CN112031995A - 风力发电机组的偏航控制方法、装置和存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供了一种风力发电机组的偏航控制方法、装置和存储介质,该方法包括:在满足预设的偏航动作的条件且所述风力发电机组的运行功率在预设的设定值以下时,确定所述风力发电机组若执行偏航对风校正所获得的额外电量;确定所述风力发电机组若执行偏航对风校正的机组自身损耗电量;当所述额外电量大于所述损耗电量时,则控制所述风力发电机组进行偏航动作。根据本发明实施例提供的方法,在机组运行在设定功率值以下且满足预设的偏航动作的条件时,该偏航控制方法可以有效减少因持续偏航导致的发电量损失。
Description
技术领域
本发明涉及风电技术领域,尤其涉及一种风力发电机组的偏航控制方法、装置和存储介质。
背景技术
风力发电是可再生能源领域应用最成熟、商业化前景最好的发电方式之一。风能具有非平稳性,随机性,能量密度低等特点,这些特点导致风向风速不断变化,使风力机不能始终对风,进而降低了风能的利用效率。偏航系统是风力发电机特有的伺服系统,它的主要功能是控制风轮跟踪变化的风向,提高功率捕获。
风力发电机主动偏航是偏航控制器根据风向传感器的输出信号以及偏航控制策略来控制偏航动作。例如,当风向与机舱位置的误差变化超过设定的允许范围时,偏航控制器便会发出偏航指令控制偏航电机带动偏航大齿圈执行偏航校正动作,使机舱准确对风。
现有技术中,通常仅考虑风向与机舱位置的误差变化值,满足设定值即动作,却忽略了风机频繁的偏航动作所产生的损耗电量,导致风机的发电效率降低,影响发电量。
发明内容
为了克服上述问题,本发明实施例提供一种风力发电机组的偏航控制方法、装置和存储介质,当风力发电机组的运行功率在设定值以下时,将偏航动作所产生的损耗电量作为参考因素,加入到启动偏航策略的条件中,从而有效减少发电量损失。
根据本发明实施例的第一方面,提供一种风力发电机组的偏航控制方法,包括:
在满足预设的偏航动作的条件且风力发电机组的运行功率在预设的设定值以下时,确定风力发电机组若执行偏航对风校正所获得的额外电量;
确定风力发电机组若执行偏航对风校正的机组自身损耗电量;
当额外电量大于损耗电量时,则控制风力发电机组进行偏航动作。
在一些可选的实施例中,确定风力发电机组若执行偏航对风校正所获得的额外电量,具体包括:
根据风力发电机组的当前对风偏差值,上网功率值以及偏航速率,计算得到风力发电机组若执行偏航对风校正所获得的额外电量。
在一些可选的实施例中,根据风力发电机组的当前对风偏差值,上网功率值以及偏航速率,计算得到所述风力发电机组若执行偏航对风校正所获得的额外电量的步骤包括:
根据如下公式一计算得到风力发电机组若执行偏航对风校正所获得的额外电量;
式中,Wextra为额外电量,P为上网功率值,θ为当前对风偏差值,V为偏航速率,t为执行偏航对风校正所用时间。
在一些可选的实施例中,上网功率值为上网功率移动平均值,当前对风偏差值为对风偏差移动平均值。
在一些可选的实施例中,确定风力发电机组若执行偏航对风校正的机组自身损耗电量,具体包括:
根据各个偏航电机的偏航功率,当前对风偏差值以及偏航速率,计算得到风力发电机组若执行偏航对风校正的机组自身损耗电量。
在一些可选的实施例中,确定风力发电机组若执行偏航对风校正的机组自身损耗电量的步骤之后还包括:
当额外电量大于损耗电量与当前的偏置电量之和时,控制风力发电机组进行偏航动作。
在一些可选的实施例中,当额外电量大于损耗电量与当前的偏置电量之和时,控制风力发电机组进行偏航动作的步骤之前包括:
根据如下公式二计算得到当前的偏置电量;
式中,δW为当前的偏置电量;Counter为历史偏航次数,C1为偏航次数上限值,C2为偏航次数下限值,或者,Counter为历史偏航时间,C1为偏航时间上限值,C2为偏航时间下限值;k1与k2均为小于1的常数。
根据本发明实施例的第二方面,提供一种风力发电机组的偏航控制装置,包括:
额外电量计算模块,用于在满足预设的偏航动作的条件且风力发电机组的运行功率在预设的设定值以下时,确定风力发电机组若执行偏航对风校正所获得的额外电量;
损耗电量计算模块,用于确定风力发电机组若执行偏航对风校正的机组自身损耗电量;
第一偏航控制模块,用于当额外电量大于损耗电量时,控制风力发电机组进行偏航动作。
在一些可选的实施例中,风力发电机组的偏航控制装置还包括第二偏航控制模块,用于当额外电量大于损耗电量与当前的偏置电量之和时,控制风力发电机组进行偏航动作。
