、空气密度Den、空气温度Tem、湍流强度Int和风剪切指数Wsh数据在预设时间段T1内的平均值以及所述步骤S2得到的噪声源的声功率级SPW，计算风力机噪声传播损失，得到居民点或居民区处的平均总声压级SPL，并判断其是否符合相关噪声标准或规定；
步骤S4、如果在预设时间内，所述步骤S3得到的居民点或居民区处的平均总声压级SPL不小于一定标准SPL0，通过风力机噪声与功率协同控制方法，使得风力机在满足噪声标准的前提下仍能保证发电量，如果在预设时间段内，所述步骤S3得到的居民点或居民区处的平均总声压级SPL低于一定标准SPL0，则风力机保持原控制逻辑运行策略。
2.根据权利要求1所述的一种风力机远距离传播噪声与发电功率协同主动控制方法，其特征在于，所述步骤S1的具体包括以下步骤：
S1.1、通过风速仪测得风速V、通过风向仪测得风向Ang、通过气压仪测得气压P、通过温度仪测得空气温度Tem，基于测得的风速V、风向Ang、气压P和空气温度Tem计算得到空气密度Den、湍流强度Int、风剪切指数Wsh；
S1.2、将步骤S1.1得到的风速V、风向Ang、气压P、空气密度Den、空气温度Tem、湍流强度Int和风剪切指数Wsh数据经过滤波处理，再在预设时间段T1内求平均值，分别得到风速V平均值、风向Ang平均值、气压P平均值、空气密度Den平均值、空气温度Tem平均值、湍流强度Int平均值和和风剪切指数Wsh平均值。
3.根据权利要求2所述的一种风力机远距离传播噪声与发电功率协同主动控制方法，其特征在于，所述风速仪、风向仪、气压仪和温度仪可安装于建造在地面的支撑物体上或依靠浮力在空间悬停或运动的飞行物体上，也可悬挂在依靠升力在空间悬停或运动的飞行物体上，所述风速仪、风向仪、气压仪和温度仪至少设置一个，待测量的流场空间点数为一个或者多个，所述风速仪、风向仪、气压仪和温度仪设备可以测得流场中单点或者多点的气象数据。
4.根据权利要求2所述的一种风力机远距离传播噪声与发电功率协同主动控制方法，其特征在于，所述风速仪包括风杯测速仪和测速雷达。
5.根据权利要求3所述的一种风力机远距离传播噪声与发电功率协同主动控制方法，其特征在于，所述风速V、风向Ang、气压P、空气密度Den、温度Tem和湍流强度Int，可以是待测量的流场空间中单点处随时间变化的变量，也可以是待测量的流场中不同空间处随时间变化的变量，待测量的流场空间第i个点的变量X的命名规则为Xi(i＝1,2,3,4,…)，即表达为风速Vi、风向Angi、气压Pi、空气密度Deni、温度Temi、湍流强度Inti。
6.根据权利要求5所述的一种风力机远距离传播噪声与发电功率协同主动控制方法，其特征在于，所述步骤S1.2中，在预设时间段T1内求平均值时，假设当前时刻为t，将位于时刻t-T1到时刻t之间的数据Xi进行平均，所述的平均值是对待测量的流场空间中一个或多个点的变量Xi分别进行计算。
7.根据权利要求1所述的一种风力机远距离传播噪声与发电功率协同主动控制方法，其特征在于，所述步骤S2中，风力机气动噪声源的计算方法包括BPM方法、FW-H方法、Amiet方法和TNO方法，具体包括以下步骤：
步骤S2.1、输入风力机的相关参数，所述风力机的相关参数包括风力机的叶片气动外形和风力机的运行参数；
步骤S2.2、基于所述步骤S2.1的风力机的相关参数和步骤S1得到的滤波后的风速V、风向Ang、气压P、空气密度Den、空气温度Tem、湍流强度Int数据，在每个预设时间段T1内运行所述风力机气动噪声源的计算方法，计算每台风力机的噪声源的声功率级SPWN，风力机的台数编号为N,N＝1,2,3,4，…，其中，计算的每台风力机的噪声源的声功率级SPWN是随时间变化的，时刻t-T1到时刻t之间的时间段对应一个SPWN的取值，时刻t到时刻t+T1之间的时间段对应一个新的SPWN的取值；
