CN110206683B - 估计对风角度偏差及矫正对风角度的方法、装置和系统 - Google Patents
估计对风角度偏差及矫正对风角度的方法、装置和系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110206683B CN110206683B CN201810168939.7A CN201810168939A CN110206683B CN 110206683 B CN110206683 B CN 110206683B CN 201810168939 A CN201810168939 A CN 201810168939A CN 110206683 B CN110206683 B CN 110206683B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- wind
- angle
- value
- wind speed
- ith
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 64
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 claims description 31
- 238000010248 power generation Methods 0.000 claims description 31
- 238000004590 computer program Methods 0.000 claims description 11
- 238000012937 correction Methods 0.000 claims description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 6
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 4
- 230000006870 function Effects 0.000 description 4
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 3
- 230000001186 cumulative effect Effects 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 238000012935 Averaging Methods 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 238000003491 array Methods 0.000 description 1
- 238000004422 calculation algorithm Methods 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000005315 distribution function Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 230000002068 genetic effect Effects 0.000 description 1
- 238000011478 gradient descent method Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000003672 processing method Methods 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03D—WIND MOTORS
- F03D7/00—Controlling wind motors
- F03D7/02—Controlling wind motors the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor
- F03D7/0204—Controlling wind motors the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor for orientation in relation to wind direction
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03D—WIND MOTORS
- F03D7/00—Controlling wind motors
- F03D7/02—Controlling wind motors the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor
- F03D7/028—Controlling wind motors the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor controlling wind motor output power
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03D—WIND MOTORS
- F03D7/00—Controlling wind motors
- F03D7/02—Controlling wind motors the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor
- F03D7/04—Automatic control; Regulation
- F03D7/042—Automatic control; Regulation by means of an electrical or electronic controller
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
- F05B2270/00—Control
- F05B2270/30—Control parameters, e.g. input parameters
- F05B2270/32—Wind speeds
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/70—Wind energy
- Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Wind Motors (AREA)
Abstract
本发明提供一种估计对风角度偏差及矫正对风角度的方法、装置和系统。估计对风角度偏差的方法包括：获取风力发电机组的特定时间段内的历史运行数据，其中，所述历史运行数据包括所述特定时间段内的不同的时间点的环境风速值、对风角度实测值和输出功率值；针对任一风速段，基于所述特定时间段内的环境风速值属于所述任一风速段的时间点的对风角度实测值和输出功率值，确定针对所述任一风速段的对风角度偏差值；基于获取的历史运行数据和确定的针对每一个风速段的对风角度偏差值，确定针对所有风速段的统一对风角度偏差值。
Description
技术领域
本发明总体说来涉及风力发电技术领域，更具体地讲，涉及一种估计风力发电机组的对风角度偏差的方法及装置、矫正风力发电机组的对风角度的方法及系统。
背景技术
当前风力发电行业内，兆瓦级以上功率的主流机型通常采用水平轴式设计。基于水平轴式设计的风力发电机组必须配备偏航系统，偏航系统的主要作用是使风力发电机组在进行发电时尽可能处于迎风状态，这就要求偏航系统时刻跟踪风向变化。如图1所示，偏航系统通常通过安装在机舱顶部的风向传感器(例如，风向标)来检测对风角度(风向与机舱轴线之间的夹角的角度)。
由于初始安装误差、长期运行后的失效、以及叶轮尾流影响都会使得风力发电机组的偏航系统实际检测到的对风角度值与对风角度真实值之间存在误差，从而导致偏航系统基于对风角度实测值确定的偏航角度值，无法使得风力发电机组尽可能处于迎风状态，既使得风力发电机组损失发电量，也使得风力发电机组的载荷不平衡加剧。因此，如何方便有效地估计对风角度实测值存在的偏差就显得尤为重要。
发明内容
本发明的示例性实施例在于提供一种估计风力发电机组的对风角度偏差的方法及装置、矫正风力发电机组的对风角度的方法及系统，其能够方便有效地估计风力发电机组的对风角度实测值存在的偏差，并利用估计的偏差对后续获取的对风角度实测值进行矫正。
根据本发明的示例性实施例，提供一种估计风力发电机组的对风角度偏差的方法，所述方法包括：获取风力发电机组的特定时间段内的历史运行数据，其中，所述历史运行数据包括所述特定时间段内的不同的时间点的环境风速值、对风角度实测值和输出功率值；针对任一风速段，基于所述特定时间段内的环境风速值属于所述任一风速段的时间点的对风角度实测值和输出功率值，确定针对所述任一风速段的对风角度偏差值；基于获取的历史运行数据和确定的针对每一个风速段的对风角度偏差值，确定针对所有风速段的统一对风角度偏差值。