在一些可选的实施例中,根据如下公式计算得到当前的偏置电量;
式中,δW为当前的偏置电量;Counter为历史偏航次数,C1为偏航次数上限值,C2为偏航次数下限值,或者,Counter为历史偏航时间,C1为偏航时间上限值,C2为偏航时间下限值;k1与k2均为小于1的常数。
在一些可选的实施例中,所述发电机组偏航控制装置设置在风力发电机组的主控制器中。
根据本发明实施例的第三方面,提供了一种计算机可读存储介质,该计算机可读存储介质中存储有指令,当指令在计算机上运行时,使得计算机执行上述各方面的风力发电机组的偏航控制方法。
根据本发明实施例中的风力发电机组的偏航控制方法、装置和存储介质,当满足预设的偏航动作的条件且所述风力发电机组的运行功率在预设的设定值以下时,将偏航动作所产生的损耗电量作为参考因素,限制偏航启动条件,从而避免了频繁的偏航动作所带来的不必要的电量损失,进而提高了发电效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,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,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是示出根据本发明一个实施例的风力发电机组的偏航控制方法的流程图;
图2是示出了根据本发明另一实施例的风力发电机组的偏航控制方法的流程图;
图3示出了根据本发明一个实施例的风力发电机组的偏航控制装置的结构示意图;
图4示出了根据本发明另一个实施例的风力发电机组的偏航控制装置的结构示意图;
图5是示出了可以实现根据本发明实施例的风力发电机组的偏航控制方法和装置的计算设备的示例性硬件架构的结构图。
具体实施方式
下面将详细描述本发明的各个方面的特征和示例性实施例,为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细描述。应理解,此处所描述的具体实施例仅被配置为解释本发明,并不被配置为限定本发明。对于本领域技术人员来说,本发明可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本发明的示例来提供对本发明更好的理解。
需要说明的是,在本文中,诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其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过程、方法、物品或者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过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括……”限定的要素,并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
下面结合图1及图2,描述本发明一个实施例的风力发电机组的偏航控制方法,应注意,这些实施例并不是用来限制本发明公开的范围。
图1是示出根据本发明一个实施例的风力发电机组的偏航控制方法的流程图,图2是示出了根据本发明另一实施例的风力发电机组的偏航控制方法的流程图。如图1所示,本发明实施例中的风力发电机组的偏航控制方法100包括步骤110至步骤130。
步骤110,在满足预设的偏航动作的条件且风力发电机组的运行功率在预设的设定值以下时,确定风力发电机组若执行偏航对风校正所获得的额外电量Wextra。
在该步骤中,通过当前对风偏差及当前机组的运行功率计算预估若执行当前偏航对风校正后,所能捕获的额外电量Wextra。
在一个实施例中,参考图2,步骤110具体可以包括:
步骤1101,根据风力发电机组的当前对风偏差值,上网功率值以及偏航速率,计算得到风力发电机组若执行偏航对风校正所获得的额外电量Wextra。
具体地,Wextra的计算公式为:
式中,Wextra为额外电量,P为上网功率值,θ为当前对风偏差值,V为偏航速率,t为执行偏航对风校正所用时间。
在一个实施例中,上网功率值P可以为当前上网功率值,也可以为预测上网功率值。
在一个实施例中,上网功率值可以为上网功率移动平均值,对风偏差可以为对风偏差移动平均值,具体地,可以根据移动平均时间常数T以及一阶低通公式确定得到上网功率移动平均值及对风偏差移动平均值。
具体地,一阶低通公式为:
式中,y为滤波器输出,u为滤波器输入,f为滤波系数,k为采样次数;根据移动平均时间常数T确定滤波系数f,设为上网功率移动平均值,为对风偏差移动平均值,当运算周期为20ms时,移动平均时间常数T为30s时,对应滤波系数f为1500;移动平均时间常数T为60s时,对应滤波系数f为3000。再根据一阶低通公式(2),当输入设置为上网实时功率P时,输出为上网功率移动平均值当输入设置为当前对风偏差值θ时,输出为对风偏差移动平均值
在一个实施例中,对偏航速率V可以设定在0.2°/s~0.4°/s范围内取值。
步骤120,确定风力发电机组若执行偏航对风校正的机组自身损耗电量Wloss。
在一个实施例中,步骤120具体可以包括:
步骤1201,根据各个偏航电机的偏航功率,当前对风偏差值以及偏航速率,计算得到风力发电机组若执行偏航对风校正的机组自身损耗电量Wloss。
具体地,Wloss的计算公式为:
式中,n为偏航电机的数量,Pm为每个偏航电机的偏航功率。
步骤130,当额外电量大于损耗电量时,则控制风力发电机组进行偏航动作。
在一个实施例中,步骤130具体可以包括:
步骤1301,当额外电量大于损耗电量与当前的偏置电量之和时,则控制风力发电机组进行偏航动作。具体计算公式如(4):
其中,δW为当前的偏置电量,Prated为机组额定功率。
在一个实施例中,当前的偏置电量δW的计算公式为:
式中,δW为当前的偏置电量;Counter为历史偏航次数,C1为偏航次数上限值,C2为偏航次数下限值,或者,Counter为历史偏航时间,C1为偏航时间上限值,C2为偏航时间下限值;k1与k2均为小于1的常数。
在该步骤中,设定偏航动作上限值C1以及偏航动作下限值C2,通过判断历史偏航动作值Counter与偏航动作上限值C1以及偏航动作下限值C2的大小,进一步修正偏置电量δW。若偏航动作过多,即历史偏航动作值Counter大于偏航动作上限值C1,则提高偏置电量δW,减少偏航动作;反之,若偏航动作过少,即历史偏航动作值Counter小于偏航动作下限值C2,则减少偏置电量δW,增加偏航动作。其中,偏置电量δW下限值为0。
其中,历史偏航动作值Counter,偏航动作上限值C1以及偏航动作下限值C2可以为偏航次数,也可以为偏航时间。
其中,优选地,偏航动作上限值C1可以设置为130次或2.4小时;偏航动作下限值C2可以设置为80次或0.5小时。
在一个实施例中,第一系数k1以及第二系数k2,可通过历史偏航值Counter与偏置电量δW的有效范围确定。
其中,优选地,第一系数k1以及第二系数k2均取值为0.001。
根据本发明一个实施例的风力发电机组的偏航控制方法,还设置有额外偏航保护,具体地,若机组偏航误差在5°以内,则不进行偏航;若机组30s平均偏航误差超过25°且持续20s以上,则强制偏航,且优先级高于上述偏航控制条件。
通过本发明实施例的风力发电机组的偏航控制方法,在机组运行在设定功率值以下时,该偏航控制方法可以有效减少因持续偏航导致的发电量损失。具体地,可以利用结合上述图1和图2描述的参考偏航控制方法,分别确定风力发电机组若执行偏航对风校正所获得的额外电量,以及风力发电机组若执行偏航对风校正的损耗电量,当风力发电机组运行功率在设定值以下时,判断额外电量与损耗电量和当前的偏置电量之和的大小,若额外电量大于损耗电量和当前的偏置电量之和,则控制风力发电机组进行偏航动作。
根据本发明实施例的风力发电机组的偏航控制方法,通过确定风力发电机组若执行偏航对风校正所获得的额外电量,和风力发电机组若执行偏航对风校正的损耗电量,将偏航动作所产生的损耗电量作为参考因素,纳入到启动偏航策略的条件中,当风力发电机组运行功率在设定值以下时,限值偏航动作条件,若满足额外电量大于损耗电量和当前的偏置电量之和时,控制风力发电机组进行偏航动作,从而有效减少发电量损失。
图3示出了根据本发明一个实施例的风力发电机组的偏航控制装置的结构示意图。在一个实施例中,风力发电机组的参考功率曲线生成装置300可以包括:
额外电量计算模块310,用于在满足预设的偏航动作的条件且风力发电机组的运行功率在预设的设定值以下时,确定风力发电机组若执行偏航对风校正所获得的额外电量;
损耗电量计算模块320,用于确定所述风力发电机组若执行偏航对风校正的机组自身损耗电量;
第一偏航控制模块330,用于当额外电量大于损耗电量时,控制风力发电机组进行偏航动作。
在一个实施例中,额外电量计算模块310,具体还用于:
在满足预设的偏航动作的条件且风力发电机组的运行功率在预设的设定值以下时,根据风力发电机组的当前对风偏差值,上网功率值以及偏航速率,计算得到风力发电机组若执行偏航对风校正所获得的额外电量。