步骤S2.3、在预设时间段T2内对步骤S2.2中的每台风力机的噪声源的声功率级SPWN值进行平均，得到噪声源的声功率级SPW，具体每台风力机的噪声源的声功率级SPWN值的平均过程为：
假设当前时刻为t，将位于时刻t-T2到时刻t之间的SPWN数据进行平均，预设时间段T2与预设时间段T1的关系满足：[T2/T1]≥N,N＝1,2,3,4,…，当湍流度Int越大时，N的取值越大，当噪声传播路径的地形越复杂时，N的取值越大；
步骤S2.4、若存在某一台所述步骤S2.3中的风力机在时间段T2内的平均声功率小于SPW0，则返回风力机气动噪声源的计算方法继续计算，直到在时间段T2内的平均声功率不小于SPW0，才输出该台风力机的噪声源，继续所述步骤S3。
8.根据权利要求1所述的一种风力机远距离传播噪声与发电功率协同主动控制方法，其特征在于，所述步骤S3中，风力机噪声远传播距离的计算方法包括抛物线方程方法、计算气动声学及抛物线方程方法与计算气动声学的结合方法，具体包括以下步骤：
S3.1、输入风场地形的相关参数、所述步骤S1得到的风速V、风向Ang、气压P、空气密度Den、空气温度Tem、湍流强度Int和风剪切指数Wsh数据在预设时间段T1内的平均值以及所述步骤S2得到的噪声源的声功率级SPW，其中，所述风场地形的相关参数包括风力机的位置坐标、居民点的位置坐标、风力机与居民点之间噪声传播路径的地形表面坐标、包含风力机与居民点在内的风场的三维地表形状坐标、地面粗糙度和声阻抗系数；
S3.2、在每个预设时间段T2内，对每一台风力机N，运行所述风力机噪声远传播距离的计算方法，计算每个T2时间段内风力机噪声源传播到居民点或者目标点的声压级SPLN；
S3.3、基于所述步骤S3.2中每台风力机对应的声压级SPLN计算得到所有风力机的噪声源传播到居民点或者目标点的总声压级SPL；
S3.4、在预设时间段T3内对所述步骤3.2得到的总声压级SPL进行平均，假设当前时刻为t，将位于时刻t-T3到时刻t之间的SPL数据进行平均，所述预设时间段T3与预设时间段T2的关系满足：[T3/T2]≥n,n＝1,2,3,4,…，当湍流度Int越大时，n的取值越大，当噪声传播路径的地形越复杂时，n的取值越大；
S3.5、如果所述步骤S3.4得到的平均总声压级SPL小于SPL0，则返回所述步骤S1、S2、S3继续计算，直到在时间段T3内的平均总声压级不小于SPL0，继续步骤S4。
9.根据权利要求1所述的一种风力机远距离传播噪声与发电功率协同主动控制方法，其特征在于，所述步骤S4中的风力机噪声与功率协同控制方法为：控制单台或几台风力机进行变速、变桨动作，使得风力机运行于风力机噪声与功率协同控制区，根据所有风力机的噪声源及传播规律，确定相应的风力机运行于风力机噪声与功率协同控制区，确定每台风力机的变速、变桨策略，使得居民点或者目标点的平均总声压级SPL满足标准，即使得风力机在满足居民地噪声标准的前提下运行，常规风力机的控制策略是在低于额定风速时变速控制，高于额定风速时变桨控制，在风力机运行于所述风力机噪声与功率协同控制区内时，风力机的变速、变桨等动作可以同时进行，也可以串行进行，变速、变桨等动作按照所述风力机噪声与功率协同控制区的控制策略进行。
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