可选地，基于获取的历史运行数据和确定的针对每一个风速段的对风角度偏差值，确定针对所有风速段的统一对风角度偏差值的步骤包括：使用针对每一个风速段的对风角度偏差值和统一对风角度偏差变量来计算所述特定时间段的发电量，并将所述特定时间段的发电量取值最大时对应的统一对风角度偏差变量的值作为统一对风角度偏差值。
可选地，使用针对每一个风速段的对风角度偏差值和统一对风角度偏差变量来计算所述特定时间段的发电量的步骤包括：
根据公式
计算所述特定时间段的发电量；其中，αi为针对第i个风速段的对风角度偏差值，Pi(θ-αi-β)为基于所述历史运行数据确定的环境风速值属于第i个风速段且对风角度值为(θ-αi-β)时的输出功率值，Δt为所述特定时间段内的相邻两个时间点之间的时间间隔，
Fij为：所述特定时间段内的环境风速值属于第i个风速段且对风角度实测值属于第j个角度区间的所有时间点的数量，-β为统一对风角度偏差变量，
其中，以第一预定间隔将预定风速范围划分为M个风速段，以第二预定间隔将预定角度范围划分为N个角度区间，其中，i和j为整数，且M≥i>0，N≥j>0，Δθ为第二预定间隔。
可选地，Pi(θ-αi-β)＝Pimaxcos3(θ-αi-β)；或者，当(θ-αi-β)属于N个角度区间中的任一角度区间时，Pi(θ-αi-β)的值为：所述特定时间段内的环境风速值属于第i个风速段且对风角度实测值属于所述任一角度区间的所有时间点的输出功率值的平均值，并且，当(θ-αi-β)不属于N个角度区间时，Pi(θ-αi-β)＝Pimaxcos3(θ-αi-β)，其中，Pimax为基于所述历史运行数据估计的针对第i个风速段的风力发电机组正对风时的功率值。
可选地，确定针对任一风速段的对风角度偏差值的步骤包括：针对作为所述任一风速段的第i个风速段，基于与第i个风速段对应的每个角度区间的平均功率值，确定针对第i个风速段的对风角度偏差值，其中，与第i个风速段对应的第j个角度区间的平均功率值Pij为：所述特定时间段内的环境风速值属于第i个风速段且对风角度实测值属于第j个角度区间的所有时间点的输出功率值的平均值。
可选地，确定针对第i个风速段的对风角度偏差值的步骤包括：基于式(1)对与第i个风速段对应的N个角度区间的平均功率值和N个角度区间的中值进行拟合，以得到αi和Pimax：
Pij＝Pimaxcos3(θij-αi) 式(1)
其中，θij为与第i个风速段对应的第j个角度区间的中值。
可选地，确定针对第i个风速段的对风角度偏差值的步骤包括：针对任一组对称角度区间，基于与第i个风速段对应的所述任一组对称角度区间所包括的每个角度区间的平均功率值，确定第i个风速段关于所述任一组对称角度区间的对风角度偏差值和风力发电机组正对风时的功率预估值，其中，每一组对称角度区间包括关于标准角度区间对称的两个角度区间，标准角度区间为N个角度区间中的一个；基于获取的关于每一组对称角度区间的对风角度偏差值确定αi，基于获取的关于每一组对称角度区间的风力发电机组正对风时的功率预估值确定Pimax。
可选地，确定第i个风速段关于所述任一组对称角度区间的对风角度偏差值和风力发电机组正对风时的功率预估值的步骤包括：针对作为所述任一组对称角度区间的第k组对称角度区间，获取与第i个风速段对应的角度区间k1和k2的平均功率值
和
通过式(2)和式(3)计算第i个风速段关于第k组对称角度区间的对风角度偏差值αi(k)和风力发电机组正对风时的功率预估值Pimax(k)，或者，通过式(4)和式(5)计算αi(k)和Pimax(k)：
其中，k为大于0的整数，k1和k2指示第k组对称角度区间所包括的角度区间，Pi(标准)为与第i个风速段对应的标准角度区间的平均功率值，dk为两个角度区间k1和k2之间相差的角度区间数量乘以第二预定间隔。
可选地，当基于
和Pi(标准)计算得到的两个角度区间k1和k2之间相差的角度γi(k)与dk之间的差值小于第一预设阈值时，计算αi(k)和Pimax(k)，
其中，
可选地，所述方法还包括：针对每一个风速段确定获取的历史运行数据中的异常数据，并删除确定的异常数据，以基于删除异常数据后的历史运行数据来执行确定针对每一个风速段的对风角度偏差值的步骤，其中，针对每一个风速段确定异常数据的步骤包括：针对第i个风速段，当所述特定时间段内的环境风速值属于第i个风速段且对风角度实测值属于第j个角度区间的所有时间点的数量小于第二预设阈值，和/或所述所有时间点的输出功率值的标准差大于第三预设阈值时，将所述所有时间点的环境风速值、对风角度实测值和输出功率值作为异常数据。
可选地，所述特定时间段是除风力发电机组发生故障、风力发电机组启停机、以及风力发电机组限功率运行之外的风力发电机组正常运行的时间段。
可选地，在确定统一对风角度偏差值的步骤中，通过卷积的方式确定使得所述特定时间段的发电量W取值最大时对应的β的值，其中，令
其中，*指示卷积，gi(β-θ)＝Pi(θ-αi-β)，则
其中，基于离散化后的求解区间，通过将fi(θ)和gi(β-θ)分别进行傅里叶变换后相乘，并将所得乘积再进行反傅里叶变换来求取β取不同值时的W值的集合；或者，基于离散化后的求解区间通过离散卷积的方式来求取β取不同值时的W值的集合。
根据本发明的另一示例性实施例，提供一种矫正风力发电机组的对风角度的方法，所述方法包括：获取风力发电机组当前的对风角度实测值；基于针对所有风速段的统一对风角度偏差值，对当前的对风角度实测值进行矫正，以基于矫正后的对风角度实测值来确定风力发电机组的偏航角度值，其中，通过如上所述的估计风力发电机组的对风角度偏差的方法来得到针对所有风速段的统一对风角度偏差值。
可选地，对当前的对风角度实测值进行矫正的步骤包括：将当前的对风角度实测值减去所述统一对风角度偏差值后得到的值作为矫正后的对风角度实测值。
根据本发明的另一示例性实施例，提供一种估计风力发电机组的对风角度偏差的装置，所述装置包括：历史数据获取单元，用于获取风力发电机组的特定时间段内的历史运行数据，其中，所述历史运行数据包括所述特定时间段内的不同的时间点的环境风速值、对风角度实测值和输出功率值；初始确定单元，用于针对任一风速段，基于所述特定时间段内的环境风速值属于所述任一风速段的时间点的对风角度实测值和输出功率值，确定针对所述任一风速段的对风角度偏差值；统一偏差值确定单元，用于基于获取的历史运行数据和确定的针对每一个风速段的对风角度偏差值，确定针对所有风速段的统一对风角度偏差值。
可选地，统一偏差值确定单元使用针对每一个风速段的对风角度偏差值和统一对风角度偏差变量来计算所述特定时间段的发电量，并将所述特定时间段的发电量取值最大时对应的统一对风角度偏差变量的值作为统一对风角度偏差值。
可选地，统一偏差值确定单元根据公式
计算所述特定时间段的发电量；
其中，αi为针对第i个风速段的对风角度偏差值，Pi(θ-αi-β)为基于所述历史运行数据确定的环境风速值属于第i个风速段且对风角度值为(θ-αi-β)时的输出功率值，Δt为所述特定时间段内的相邻两个时间点之间的时间间隔，
Fij为：所述特定时间段内的环境风速值属于第i个风速段且对风角度实测值属于第j个角度区间的所有时间点的数量，-β为统一对风角度偏差变量，其中，以第一预定间隔将预定风速范围划分为M个风速段，以第二预定间隔将预定角度范围划分为N个角度区间，其中，i和j为整数，且M≥i>0，N≥j>0，Δθ为第二预定间隔。
可选地，Pi(θ-αi-β)＝Pimax cos3(θ-αi-β)；或者，当(θ-αi-β)属于N个角度区间中的任一角度区间时，Pi(θ-αi-β)的值为：所述特定时间段内的环境风速值属于第i个风速段且对风角度实测值属于所述任一角度区间的所有时间点的输出功率值的平均值，并且，当(θ-αi-β)不属于N个角度区间时，Pi(θ-αi-β)＝Pimax cos3(θ-αi-β)，其中，Pimax为基于所述历史运行数据估计的针对第i个风速段的风力发电机组正对风时的功率值。
可选地，初始确定单元针对作为所述任一风速段的第i个风速段，基于与第i个风速段对应的每个角度区间的平均功率值，确定针对第i个风速段的对风角度偏差值，其中，与第i个风速段对应的第j个角度区间的平均功率值Pij为：所述特定时间段内的环境风速值属于第i个风速段且对风角度实测值属于第j个角度区间的所有时间点的输出功率值的平均值。
可选地，初始确定单元基于式(1)对与第i个风速段对应的N个角度区间的平均功率值和N个角度区间的中值进行拟合，以得到αi和Pimax：
Pij＝Pimax cos3(θij-αi) 式(1)
其中，θij为与第i个风速段对应的第j个角度区间的中值。
可选地，初始确定单元针对任一组对称角度区间，基于与第i个风速段对应的所述任一组对称角度区间所包括的每个角度区间的平均功率值，确定第i个风速段关于所述任一组对称角度区间的对风角度偏差值和风力发电机组正对风时的功率预估值，并基于获取的关于每一组对称角度区间的对风角度偏差值确定αi，基于获取的关于每一组对称角度区间的风力发电机组正对风时的功率预估值确定Pimax，其中，每一组对称角度区间包括关于标准角度区间对称的两个角度区间，标准角度区间为N个角度区间中的一个。
