CN110630440A - 一种风力发电机光影控制方法及其系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种风力发电机光影控制方法及其系统,所述方法基于机组功率信息、机组位置信息、机组形状参数、光强度数据、机组周边人员和/或牲畜分布数据信息,并以预设的光影闪变频率为边界条件,利用遗传算法计算获得待测机组偏航和转速控制指令;发电机组基于获得的叶轮偏航和转速控制指令完成指令响应。本发明公开的风力发电机光影控制方法及系统通过人工智能、机器学习的方法处理相关数据,并根据处理后的数据控制风机的运行,可以起到减少风机运行时产生的光影污染,达到最大程度上利用风资源并减少对周围环境影响的目的。
Description
技术领域
本发明属于新能源和测控技术领域,尤其涉及一种风力发电机光影控制方法及其系统。
背景技术
发展清洁和绿色能源是人类社会实现可持续健康发展的本质要求。风力发电作为一种利用清洁绿色能源的方式,日益受到社会的关注和重视。风机安装的选址受到风能资源的制约,还会对当地的环境产生一些负面影响。光影污染就是其中影响之一:巨大的风机和旋转的叶片产在阳光的照射下形成光影污染,影响附近的人类、动物的生活。风电机组不停旋转的叶片在阳光入射方向下,投射到居民住宅的玻璃窗户上可产生一种闪烁的光影,挥之不去,容易使人心烦意乱,通常被称之为光影影响。将这种污染最小化,是风能发展道路上不可避免的问题。
如果忽略风机产生的光影污染,在风机部署完成并投入生产后,可能会和附近的人类产生巨大矛盾或者对当地的动物造成重大的危害。如果改变风机的部署位置,可能会造成风资源浪费,使风机的经济效益降低。
发明内容
本发明的目的在于,为解决现有风力发电机组造成的光影污染问题,提出了一种风力发电机光影控制方法及其系统。该风力发电机光影控制方法及系统通过人工智能、机器学习的方法处理相关数据,并根据处理后的数据控制风机的运行,可以起到减少风机运行时产生的光影污染,达到最大程度上利用风资源并减少对周围环境影响的目的。
本发明目的通过下述技术方案来实现:
一种风力发电机光影控制方法,所述光影控制方法至少包括如下步骤:S1:基于光强度探测装置完成机组光照强度数据采集;S2:基于定位与计时装置,完成机组坐标及测量时刻信息采集,实现对机组位置测点太阳高度角及太阳方位角获取;S3:基于步骤S2中获取的太阳高度角及太阳方位角信息,以及待测机组周边地形数据及机组形状参数,测得当前光影产生的方位及距离;S4:基于光照强度信息、机组位置信息、太阳高度角及太阳方位角信息,完成与历史数据库中光影产生的分类器模型完成数据匹配以实现当前是否可产生光影判断;S5:在判断产生光影时,基于光影角度、机组叶轮偏航角度信息和机组转速信息,计算获得光影闪变频率;S6:基于机组功率信息、机组位置信息、机组形状参数、光强度数据、机组周边人员和/或牲畜分布数据信息,并以步骤S5中获得的光影闪变频率为边界条件,利用遗传算法计算获得待测机组偏航和转速控制指令;S7:发电机组基于获得的叶轮偏航和转速控制指令完成指令响应。
根据一个优选的实施方式,步骤S4中,历史数据库中光影产生的分类模型为预存的经支持向量机模型建立的若干相互匹配光强度数据、机组位置数据、光照角度数据以及光影产生的方位及距离数据的光影产生的分类器模型。
根据一个优选的实施方式,所述步骤S4中光照角度数据包括太阳高度角及太阳方位角数据。
一种风力发电机光影控制系统,所述控制系统至少包括光强度探测装置、定位与计时装置、算法分析装置、控制装置以及机组,所述算法分析装置基于光强度探测装置和定位与计时装置采集的数据信息,采用如权利要求1所述的光影控制方法控制完成数据分析并基于控制装置完成机组偏航及转速控制。
根据一个优选的实施方式,所述光强度探测装置和定位与计时装置设置于被控机组位置处。