在一个实施例中,损耗电量计算模块320,具体还用于:
根据每个偏航电机的偏航功率,偏航对风偏差值以及偏航速率,计算得到风力发电机组再次若执行偏航对风校正过程中的损耗电量。
图4示出了根据本发明另一个实施例的风力发电机组的偏航控制装置的结构示意图。在一个实施例中,如图4所示风力发电机组的参考功率曲线生成装置300还可以包括:
第二偏航控制模块340,用于当额外电量大于损耗电量与当前的偏置电量之和时,控制风力发电机组进行偏航动作。
在一个实施例中,第二偏航控制模块340,具体还用于计算确定偏置电量,公式如下:
式中,δW为当前的偏置电量;Counter为历史偏航次数,C1为偏航次数上限值,C2为偏航次数下限值,或者,Counter为历史偏航时间,C1为偏航时间上限值,C2为偏航时间下限值;k1与k2均为小于1的常数。
在该步骤中,设定偏航动作上限值C1以及偏航动作下限值C2,通过判断历史偏航动作值Counter与偏航动作上限值C1以及偏航动作下限值C2的大小,进一步修正偏置电量δW。若偏航动作过多,即历史偏航动作值Counter大于偏航动作上限值C1,则提高偏置电量δW,减少偏航动作;反之,若偏航动作过少,即历史偏航动作值Counter小于偏航动作下限值C2,则减少偏置电量δW,增加偏航动作。其中,偏置电量δW下限值为0。
其中,历史偏航动作值Counter,偏航动作上限值C1以及偏航动作下限值C2可以为偏航次数,也可以为偏航时间。
其中,优选地,偏航动作上限值C1可以设置为130次或2.4小时;偏航动作下限值C2可以设置为80次或0.5小时。
在一个实施例中,第一系数k1以及第二系数k2,可通过历史偏航值Counter与偏置电量δW的有效范围确定。
其中,优选地,第一系数k1以及第二系数k2均取值为0.001。
根据本发明实施例的风力发电机组的偏航控制装置,通过确定风力发电机组执行偏航对风校正所获得的额外电量,以及偏航动作所产生的损耗电量,在满足预设的偏航动作的条件且所述风力发电机组的运行功率在预设的设定值以下时,且额外电量大于损耗电量时,则控制风力发电机组进行偏航动作的方法,有效减小因偏航动作过于频繁所产生的电量损失,提高了发电效率。
需要明确的是,本发明并不局限于上文实施例中所描述并在图中示出的特定配置和处理。为了描述的方便和简洁,这里省略了对已知方法的详细描述,并且上述描述的系统、模块和单元的具体工作过程,可以参考前述方法实施例中的对应过程,在此不再赘述。
图5是示出能够实现根据本发明实施例的风力发电机组的偏航控制方法和装置的计算设备的示例性硬件架构的结构图。
如图5所示,计算设备400包括输入设备401、输入接口402、中央处理器403、存储器404、输出接口405、以及输出设备406。其中,输入接口402、中央处理器403、存储器404、以及输出接口405通过总线410相互连接,输入设备401和输出设备406分别通过输入接口402和输出接口405与总线410连接,进而与计算设备400的其他组件连接。
具体地,输入设备401接收来自外部的输入信息,并通过输入接口402将输入信息传送到中央处理器403;中央处理器403基于存储器404中存储的计算机可执行指令对输入信息进行处理以生成输出信息,将输出信息临时或者永久地存储在存储器404中,然后通过输出接口405将输出信息传送到输出设备406;输出设备406将输出信息输出到计算设备400的外部供用户使用。
在一个实施例中,图5所示的计算设备400可以被实现为一种风力发电机组的偏航控制系统,该偏航控制系统可以包括:存储器,被配置为存储程序;处理器,被配置为运行存储器中存储的程序,以执行上述实施例描述的风力发电机组的偏航控制。
根据本发明的实施例,上文参考流程图描述的过程可以被实现为计算机软件程序。例如,本发明的实施例包括一种计算机程序产品,其包括有形地包含在机器可读介质上的计算机程序,计算机程序包含用于执行流程图所示的方法的程序代码。在这样的实施例中,该计算机程序可以从网络上被下载和安装,和/或从可拆卸存储介质被安装。