可选地，初始确定单元针对作为所述任一组对称角度区间的第k组对称角度区间，获取与第i个风速段对应的角度区间k1和k2的平均功率值
和
并通过式(2)和式(3)计算第i个风速段关于第k组对称角度区间的对风角度偏差值αi(k)和风力发电机组正对风时的功率预估值Pimax(k)，或者，通过式(4)和式(5)计算αi(k)和Pimax(k)：
其中，k为大于0的整数，k1和k2指示第k组对称角度区间所包括的角度区间，Pi(标准)为与第i个风速段对应的标准角度区间的平均功率值，dk为两个角度区间k1和k2之间相差的角度区间数量乘以第二预定间隔。
可选地，初始确定单元当基于
和Pi(标准)计算得到的两个角度区间k1和k2之间相差的角度γi(k)与dk之间的差值小于第一预设阈值时，计算αi(k)和Pimax(k)，
其中，
可选地，所述装置还包括：异常数据删除单元，用于针对每一个风速段确定获取的历史运行数据中的异常数据，并删除确定的异常数据，以使初始确定单元基于删除异常数据后的历史运行数据来确定针对每一个风速段的对风角度偏差值，其中，异常数据删除单元针对第i个风速段，当所述特定时间段内的环境风速值属于第i个风速段且对风角度实测值属于第j个角度区间的所有时间点的数量小于第二预设阈值，和/或所述所有时间点的输出功率值的标准差大于第三预设阈值时，将所述所有时间点的环境风速值、对风角度实测值和输出功率值作为异常数据。
可选地，所述特定时间段是除风力发电机组发生故障、风力发电机组启停机、以及风力发电机组限功率运行之外的风力发电机组正常运行的时间段。
可选地，统一偏差值确定单元通过卷积的方式确定使得所述特定时间段的发电量W取值最大时对应的β的值，其中，令
其中，*指示卷积，gi(β-θ)＝Pi(θ-αi-β)，则
其中，基于离散化后的求解区间，通过将fi(θ)和gi(β-θ)分别进行傅里叶变换后相乘，并将所得乘积再进行反傅里叶变换来求取β取不同值时的W值的集合；或者，基于离散化后的求解区间通过离散卷积的方式来求取β取不同值时的W值的集合。
根据本发明的另一示例性实施例，提供一种矫正风力发电机组的对风角度的系统，其特征在于，所述系统包括：数据获取模块，用于获取风力发电机组当前的对风角度实测值；如上所述的估计风力发电机组的对风角度偏差的装置；矫正模块，用于基于所述估计风力发电机组的对风角度偏差的装置输出的针对所有风速段的统一对风角度偏差值，对当前的对风角度实测值进行矫正，以基于矫正后的对风角度实测值来确定风力发电机组的偏航角度值。
可选地，矫正模块将当前的对风角度实测值减去所述统一对风角度偏差值后得到的值作为矫正后的对风角度实测值。
根据本发明的另一示例性实施例，提供一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，当所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述的估计风力发电机组的对风角度偏差的方法。
根据本发明的另一示例性实施例，提供一种计算装置，所述计算装置包括：处理器；存储器，存储有计算机程序，当所述计算机程序被处理器执行时，实现如上所述的估计风力发电机组的对风角度偏差的方法。
根据本发明的另一示例性实施例，提供一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，当所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述的矫正风力发电机组的对风角度的方法。
根据本发明的另一示例性实施例，提供一种风力发电机组的控制系统，所述控制系统包括：处理器；存储器，存储有计算机程序，当所述计算机程序被处理器执行时，实现如上所述的矫正风力发电机组的对风角度的方法。
根据本发明示例性实施例的估计风力发电机组的对风角度偏差的方法及装置、矫正风力发电机组的对风角度的方法及系统，能够以最大发电量为目标来确定针对所有风速段的统一对风角度偏差值，既便于对对风角度实测值进行矫正，又能使风力发电机组基于矫正后的对风角度实测值进行偏航控制后，有效提高风力发电机组的发电量。
将在接下来的描述中部分阐述本发明总体构思另外的方面和/或优点，还有一部分通过描述将是清楚的，或者可以经过本发明总体构思的实施而得知。
附图说明
通过下面结合示例性地示出实施例的附图进行的描述，本发明示例性实施例的上述和其他目的和特点将会变得更加清楚，其中：
图1示出现有的通过风向标检测对风角度的示意图；
图2示出根据本发明示例性实施例的估计风力发电机组的对风角度偏差的方法的流程图；
图3示出根据本发明示例性实施例的与各个风速段对应的各个角度区间的平均功率值的统计图；
图4示出根据本发明示例性实施例的与各个风速段对应的各个角度区间的风频累计值的统计图；
图5示出根据本发明示例性实施例的某一风速段的风频累计值、平均功率值的分布情况；
图6示出根据本发明示例性实施例的矫正风力发电机组的对风角度的方法的流程图；
图7示出根据本发明示例性实施例的估计风力发电机组的对风角度偏差的装置的框图；
图8示出根据本发明示例性实施例的矫正风力发电机组的对风角度的系统的框图。
具体实施方式
现将详细参照本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中，相同的标号始终指的是相同的部件。以下将通过参照附图来说明所述实施例，以便解释本发明。
图2示出根据本发明示例性实施例的估计风力发电机组的对风角度偏差的方法的流程图。
参照图2，在步骤S101，获取风力发电机组的特定时间段内的历史运行数据。
这里，获取的历史运行数据包括所述特定时间段内的不同的时间点(即，采样点)的环境风速值、对风角度实测值和输出功率值。作为示例，相邻的采样点之间可间隔预定时长Δt(即，采样周期可为预定时长Δt)，例如，所述预定时长Δt可为10分钟。
这里，环境风速值即风力发电机组所处的环境的风速值，对风角度实测值即通过硬件装置(例如，风向传感器)实际检测到的对风角度值，输出功率值即风力发电机组的发电功率值。
作为示例，所述特定时间段可以是除风力发电机组发生故障、风力发电机组启停机、以及风力发电机组限功率运行之外的风力发电机组正常运行的时间段。
作为示例，可从数据采集与监视控制系统(SCADA)来获取风力发电机组的特定时间段内的历史运行数据，也可从风力发电机组的主控系统来获取风力发电机组的特定时间段内的历史运行数据。
在步骤S102，基于获取的历史运行数据，确定针对每一个风速段的对风角度偏差值，其中，确定针对每一个风速段的对风角度偏差值的步骤包括：针对任一风速段，基于所述特定时间段内的环境风速值属于该风速段的时间点的对风角度实测值和输出功率值，确定针对该风速段的对风角度偏差值。
在步骤S103，基于获取的历史运行数据和确定的针对每一个风速段的对风角度偏差值，确定针对所有风速段的统一对风角度偏差值。
作为示例，针对所有风速段的统一对风角度偏差值可用于对后续获取的对风角度实测值进行矫正，也可用于对检测对风角度值的硬件装置(例如，风向传感器、凸轮计数器等)进行校准和维修。
未矫正对风角度实测值时，所述特定时间段的发电量为：
与第i个风速段对应的第j个角度区间的平均功率值Pij为：所述特定时间段内的环境风速值属于第i个风速段且对风角度实测值属于第j个角度区间的所有时间点的输出功率值的平均值，与第i个风速段对应的第j个角度区间的风频累计值Fij为：所述特定时间段内的环境风速值属于第i个风速段且对风角度实测值属于第j个角度区间的所有时间点的数量，Δt为所述特定时间段内的相邻两个时间点之间的时间间隔。
这里，以第一预定间隔将预定风速范围划分为M个风速段，以第二预定间隔将预定角度范围划分为N个角度区间，其中，i和j为整数，且M≥i>0，N≥j>0。作为示例，可基于风力发电机组的切入风速和/或切出风速来设置所述预定风速范围，例如，可将所述预定风速范围设置为从风力发电机组的切入风速到切出风速。
图3示出根据本发明示例性实施例的与各个风速段对应的各个角度区间的平均功率值的统计图。如图3所示，x轴指示风速，具体地，所述预定风速范围为从2.75m/s到15.75m/s，第一预定间隔为0.5m/s，即，将所述预定风速范围划分为28个风速段；y轴指示角度，具体地，所述预定角度范围为从-11度到11度，第二预定间隔为2度，即，将所述预定角度范围划分为13个角度区间；z轴指示平均功率，具体地，每一个风速段对应N个角度区间(如图3所示，N为13)，与每一个风速段对应的每一个角度区间的z值为：所述特定时间段内的环境风速值属于该风速段且对风角度实测值属于该角度区间的所有时间点的输出功率值的平均值。
图4示出根据本发明示例性实施例的与各个风速段对应的各个角度区间的风频累计值的统计图。如图4所示，x轴指示风速，具体地，所述预定风速范围为从2.75m/s到15.75m/s，第一预定间隔为0.5m/s，即，将所述预定风速范围划分为28个风速段；y轴指示角度，具体地，所述预定角度范围为从-11度到11度，第二预定间隔为2度，即，将所述预定角度范围划分为13个角度区间；z轴指示风频累计值，具体地，每一个风速段对应N个角度区间(如图3所示，N为13)，与每一个风速段对应的每一个角度区间的z值为：所述特定时间段内的环境风速值属于该风速段且对风角度实测值属于该角度区间的所有时间点的数量，也即风频累计值。