根据一个优选的实施方式,所述控制系统还包括数据传输装置,用于完成各功能模块间的数据通讯。
前述本发明主方案及其各进一步选择方案可以自由组合以形成多个方案,均为本发明可采用并要求保护的方案;且本发明,(各非冲突选择)选择之间以及和其他选择之间也可以自由组合。本领域技术人员在了解本发明方案后根据现有技术和公知常识可明了有多种组合,均为本发明所要保护的技术方案,在此不做穷举。
本发明的有益效果:本发明公开的风力发电机光影控制方法及系统通过人工智能、机器学习的方法处理相关数据,并根据处理后的数据控制风机的运行,可以起到减少风机运行时产生的光影污染,达到最大程度上利用风资源并减少对周围环境影响的目的。
附图说明
图1是本发明系统的结构示意图。
具体实施方式
下列非限制性实施例用于说明本发明。
本发明公开了一种风力发电机光影控制方法,所述光影控制方法至少包括如下步骤:
步骤S1:基于光强度探测装置完成机组光照强度数据采集。从而通过对当前机组的光照强度数据进行采集,以方便完成在该光照强度下是否会产生光影污染的判断。例如,当光照强度较弱或处于夜晚情形,则不具备产生光影污染的条件,也就无需对机组叶轮转速及偏转进行调节。
步骤S2:基于定位与计时装置,完成机组坐标及测量时刻信息采集,实现对机组位置测点太阳高度角及太阳方位角获取。
优选地,机组坐标信息至少包括机组经度信息、纬度信息和海波信息。测量时刻信息至少包括测量日期信息以及当天测量时间点信息。从而通过机组坐标及测量时刻信息完成当前时刻测量机组位置测点的太阳高度角和太阳方位角获取。
步骤S3:基于步骤S2中获取的太阳高度角及太阳方位角信息,以及待测机组周边地形数据及机组形状参数,测得当前光影产生的方位及距离。从而通过当前光影产生的方位及距离完成对机组周围影响区域的预判。
步骤S4:基于光照强度信息、机组位置信息、太阳高度角及太阳方位角信息,完成与历史数据库中光影产生的分类器模型完成数据匹配以实现当前是否可产生光影判断。
优选地,步骤S4中,历史数据库中光影产生的分类模型为预存的经支持向量机模型建立的若干相互匹配光强度数据、机组位置数据、光照角度数据以及光影产生的方位及距离数据的光影产生的分类器模型。通过历史数据库设置,可以完成当前机组是否产生光影的快速触发判断,避免了系统在实施运用过程中需实时针对风场中每个机组光影产生情况的计算,从而避免了需要配置大量数据处理器的情形。从而不仅实现了节约成本的目的,还完成了光影产生的快速判断。
进一步地,所述步骤S4中光照角度数据包括太阳高度角及太阳方位角数据。即是,通过所述步骤S4,即可完成对待测机组是否再当前条件下是否能够产生光影污染进行判断。
具体地,例如,当光照强度小于某预设数值时,不能完成与历史数据库中光影产生的分类器模型相触发,从而判断当前条件不回产生光影污染。例如,当机组叶轮面与太阳方位角间的夹角小于某预设数值时,则也不能完成与历史数据库中光影产生的分类器模型相触发,从而判断当前条件不回产生光影污染。同理,若光照强度信息、机组位置信息、太阳高度角及太阳方位角信息满足历史数据库中的触发条件,则判断会产生光影污染。
步骤S5:在判断产生光影时,基于光影角度、机组叶轮偏航角度信息和机组转速信息,计算获得光影闪变频率。
步骤S6:基于机组功率信息、机组位置信息、机组形状参数、光强度数据、机组周边人员和/或牲畜分布数据信息,并以步骤S5中获得的光影闪变频率为边界条件,利用遗传算法计算获得待测机组偏航和转速控制指令。
步骤S7:发电机组基于获得的叶轮偏航和转速控制指令完成指令响应。从而实现通过改变机组的偏航角度和/或叶轮转速的方式实现减少或消除风机运行时产生的光影污染的目的。进一步地,机组主控接收控制指令后,会根据机组载荷安全的设定条件,响应指令执行。