在上述实施例中,可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件实现时,可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。计算机程序产品包括一个或多个计算机指令,当其在计算机上运行时,使得计算机执行上述各个实施例中描述的方法。在计算机上加载和执行计算机程序指令时,全部或部分地产生按照本发明实施例的流程或功能。计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中,或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输,例如,计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(DSL))或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。可用介质可以是磁性介质,(例如,软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如,DVD)、或者半导体介质(例如固态硬盘)等。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的,其中作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的,作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元,即可以位于一个地方,或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下,即可以理解并实施。
最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使对应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (12)
1.一种风力发电机组的偏航控制方法,其特征在于,包括:
在满足预设的偏航动作的条件且所述风力发电机组的运行功率在预设的设定值以下时,
确定所述风力发电机组若执行偏航对风校正所获得的额外电量;
确定所述风力发电机组若执行偏航对风校正的机组自身损耗电量;
当所述额外电量大于所述损耗电量时,则控制所述风力发电机组进行偏航动作。
2.根据权利要求1所述的风力发电机组的偏航控制方法,其特征在于,所述确定所述风力发电机组若执行偏航对风校正所获得的额外电量,具体包括:
根据所述风力发电机组的当前对风偏差值,上网功率值以及偏航速率,计算得到所述风力发电机组若执行偏航对风校正所获得的额外电量。
4.根据权利要求2所述的风力发电机组的偏航控制方法,其特征在于,所述上网功率值为上网功率移动平均值,所述当前对风偏差值为对风偏差移动平均值。
5.根据权利要求1所述的风力发电机组的偏航控制方法,其特征在于,所述确定所述风力发电机组若执行偏航对风校正的机组自身损耗电量,具体包括:
根据各个偏航电机的偏航功率,所述当前对风偏差值以及所述偏航速率,计算得到所述风力发电机组若执行偏航对风校正的机组自身损耗电量。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的风力发电机组的偏航控制方法,其特征在于,所述确定所述风力发电机组若执行偏航对风校正的机组自身损耗电量的步骤之后还包括:
当所述额外电量大于所述损耗电量与当前的偏置电量之和时,控制所述风力发电机组进行偏航动作。
8.一种风力发电机组的偏航控制装置,其特征在于,包括:
额外电量计算模块,用于在满足预设的偏航动作的条件且所述风力发电机组的运行功率在预设的设定值以下时,确定所述风力发电机组若执行偏航对风校正所获得的额外电量;
损耗电量计算模块,用于确定所述风力发电机组若执行偏航对风校正的机组自身损耗电量;
第一偏航控制模块,用于当所述额外电量大于所述损耗电量时,控制所述风力发电机组进行偏航动作。
9.根据权利要求8所述的风力发电机组的偏航控制装置,其特征在于,还包括:
第二偏航控制模块,用于当所述额外电量大于所述损耗电量与当前的偏置电量之和时,控制所述风力发电机组进行偏航动作。
11.根据权利要求8-10中任一项所述的风力发电机组的偏航控制装置,其特征在于,所述风力发电机组的偏航控制装置设置在风力发电机组的主控制器中。
12.一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包括指令,当所述指令在计算机上运行时,使得计算机执行如权利要求1至7中任一项所述的风力发电机组的偏航控制方法。
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2019
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