图5示出根据本发明示例性实施例的某一风速段的风频累计值、平均功率值的分布情况。如图5所示，最大平均功率值A所对应的角度区间，与最大风频累计值B所对应的角度区间不是同一个角度区间，使得针对该风速段的发电量不能达到最大值，从而造成发电量的损失。假设统一对风角度偏差值为2度，则使用该统一对风角度偏差值矫正后，对应的平均功率值的分布相当于原平均功率值的分布向左移动一个角度区间，而矫正后的风频累计值的分布不变，这使得最大风频累计值B所对应的角度区间对应的矫正后的功率值也最大，这时，针对该风速段的发电量能够达到最大值。
因此，作为示例，在步骤S103，可使用针对每一个风速段的对风角度偏差值和统一对风角度偏差变量来计算所述特定时间段的发电量，并将所述特定时间段的发电量取值最大时对应的统一对风角度偏差变量的值作为统一对风角度偏差值。
进一步地，作为示例，可根据公式
计算所述特定时间段的发电量，
其中，-β为统一对风角度偏差变量，αi为针对第i个风速段的对风角度偏差值，Pi(θ-αi-β)为基于所述历史运行数据(具体地，所述特定时间段内的环境风速值属于第i个风速段的时间点的历史运行数据)确定的环境风速值属于第i个风速段且对风角度值为(θ-αi-β)时的输出功率值，
Δθ为第二预定间隔，即，将Fij当作在与第i个风速段对应的第j个角度区间均匀分布。此外，也可基于获取的历史运行数据，拟合得到连续分布函数fi(θ)。
作为示例，Pi(θ-αi-β)＝Pimaxcos3(θ-αi-β)，其中，Pimax为基于所述历史运行数据(具体地，所述特定时间段内的环境风速值属于第i个风速段的时间点的历史运行数据)估计的针对第i个风速段的风力发电机组正对风时的功率值。换言之，Pimax是所述特定时间段内的环境风速值属于第i个风速段的时间点的历史运行数据所体现出的针对第i个风速段的风力发电机组正对风时的功率值。
作为另一示例，当(θ-αi-β)属于N个角度区间中的任一角度区间时，Pi(θ-αi-β)的值为：所述特定时间段内的环境风速值属于第i个风速段且对风角度实测值属于所述任一角度区间的所有时间点的输出功率值的平均值，并且，当(θ-αi-β)不属于N个角度区间时，Pi(θ-αi-β)＝Pimaxcos3(θ-αi-β)。
作为示例，在基于获取的历史运行数据，确定使得所述特定时间段的发电量最大时的统一对风角度偏差值时，可使用各种最优化搜索方法来获取统一对风角度偏差值，例如，牛顿法、梯度下降法、遗传算法、卷积法等，本发明对此不作限制。
作为优选示例，以下对通过卷积法求取β进行说明：
按照卷积的定义，令
其中，*指示卷积，gi(β-θ)＝Pi(θ-αi-β)，因此，
即，将原式的积分部分转化为卷积的结果，求得W取最大值时β的值。而两个函数的卷积则可通过“将其分别进行傅里叶变换后相乘，然后将所得乘积再进行反傅里叶变换”的方法进行简便计算。
进一步地，可将给定求解区间离散化后，通过离散卷积的方法，一次性求出所有结果。一般对风角度范围较小，且精度不大，因此，可按预设精度将每一个角度区间细分，例如，每个角度区间的长度为2度，按精度为0.1度进行划分，每个角度区间划分为20份后，完全可满足对β的获取要求。
为简化计算，可指定β的求解区间，也可按照求得的αi序列的极值来设定求解区间。例如，设定求解角度区间为[-30，30]时，如图3所示，预定角度范围为[-11，11]，则搜索过程需要计算功率的角度范围可为[-41，41]。将其以精度0.1度作为步长等距划分，可得到801个点的序列：(-41，-40.9，-40.8……，41)，将每个点作为x代入Pi(x)＝Pimax cos3(x)，可得到针对第i个风速段的长度为801的功率序列{Pi}，将Fij同样在预定角度范围[-11，11]内按0.1度步长等距划分，其值为相应角度区间的均值Fij/20(即，每个步长占Fij的1/20)、长度为221的序列{fi}。
作为示例，可直接进行卷积，则两序列卷积后可得到对应于角度区间[-51，51]长度为(801+221-1)的结果序列，取其中角度范围为[-30，30]时对应的结果(即，结果序列中的从中间点(第511个点)向两边各取的300个点)，即为待求解区间所有结果的集合{hi}(即，认为其它角度区间对应的结果无意义)。将针对每个风速段的{hi}代入
即可得到β取不同值时的发电量集合{W}，则W的最大值即为最大发电量，其对应的β值即为待求的最优解。可选地，可选择发电量集合{W}中的前几个发电量较大值，按矫正的代价决策选取β值。例如，W取最大值时，β为5度，W取次大值时，β为0度，发电量相差不大，但β取0度时无需矫正对风角度实测值，成本最低，因此，可选择β取0度。
作为另一示例，如计算条件无法直接进行卷积(例如，硬件计算能力较弱)，但可进行傅里叶变换时(例如，可通过DSP芯片来实现)，则可进行傅里叶变换后相乘，然后将所得乘积再进行反傅里叶变换来得到卷积结果。应该理解，此时需要先对{fi}序列后面补0，使{fi}序列的长度与{Pi}序列的长度相等，则计算结果为长度为801的序列，序列中前601个数据即为角度范围为[-30，30]时对应的结果的集合{hi}(即，认为其它角度区间对应的结果无意义)，后序处理方法同上。应该理解，也可能因所使用的软、硬件的不同，角度范围为[-30，30]时对应的结果在长度为801的序列中的次序或位置有所不同。
此外，应该理解，也可通过其他适当的方式来确定统一对风角度偏差值，本发明对此不作限制。
作为示例，确定针对任一风速段的对风角度偏差值的步骤可包括：针对作为任一风速段的第i个风速段，基于与第i个风速段对应的每个角度区间的平均功率值，确定针对第i个风速段的对风角度偏差值。
进一步地，作为示例，确定针对任一风速段的对风角度偏差值的步骤可包括：针对第i个风速段，基于与第i个风速段对应的每个角度区间的平均功率值及针对第i个风速段的风力发电机组正对风时的功率值，确定针对第i个风速段的对风角度偏差值，其中，针对第i个风速段的风力发电机组正对风时的功率值是基于所述特定时间段内的环境风速值属于第i个风速段的时间点的历史运行数据所得到的。
作为示例，确定针对第i个风速段的对风角度偏差值的步骤可包括：基于式(1)对与第i个风速段对应的N个角度区间的平均功率值和所述N个角度区间的中值进行拟合，以得到针对第i个风速段的对风角度偏差值αi和针对第i个风速段的风力发电机组正对风时的功率值Pimax：
Pij＝Pimax cos3(θij-αi) 式(1)
其中，θij为与第i个风速段对应的第j个角度区间的中值，也即，第j个角度区间的中值。具体说来，基于式(1)对一系列的Pij和θij的数据对(即(Pi1，θi1)，(Pi2，θi2)，(Pi3，θi3)，……，(PiN，θiN))进行曲线拟合(也即，最小二乘法)，来得到未知量αi和Pimax。应该理解，如果所述特定时间段内不存在环境风速值属于第i个风速段且对风角度实测值属于第a个角度区间的时间点(即，不存在Pia)，则不利用对应的数据对(Pia，θia)来进行拟合，其中，a为大于0并且小于或等于N的整数。此外，作为示例，如果所述特定时间段内的环境风速值属于第i个风速段且对风角度实测值属于第a个角度区间的所有时间点的数量少于预定数量，则可不利用对应的数据对(Pia，θia)来进行拟合。
此外，作为示例，在式(1)中，θij可为所述特定时间段内的环境风速值属于第i个风速段且对风角度实测值属于第j个角度区间的所有时间点的对风角度实测值的平均值。
作为另一示例，确定针对第i个风速段的对风角度偏差值的步骤可包括：获取第i个风速段关于每一组对称角度区间的对风角度偏差值和风力发电机组正对风时的功率预估值，并基于获取的关于每一组对称角度区间的对风角度偏差值确定αi，基于获取的关于每一组对称角度区间的风力发电机组正对风时的功率预估值确定Pimax。
这里，获取第i个风速段关于每一组对称角度区间的对风角度偏差值和风力发电机组正对风时的功率预估值的步骤包括：针对任一组对称角度区间，基于与第i个风速段对应的所述任一组对称角度区间所包括的每个角度区间的平均功率值，确定第i个风速段关于所述任一组对称角度区间的对风角度偏差值和风力发电机组正对风时的功率预估值，其中，每一组对称角度区间包括关于标准角度区间对称的两个角度区间，标准角度区间为N个角度区间中的一个。例如，如果标准角度区间为[-1°，1°)，则角度区间[-3°，-1°)和[1°，3°)为一组对称角度区间，角度区间[-5°，-3°)和[3°，5°)为一组对称角度区间。
作为示例，可对获取的第i个风速段关于每一组对称角度区间的对风角度偏差值取平均来得到αi。作为示例，可对获取的第i个风速段关于每一组对称角度区间的风力发电机组正对风时的功率预估值取平均来得到Pimax。