同时,本发明还公开了一种风力发电机光影控制系统,所述控制系统至少包括光强度探测装置、定位与计时装置、算法分析装置、控制装置以及机组。优选地,所述光强度探测装置,所述光强度探测装置和定位与计时装置设置于被控机组位置处。用于完成监测风机当前的光照情况。
优选地,所述控制系统还包括数据传输装置,用于完成各功能模块间的数据通讯。通讯方式可以是以有线和/或无线的方式完成数据传输。
优选地,所述定位与计时装置,获取卫星信号进行定位及对时。所述算法分析装置对数据进行处理和计算,得出偏航控制装置需要的值和指令。所述控制装置根据输入的指令对风机进行控制,达到减少风机产生的光影污染的效果。
所述光影控制系统中算法分析装置基于光强度探测装置和定位与计时装置采集的数据信息,采用如前述光影控制方法控制完成数据分析并基于控制装置完成机组偏航及转速控制。
本发明公开的风力发电机光影控制方法及系统通过人工智能、机器学习的方法处理相关数据,并根据处理后的数据控制风机的运行,可以起到减少风机运行时产生的光影污染,达到最大程度上利用风资源并减少对周围环境影响的目的。
前述本发明基本例及其各进一步选择例可以自由组合以形成多个实施例,均为本发明可采用并要求保护的实施例。本发明方案中,各选择例,与其他任何基本例和选择例都可以进行任意组合。本领域技术人员可知有众多组合。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种风力发电机光影控制方法,其特征在于,所述光影控制方法至少包括如下步骤:
S1:基于光强度探测装置完成机组光照强度数据采集;
S2:基于定位与计时装置,完成机组坐标及测量时刻信息采集,实现对机组位置测点太阳高度角及太阳方位角获取;
S3:基于步骤S2中获取的太阳高度角及太阳方位角信息,以及待测机组周边地形数据及机组形状参数,测得当前光影产生的方位及距离;
S4:基于光照强度信息、机组位置信息、太阳高度角及太阳方位角信息,完成与历史数据库中光影产生的分类器模型完成数据匹配以实现当前是否可产生光影判断;
S5:在判断产生光影时,基于光影角度、机组叶轮偏航角度信息和机组转速信息,计算获得光影闪变频率;
S6:基于机组功率信息、机组位置信息、机组形状参数、光强度数据、机组周边人员和/或牲畜分布数据信息,并以步骤S5中获得的光影闪变频率为边界条件,利用遗传算法计算获得待测机组偏航和转速控制指令;
S7:发电机组基于获得的叶轮偏航和转速控制指令完成指令响应。
2.如权利要求1所述的一种风力发电机光影控制方法,其特征在于,步骤S4中,历史数据库中光影产生的分类模型为预存的经支持向量机模型建立的若干相互匹配光强度数据、机组位置数据、光照角度数据以及光影产生的方位及距离数据的光影产生的分类器模型。
3.如权利要求2所述的一种风力发电机光影控制方法,其特征在于,所述步骤S4中光照角度数据包括太阳高度角及太阳方位角数据。
4.一种风力发电机光影控制系统,其特征在于,所述控制系统至少包括光强度探测装置、定位与计时装置、算法分析装置、控制装置以及机组,所述算法分析装置基于光强度探测装置和定位与计时装置采集的数据信息,采用如权利要求1所述的光影控制方法控制完成数据分析并基于控制装置完成机组偏航及转速控制。
5.如权利要求4所述的一种风力发电机光影控制系统,其特征在于,所述光强度探测装置和定位与计时装置设置于被控机组位置处。
6.如权利要求4所述的一种风力发电机光影控制系统,其特征在于,所述控制系统还包括数据传输装置,用于完成各功能模块间的数据通讯。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20191231 |
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