作为示例，确定第i个风速段关于所述任一组对称角度区间的对风角度偏差值和风力发电机组正对风时的功率预估值的步骤可包括：针对作为所述任一组对称角度区间的第k组对称角度区间，获取与第i个风速段对应的角度区间k1和k2的平均功率值
和
然后，通过式(2)和式(3)计算第i个风速段关于第k组对称角度区间的对风角度偏差值αi(k)和风力发电机组正对风时的功率预估值Pimax(k)，或者，通过式(4)和式(5)计算αi(k)和Pimax(k)：
其中，k为大于0的整数，k1和k2指示第k组对称角度区间所包括的角度区间，Pi(标准)为与第i个风速段对应的标准角度区间的平均功率值，dk为两个角度区间k1和k2之间相差的角度区间数量乘以第二预定间隔，例如，一组对称角度区间包括的角度区间[-3°，-1°)和[1°，3°)相差的角度区间数量为2，一组对称角度区间包括的角度区间[-5°，-3°)和[3°，5°)相差的角度区间的数量为4。
应该理解，
为所述特定时间段内的环境风速值属于第i个风速段且对风角度实测值属于角度区间k1的所有时间点的输出功率值的平均值，
为所述特定时间段内的环境风速值属于第i个风速段且对风角度实测值属于角度区间k2的所有时间点的输出功率值的平均值，Pi(标准)为所述特定时间段内的环境风速值属于第i个风速段且对风角度实测值属于标准角度区间的所有时间点的输出功率值的平均值。
此外，作为示例，式(5)也可由式(6)来替代：
此外，作为示例，可仅当基于
和Pi(标准)计算得到的两个角度区间k1和k2之间相差的角度与dk之间的差值小于第一预设阈值时，计算αi(k)和Pimax(k)。换言之，当基于
和Pi(标准)计算得到的两个角度区间k1和k2之间相差的角度与dk之间的差值大于或等于第一预设阈值时，不针对第k组对称角度区间计算αi(k)和Pimax(k)，也即，在确定αi和Pimax时，不使用αi(k)和Pimax(k)。换言之，此步骤可用来验证第i个风速段关于第k组对称角度区间的相关历史运行数据是否满足式(1)，如果满足，则可利用第i个风速段关于第k组对称角度区间的相关历史运行数据来计算αi和Pimax。
作为示例，可通过式(7)计算针对第i个风速段，第k组对称角度区间所包括的两个角度区间k1和k2之间相差的角度γi(k)：
根据上述示例性实施例，能够方便、有效地计算出针对每一个风速段的对风角度偏差值。此外，应该理解，也可通过其他适当的方式来针对每一个风速段，基于所述特定时间段内的环境风速值属于该风速段的时间点的对风角度实测值和输出功率值，确定针对该风速段的对风角度偏差值，本发明对此不作限制。例如，可使用取最大值法，具体地，针对第i个风速段，获取所述特定时间段内的环境风速值属于第i个风速段的所有时间点的输出功率值之中最大的一个或几个输出功率值所对应的对风角度实测值，并对每一个获取的对风角度实测值所属的角度区间的中值取平均以得到针对第i个风速段的对风角度偏差值。
此外，作为优选示例，可先定义2个大小为M*N的数组A和数组B，位于数组A中的第i行第j列的单元用于存储所述特定时间段内的环境风速值属于第i个风速段且对风角度实测值属于第j个角度区间的所有时间点的输出功率值的累加值，位于数组B中的第i行第j列的单元用于存储所述特定时间段内的环境风速值属于第i个风速段且对风角度实测值属于第j个角度区间的所有时间点的数量(也即，风频累计值)，从而可基于数组A和数组B计算Pij。根据该实施方式，忽略了获取的历史运行数据的序列因素，能够有效减少数据的存储量，便于在线实施根据本发明示例性实施例的估计风力发电机组的对风角度偏差的方法。
此外，作为示例，根据本发明示例性实施例的估计风力发电机组的对风角度偏差的方法还可包括：针对每一个风速段确定获取的历史运行数据中的异常数据，并删除确定的异常数据，以基于删除异常数据后的历史运行数据来执行步骤S102。
作为示例，针对每一个风速段确定异常数据的步骤可包括：针对第i个风速段，当所述特定时间段内的环境风速值属于第i个风速段且对风角度实测值属于第j个角度区间的所有时间点的数量小于第二预设阈值，和/或所述所有时间点的输出功率值的标准差大于第三预设阈值时，将所述所有时间点的环境风速值、对风角度实测值和输出功率值作为异常数据。
图6示出根据本发明示例性实施例的矫正风力发电机组的对风角度的方法的流程图。
参照图6，在步骤S201，获取风力发电机组当前的对风角度实测值。
在步骤S202，基于针对所有风速段的统一对风角度偏差值，对当前的对风角度实测值进行矫正，以基于矫正后的对风角度实测值来确定风力发电机组的偏航角度值，从而基于确定的偏航角度值来进行偏航控制。
这里，通过图2示出的根据本发明示例性实施例的估计风力发电机组的对风角度偏差的方法来得到针对所有风速段的统一对风角度偏差值。作为示例，根据本发明示例性实施例的矫正风力发电机组的对风角度的方法还可包括图2示出的步骤S101至步骤S103。
作为示例，对当前的对风角度实测值进行矫正的步骤可包括：将当前的对风角度实测值减去所述统一对风角度偏差值后得到的值作为矫正后的对风角度实测值。
图7示出根据本发明示例性实施例的估计风力发电机组的对风角度偏差的装置的框图。
如图7所示，根据本发明示例性实施例的估计风力发电机组的对风角度偏差的装置10包括：历史数据获取单元101、初始确定单元102、统一偏差值确定单元103。
具体说来，历史数据获取单元101用于获取风力发电机组的特定时间段内的历史运行数据，其中，所述历史运行数据包括所述特定时间段内的不同的时间点的环境风速值、对风角度实测值和输出功率值。
作为示例，所述特定时间段可以是除风力发电机组发生故障、风力发电机组启停机、以及风力发电机组限功率运行之外的风力发电机组正常运行的时间段。
初始确定单元102用于基于获取的历史运行数据，确定针对每一个风速段的对风角度偏差值，其中，初始确定单元102针对任一风速段，基于所述特定时间段内的环境风速值属于所述任一风速段的时间点的对风角度实测值和输出功率值，确定针对所述任一风速段的对风角度偏差值。
统一偏差值确定单元103用于基于获取的历史运行数据和确定的针对每一个风速段的对风角度偏差值，确定针对所有风速段的统一对风角度偏差值。
作为示例，统一偏差值确定单元103可使用针对每一个风速段的对风角度偏差值和统一对风角度偏差变量来计算所述特定时间段的发电量，并将所述特定时间段的发电量取值最大时对应的统一对风角度偏差变量的值作为统一对风角度偏差值。
作为示例，统一偏差值确定单元103可根据公式
计算所述特定时间段的发电量，
其中，-β为统一对风角度偏差变量，其中，αi为针对第i个风速段的对风角度偏差值，Pi(θ-αi-β)为基于所述历史运行数据确定的环境风速值属于第i个风速段且对风角度值为(θ-αi-β)时的输出功率值，Δt为所述特定时间段内的相邻两个时间点之间的时间间隔，
与第i个风速段对应的第j个角度区间的风频累计值Fij为：所述特定时间段内的环境风速值属于第i个风速段且对风角度实测值属于第j个角度区间的所有时间点的数量，
其中，以第一预定间隔将预定风速范围划分为M个风速段，以第二预定间隔将预定角度范围划分为N个角度区间，其中，i和j为整数，且M≥i>0，N≥j>0，Δθ为第二预定间隔。
作为示例，Pi(θ-αi-β)＝Pimaxcos3(θ-αi-β)，其中，Pimax为基于所述历史运行数据(具体地，所述特定时间段内的环境风速值属于第i个风速段的时间点的历史运行数据)估计的针对第i个风速段的风力发电机组正对风时的功率值。换言之，Pimax是所述特定时间段内的环境风速值属于第i个风速段的时间点的历史运行数据所体现出的针对第i个风速段的风力发电机组正对风时的功率值。
作为另一示例，当(θ-αi-β)属于N个角度区间中的任一角度区间时，Pi(θ-αi-β)的值为：所述特定时间段内的环境风速值属于第i个风速段且对风角度实测值属于所述任一角度区间的所有时间点的输出功率值的平均值，并且，当(θ-αi-β)不属于N个角度区间时，Pi(θ-αi-β)＝Pimaxcos3(θ-αi-β)。
作为示例，统一偏差值确定单元103可通过卷积的方式确定使得所述特定时间段的发电量W取值最大时对应的β的值，其中，令
其中，*指示卷积，gi(β-θ)＝Pi(θ-αi-β)，则
其中，基于离散化后的求解区间，通过将fi(θ)和gi(β-θ)分别进行傅里叶变换后相乘，并将所得乘积再进行反傅里叶变换来求取β取不同值时的W值的集合；或者，基于离散化后的求解区间通过离散卷积的方式来求取β取不同值时的W值的集合。
作为示例，初始确定单元102可针对作为所述任一风速段的第i个风速段，基于与第i个风速段对应的每个角度区间的平均功率值，确定针对第i个风速段的对风角度偏差值，其中，与第i个风速段对应的第j个角度区间的平均功率值Pij为：所述特定时间段内的环境风速值属于第i个风速段且对风角度实测值属于第j个角度区间的所有时间点的输出功率值的平均值。
作为示例，初始确定单元102可基于式(1)对与第i个风速段对应的N个角度区间的平均功率值和N个角度区间的中值进行拟合，以得到αi和Pimax。
作为示例，初始确定单元102可获取第i个风速段关于每一组对称角度区间的对风角度偏差初始值和风力发电机组正对风时的功率预估值，并基于获取的关于每一组对称角度区间的对风角度偏差值确定αi，基于获取的关于每一组对称角度区间的风力发电机组正对风时的功率预估值确定Pimax，其中，初始确定单元102针对任一组对称角度区间，基于与第i个风速段对应的所述任一组对称角度区间所包括的每个角度区间的平均功率值，确定第i个风速段关于所述任一组对称角度区间的对风角度偏差值和风力发电机组正对风时的功率预估值，其中，每一组对称角度区间包括关于标准角度区间对称的两个角度区间，标准角度区间为N个角度区间中的一个。
作为示例，初始确定单元102可针对作为所述任一组对称角度区间的第k组对称角度区间，获取与第i个风速段对应的角度区间k1和k2的平均功率值
和
通过式(2)和式(3)计算第i个风速段关于第k组对称角度区间的对风角度偏差值αi(k)和风力发电机组正对风时的功率预估值Pimax(k)，或者，通过式(4)和式(5)计算αi(k)和Pimax(k)。
作为示例，初始确定单元102可当基于
和Pi(标准)计算得到的两个角度区间k1和k2之间相差的角度γi(k)与dk之间的差值小于第一预设阈值时，计算αi(k)和Pimax(k)，
其中，
作为示例，根据本发明示例性实施例的估计风力发电机组的对风角度偏差的装置10还可包括：异常数据删除单元(未示出)，异常数据删除单元用于针对每一个风速段确定获取的历史运行数据中的异常数据，并删除确定的异常数据，以使初始确定单元102基于删除异常数据后的历史运行数据来确定针对每一个风速段的对风角度偏差值，其中，异常数据删除单元针对第i个风速段，当所述特定时间段内的环境风速值属于第i个风速段且对风角度实测值属于第j个角度区间的所有时间点的数量小于第二预设阈值，和/或所述所有时间点的输出功率值的标准差大于第三预设阈值时，将所述所有时间点的环境风速值、对风角度实测值和输出功率值作为异常数据。
应该理解，根据本发明示例性实施例的估计风力发电机组的对风角度偏差的装置10的具体实现方式可参照结合图2至图5描述的相关具体实现方式来实现，在此不再赘述。
图8示出根据本发明示例性实施例的矫正风力发电机组的对风角度的系统的框图。
如图8所示，根据本发明示例性实施例的矫正风力发电机组的对风角度的系统20包括：数据获取模块201、矫正模块202和估计风力发电机组的对风角度偏差的装置10。
具体说来，数据获取模块201用于获取风力发电机组当前的对风角度实测值。
估计风力发电机组的对风角度偏差的装置10用于估计针对所有风速段的统一对风角度偏差值。
矫正模块202用于基于所述估计风力发电机组的对风角度偏差的装置输出的针对所有风速段的统一对风角度偏差值，对当前的对风角度实测值进行矫正，以基于矫正后的对风角度实测值来确定风力发电机组的偏航角度值。
作为示例，矫正模块202可将当前的对风角度实测值减去所述统一对风角度偏差值后得到的值作为矫正后的对风角度实测值。
应该理解，根据本发明示例性实施例的矫正风力发电机组的对风角度的系统的具体实现方式可参照结合图2至图6描述的相关具体实现方式来实现，在此不再赘述。
根据本发明的示例性实施例的存储有计算机程序的计算机可读存储介质，当所述计算机程序被处理器执行时实现上述示例性实施例所述的估计风力发电机组的对风角度偏差的方法。
根据本发明的示例性实施例的计算装置包括：处理器(未示出)和存储器(未示出)，其中，存储器存储有计算机程序，当所述计算机程序被处理器执行时，实现上述示例性实施例所述的估计风力发电机组的对风角度偏差的方法。
根据本发明的示例性实施例的存储有计算机程序的计算机可读存储介质，当所述计算机程序被处理器执行时实现上述示例性实施例所述的矫正风力发电机组的对风角度的方法。
根据本发明的示例性实施例的风力发电机组的控制系统包括：处理器(未示出)和存储器(未示出)，其中，存储器存储有计算机程序，当所述计算机程序被处理器执行时，实现上述示例性实施例所述的矫正风力发电机组的对风角度的方法。
此外，应该理解，根据本发明示例性实施例的估计风力发电机组的对风角度偏差的装置和矫正风力发电机组的对风角度的系统中的各个单元和模块可被实现硬件组件和/或软件组件。本领域技术人员根据限定的各个单元所执行的处理，可以例如使用现场可编程门阵列(FPGA)或专用集成电路(ASIC)来实现各个单元和模块。
此外，根据本发明示例性实施例的估计风力发电机组的对风角度偏差的方法和矫正风力发电机组的对风角度的方法可以被实现为计算机可读记录介质中的计算机代码。本领域技术人员可以根据对上述方法的描述来实现所述计算机代码。当所述计算机代码在计算机中被执行时实现本发明的上述方法。
虽然已表示和描述了本发明的一些示例性实施例，但本领域技术人员应该理解，在不脱离由权利要求及其等同物限定其范围的本发明的原理和精神的情况下，可以对这些实施例进行修改。
Claims (20)
1.一种估计风力发电机组的对风角度偏差的方法，其特征在于，所述方法包括：
获取风力发电机组的特定时间段内的历史运行数据，其中，所述历史运行数据包括所述特定时间段内的不同的时间点的环境风速值、对风角度实测值和输出功率值；
针对任一风速段，基于所述特定时间段内的环境风速值属于所述任一风速段的时间点的对风角度实测值和输出功率值，确定针对所述任一风速段的对风角度偏差值；
基于获取的历史运行数据和确定的针对每一个风速段的对风角度偏差值，确定针对所有风速段的统一对风角度偏差值；其中，基于获取的历史运行数据和确定的针对每一个风速段的对风角度偏差值，确定针对所有风速段的统一对风角度偏差值的步骤包括：
使用针对每一个风速段的对风角度偏差值和统一对风角度偏差变量来计算所述特定时间段的发电量，并将所述特定时间段的发电量取值最大时对应的统一对风角度偏差变量的值作为统一对风角度偏差值；
其中，使用针对每一个风速段的对风角度偏差值和统一对风角度偏差变量来计算所述特定时间段的发电量的步骤包括：
根据公式
计算所述特定时间段的发电量；
其中，αi为针对第i个风速段的对风角度偏差值，Pi(θ-αi-β)为基于所述历史运行数据确定的环境风速值属于第i个风速段且对风角度值为(θ-αi-β)时的输出功率值，Δt为所述特定时间段内的相邻两个时间点之间的时间间隔，
Fij为：所述特定时间段内的环境风速值属于第i个风速段且对风角度实测值属于第j个角度区间的所有时间点的数量，-β为统一对风角度偏差变量；
其中，以第一预定间隔将预定风速范围划分为M个风速段，以第二预定间隔将预定角度范围划分为N个角度区间，其中，i和j为整数，且M≥i>0，N≥j>0，Δθ为第二预定间隔；θ为对风角度实测值。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
Pi(θ-αi-β)＝Pimaxcos3(θ-αi-β)；
或者，当(θ-αi-β)属于N个角度区间中的任一角度区间时，Pi(θ-αi-β)的值为：所述特定时间段内的环境风速值属于第i个风速段且对风角度实测值属于所述任一角度区间的所有时间点的输出功率值的平均值，并且，当(θ-αi-β)不属于N个角度区间时，Pi(θ-αi-β)＝Pimaxcos3(θ-αi-β)，
其中，Pimax为基于所述历史运行数据估计的针对第i个风速段的风力发电机组正对风时的功率值。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，确定针对任一风速段的对风角度偏差值的步骤包括：
针对作为所述任一风速段的第i个风速段，基于与第i个风速段对应的每个角度区间的平均功率值，确定针对第i个风速段的对风角度偏差值，
其中，与第i个风速段对应的第j个角度区间的平均功率值Pij为：所述特定时间段内的环境风速值属于第i个风速段且对风角度实测值属于第j个角度区间的所有时间点的输出功率值的平均值。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，确定针对第i个风速段的对风角度偏差值的步骤包括：
基于式(1)对与第i个风速段对应的N个角度区间的平均功率值和N个角度区间的中值进行拟合，以得到αi和Pimax：
Pij＝Pimaxcos3(θij-αi) 式(1)
其中，θij为与第i个风速段对应的第j个角度区间的中值。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，确定针对第i个风速段的对风角度偏差值的步骤包括：
针对任一组对称角度区间，基于与第i个风速段对应的所述任一组对称角度区间所包括的每个角度区间的平均功率值，确定第i个风速段关于所述任一组对称角度区间的对风角度偏差值和风力发电机组正对风时的功率预估值，其中，每一组对称角度区间包括关于标准角度区间对称的两个角度区间，标准角度区间为N个角度区间中的一个；
基于获取的关于每一组对称角度区间的对风角度偏差值确定αi，基于获取的关于每一组对称角度区间的风力发电机组正对风时的功率预估值确定Pimax。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，确定第i个风速段关于所述任一组对称角度区间的对风角度偏差值和风力发电机组正对风时的功率预估值的步骤包括：
针对作为所述任一组对称角度区间的第k组对称角度区间，获取与第i个风速段对应的角度区间k1和k2的平均功率值
和
通过式(2)和式(3)计算第i个风速段关于第k组对称角度区间的对风角度偏差值αi(k)和风力发电机组正对风时的功率预估值Pimax(k)，或者，通过式(4)和式(5)计算αi(k)和Pimax(k)：
其中，k为大于0的整数，k1和k2指示第k组对称角度区间所包括的角度区间，Pi(标准)为与第i个风速段对应的标准角度区间的平均功率值，dk为两个角度区间k1和k2之间相差的角度区间数量乘以第二预定间隔。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，
当基于
和Pi(标准)计算得到的两个角度区间k1和k2之间相差的角度γi(k)与dk之间的差值小于第一预设阈值时，计算αi(k)和Pimax(k)，
其中，
8.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
针对每一个风速段确定获取的历史运行数据中的异常数据，并删除确定的异常数据，以基于删除异常数据后的历史运行数据来执行确定针对每一个风速段的对风角度偏差值的步骤，
其中，针对每一个风速段确定异常数据的步骤包括：针对第i个风速段，当所述特定时间段内的环境风速值属于第i个风速段且对风角度实测值属于第j个角度区间的所有时间点的数量小于第二预设阈值，和/或所述所有时间点的输出功率值的标准差大于第三预设阈值时，将所述所有时间点的环境风速值、对风角度实测值和输出功率值作为异常数据。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在确定统一对风角度偏差值的步骤中，通过卷积的方式确定使得所述特定时间段的发电量W取值最大时对应的β的值，其中，令
其中，*指示卷积，gi(β-θ)＝Pi(θ-αi-β)，则
其中，基于离散化后的求解区间，通过将fi(θ)和gi(β-θ)分别进行傅里叶变换后相乘，并将所得乘积再进行反傅里叶变换来求取β取不同值时的W值的集合；或者，基于离散化后的求解区间通过离散卷积的方式来求取β取不同值时的W值的集合。
10.一种矫正风力发电机组的对风角度的方法，其特征在于，所述方法包括：
获取风力发电机组当前的对风角度实测值；
基于针对所有风速段的统一对风角度偏差值，对当前的对风角度实测值进行矫正，以基于矫正后的对风角度实测值来确定风力发电机组的偏航角度值，
其中，通过权利要求1-9之中任一项所述的估计风力发电机组的对风角度偏差的方法来得到针对所有风速段的统一对风角度偏差值。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，对当前的对风角度实测值进行矫正的步骤包括：
将当前的对风角度实测值减去所述统一对风角度偏差值后得到的值作为矫正后的对风角度实测值。
12.一种估计风力发电机组的对风角度偏差的装置，其特征在于，所述装置包括：
历史数据获取单元，用于获取风力发电机组的特定时间段内的历史运行数据，其中，所述历史运行数据包括所述特定时间段内的不同的时间点的环境风速值、对风角度实测值和输出功率值；
初始确定单元，用于针对任一风速段，基于所述特定时间段内的环境风速值属于所述任一风速段的时间点的对风角度实测值和输出功率值，确定针对所述任一风速段的对风角度偏差值；
统一偏差值确定单元，用于基于获取的历史运行数据和确定的针对每一个风速段的对风角度偏差值，确定针对所有风速段的统一对风角度偏差值；
其中，所述统一偏差值确定单元用于使用针对每一个风速段的对风角度偏差值和统一对风角度偏差变量来计算所述特定时间段的发电量，并将所述特定时间段的发电量取值最大时对应的统一对风角度偏差变量的值作为统一对风角度偏差值；
其中，所述统一偏差值确定单元根据公式
计算所述特定时间段的发电量；
其中，αi为针对第i个风速段的对风角度偏差值，Pi(θ-αi-β)为基于所述历史运行数据确定的环境风速值属于第i个风速段且对风角度值为(θ-αi-β)时的输出功率值，Δt为所述特定时间段内的相邻两个时间点之间的时间间隔，
Fij为：所述特定时间段内的环境风速值属于第i个风速段且对风角度实测值属于第j个角度区间的所有时间点的数量，-β为统一对风角度偏差变量；
其中，以第一预定间隔将预定风速范围划分为M个风速段，以第二预定间隔将预定角度范围划分为N个角度区间，其中，i和j为整数，且M≥i>0，N≥j>0，Δθ为第二预定间隔；θ为对风角度实测值。
13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述初始确定单元用于针对作为所述任一风速段的第i个风速段，基于与第i个风速段对应的每个角度区间的平均功率值，确定针对第i个风速段的对风角度偏差值，
其中，与第i个风速段对应的第j个角度区间的平均功率值Pij为：所述特定时间段内的环境风速值属于第i个风速段且对风角度实测值属于第j个角度区间的所有时间点的输出功率值的平均值。
14.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，所述初始确定单元用于基于式(1)对与第i个风速段对应的N个角度区间的平均功率值和N个角度区间的中值进行拟合，以得到αi和Pimax：
Pij＝Pimaxcos3(θij-αi) 式(1)
其中，θij为与第i个风速段对应的第j个角度区间的中值。
15.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，所述初始确定单元用于针对任一组对称角度区间，基于与第i个风速段对应的所述任一组对称角度区间所包括的每个角度区间的平均功率值，确定第i个风速段关于所述任一组对称角度区间的对风角度偏差值和风力发电机组正对风时的功率预估值，并基于获取的关于每一组对称角度区间的对风角度偏差值确定αi，基于获取的关于每一组对称角度区间的风力发电机组正对风时的功率预估值确定Pimax，其中，每一组对称角度区间包括关于标准角度区间对称的两个角度区间，标准角度区间为N个角度区间中的一个。
16.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
异常数据删除单元，用于针对每一个风速段确定获取的历史运行数据中的异常数据，并删除确定的异常数据，以使所述初始确定单元基于删除异常数据后的历史运行数据来确定针对每一个风速段的对风角度偏差值，
其中，所述异常数据删除单元针对第i个风速段，当所述特定时间段内的环境风速值属于第i个风速段且对风角度实测值属于第j个角度区间的所有时间点的数量小于第二预设阈值，和/或所述所有时间点的输出功率值的标准差大于第三预设阈值时，将所述所有时间点的环境风速值、对风角度实测值和输出功率值作为异常数据。
17.一种矫正风力发电机组的对风角度的系统，其特征在于，所述系统包括：
数据获取模块，用于获取风力发电机组当前的对风角度实测值；
如权利要求12-16之中任一项所述的估计风力发电机组的对风角度偏差的装置；
矫正模块，用于基于所述估计风力发电机组的对风角度偏差的装置输出的针对所有风速段的统一对风角度偏差值，对当前的对风角度实测值进行矫正，以基于矫正后的对风角度实测值来确定风力发电机组的偏航角度值。
18.根据权利要求17所述的系统，其特征在于，所述矫正模块用于将当前的对风角度实测值减去所述统一对风角度偏差值后得到的值作为矫正后的对风角度实测值。
19.一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，其特征在于，当所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至9中的任意一项所述的估计风力发电机组的对风角度偏差的方法，或者/并且，实现如权利要求10至11中的任意一项所述的矫正风力发电机组的对风角度的方法。
20.一种计算装置，其特征在于，所述计算装置包括：
处理器；
存储器，存储有计算机程序，当所述计算机程序被处理器执行时，实现如权利要求1至9中的任意一项所述的估计风力发电机组的对风角度偏差的方法，或者/并且，实现如权利要求10至11中的任意一项所述的矫正风力发电机组的对风角度的方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810168939.7A CN110206683B (zh) | 2018-02-28 | 2018-02-28 | 估计对风角度偏差及矫正对风角度的方法、装置和系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810168939.7A CN110206683B (zh) | 2018-02-28 | 2018-02-28 | 估计对风角度偏差及矫正对风角度的方法、装置和系统 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN110206683A CN110206683A (zh) | 2019-09-06 |
| CN110206683B true CN110206683B (zh) | 2020-08-04 |
Family
ID=67779021
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201810168939.7A Active CN110206683B (zh) | 2018-02-28 | 2018-02-28 | 估计对风角度偏差及矫正对风角度的方法、装置和系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN110206683B (zh) |
Families Citing this family (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112628073B (zh) * | 2019-09-24 | 2022-07-19 | 北京金风科创风电设备有限公司 | 风力发电机组的偏航控制方法和装置 |
| CN110630438B (zh) * | 2019-10-14 | 2020-09-11 | 许昌许继风电科技有限公司 | 一种风力发电机组的偏航系统的控制方法及装置 |
| CN110863948B (zh) * | 2019-12-03 | 2021-02-02 | 中国船舶重工集团海装风电股份有限公司 | 一种风机控制方法、系统、装置及可读存储介质 |
| CN110863945A (zh) * | 2019-12-03 | 2020-03-06 | 中国船舶重工集团海装风电股份有限公司 | 一种叶片控制系统、方法、装置及可读存储介质 |
| CN113027680B (zh) * | 2019-12-25 | 2024-02-06 | 金风科技股份有限公司 | 风力发电机组的偏航对风控制方法和装置 |
| CN113048016B (zh) * | 2019-12-27 | 2024-06-21 | 金风科技股份有限公司 | 在线修正风力发电机组的对风偏差的方法和装置 |
| CN112613155B (zh) * | 2020-02-06 | 2024-04-12 | 北京金风慧能技术有限公司 | 风力发电机组理论功率的确定方法、装置及设备 |
| CN112031997B (zh) * | 2020-09-15 | 2021-08-13 | 华北电力科学研究院有限责任公司 | 一种风电机组偏航静态偏差确定方法、装置 |
| CN112648139B (zh) * | 2020-11-12 | 2022-03-04 | 北京金风慧能技术有限公司 | 风力发电机组对风不正校正方法、装置及控制器 |
| CN113482853B (zh) * | 2021-08-06 | 2023-02-24 | 贵州大学 | 一种偏航控制方法、系统、电子设备及储存介质 |
| CN113883009A (zh) * | 2021-09-27 | 2022-01-04 | 太原重工股份有限公司 | 一种风力发电机组测风仪角度自优化方法 |
| CN117907631B (zh) * | 2024-03-20 | 2024-05-24 | 北京科技大学 | 一种基于风速传感器的风速矫正方法及系统 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104481804A (zh) * | 2014-12-05 | 2015-04-01 | 北京金风科创风电设备有限公司 | 风力发电机组对风矫正控制方法、装置和系统 |
| CN105240213A (zh) * | 2015-11-13 | 2016-01-13 | 天津瑞源电气有限公司 | 风电机组控制系统及自动追踪获取最大功率风向的方法 |
| CN105909466A (zh) * | 2016-04-18 | 2016-08-31 | 华电电力科学研究院 | 风力发电机组偏航误差分析方法 |
| JP2017089575A (ja) * | 2015-11-16 | 2017-05-25 | 株式会社日立製作所 | 風力発電システム |
-
2018
- 2018-02-28 CN CN201810168939.7A patent/CN110206683B/zh active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104481804A (zh) * | 2014-12-05 | 2015-04-01 | 北京金风科创风电设备有限公司 | 风力发电机组对风矫正控制方法、装置和系统 |
| CN105240213A (zh) * | 2015-11-13 | 2016-01-13 | 天津瑞源电气有限公司 | 风电机组控制系统及自动追踪获取最大功率风向的方法 |
| JP2017089575A (ja) * | 2015-11-16 | 2017-05-25 | 株式会社日立製作所 | 風力発電システム |
| CN105909466A (zh) * | 2016-04-18 | 2016-08-31 | 华电电力科学研究院 | 风力发电机组偏航误差分析方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN110206683A (zh) | 2019-09-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN110206683B (zh) | 估计对风角度偏差及矫正对风角度的方法、装置和系统 | |
| CN109139371B (zh) | 确定对风角度偏差及修正对风角度的方法、装置和系统 | |
| EP3364324B1 (en) | Method and device for detecting equivalent load of wind turbine generator system | |
| US11231016B2 (en) | Method and arrangement for continuous calibration of a wind direction measurement | |
| CN107425548B (zh) | 一种插值h∞扩展卡尔曼滤波发电机动态状态估计方法 | |
| CN107787406B (zh) | 用于风力涡轮机的叶片负载感测系统 | |
| US20060074595A1 (en) | Method and apparatus for improved fault detection in power generation equipment | |
| JP2005062028A5 (zh) | ||
| CN105468850B (zh) | 基于多残差回归预测算法的电子产品退化趋势预测方法 | |
| CN111600519B (zh) | 伺服电机控制方法、装置、电子设备及存储介质 | |
| CN111707997A (zh) | 雷达目标跟踪方法、装置、电子设备及存储介质 | |
| CN111208425A (zh) | 高精度异步电机系统状态模型的构建方法及异步电机状态检测方法 | |
| CN116756487A (zh) | 一种基于迭代修正优化的多传感器控制系统数据融合方法 | |
| WO2020193110A1 (en) | Detecting wind turbine performance change | |
| CN112685449B (zh) | 一种热力系统性能计算方法、装置及设备 | |
| WO2018153517A1 (en) | Calibrating a wind sensor of a wind turbine | |
| CN110094299A (zh) | 风电机组的偏航对风自矫正方法和设备 | |
| CN109751195B (zh) | 一种风力发电机功率曲线的获取方法及装置 | |
| CN111340647A (zh) | 一种配电网数据平差方法及系统 | |
| RU2611259C1 (ru) | Автоматизированное устройство определения предельных режимов электрических систем | |
| CN113390376A (zh) | 确定风力发电机组的机舱位移的方法、装置和系统 | |
| CN114266103B (zh) | 一种飞行器参数和噪声特性在线估计方法及存储介质 | |
| WO2019052083A1 (zh) | 估计与风力发电机组有关的模型的不确定性的方法和设备 | |
| CN113742326B (zh) | 功率优化器及其功率缺失值填充方法、装置 | |
| CN109578208B (zh) | 风力发电机组及其偏航控制方法与装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |