CN112096576B - 基于尾流场优化控制的多台风机阵列年发电量提升方法 - Google Patents

基于尾流场优化控制的多台风机阵列年发电量提升方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于尾流场优化控制的多台风机阵列年发电量提升方法，计算第二台风机雷达的测风点所处截面位置在第一台风机尾流区的尾流半径，判断第二台风机雷达的测风点在第一台风机尾流区的位置，计算第二台风机雷达左、右测风点测量风速的补偿系数及补偿后的第二台风机的偏航误差角度；计算风场阵列所有风机补偿后的偏航误差角度；计算各台风机的风轮平面所处截面位置在不同上游风机尾流区的尾流半径，计算风机在不同上游风机尾流区的平均风速，计算风机阵列的功率输出之和；用遗传算法实时计算风机阵列功率之和最大时对应的各台风机的主动偏航角，优化控制风机的偏航状态。本发明以整个风电场功率最优为目标，有效提高了风电场发电效益。

Description

基于尾流场优化控制的多台风机阵列年发电量提升方法
技术领域
本发明属于风机控制技术领域，具体涉及一种基于尾流场优化控制的多台风机阵列年发电量提升方法。
背景技术
风能作为一种丰富、清洁的新能源，是世界上最有前途的可再生能源之一。随着电网输送和容纳能力的增加，风电场业主更加关注风机发电效率的提升。上游风机的尾流会使下游风机的功率输出出现显著降低，因此，针对尾流效应的风电场控制优化策略，对于提高风电场整体发电效率具有重要意义。目前，已有的风电机组偏航控制策略的多以风电机组偏航误差角度为零为目标。但是，受风电场中尾流效应的影响，该方法还难以实现风电场功率最优的目标。
发明内容
本发明目的在于提出一种基于尾流场优化控制的多台风机阵列年发电量提升方法。
实现本发明目的的技术解决方案为：一种基于尾流场优化控制的多台风机阵列年发电量提升方法，具体步骤如下：
步骤1，采集风场阵列第一台风机的入流风速、入流风向与偏航误差角度，采集第一台风机下游各台风机的双光束激光雷达左、右测风点测量的风速值，确定风场中风机之间的间距与方位角度；
步骤2，根据二维Jensen模型及第一台和第二台风机之间的间距与方位角度，计算第二台风机雷达的测风点所处截面位置在第一台风机尾流区的尾流半径；
步骤3，判断第二台风机雷达的测风点在第一台风机尾流区的位置，是两处测风点均处于自然风速区，是一处测风点处于第一台风机尾流区且另一处测风点处于自然风速区，还是两处测风点均处于第一台风机尾流区，并且判断第二台风机处于第一台风机的尾流中心轴线的左侧还是右侧；
步骤4，根据第二台风机雷达的测风点在第一台风机尾流区的位置，计算第二台风机雷达左、右测风点测量风速的补偿系数，计算补偿后的第二台风机的偏航误差角度；
步骤5，基于步骤2-4的方法，结合补偿后的第二台风机偏航误差角度，计算第三台风机补偿后的偏航误差角度，之后再计算第四台风机补偿后的偏航误差角度，依次重复，直到计算出风场阵列所有风机补偿后的偏航误差角度；
步骤6，设置各台风机的主动偏航角，计算各台风机的风轮平面所处截面位置在不同上游风机尾流区的尾流半径，并且判断风机的风轮平面在不同上游风机尾流区的位置，是完全处于自然风速区，是部分处于尾流区，还是完全处于尾流区；
步骤7，根据各台风机的风轮平面在不同上游风机尾流区的位置，计算风机在不同上游风机尾流区的平均风速；
步骤8，考虑尾流叠加效应，计算各台风机风轮平面的等效入流风速，进一步计算风机阵列的功率输出之和；
步骤9，使用遗传算法，实时计算风机阵列功率之和最大时对应的各台风机的主动偏航角，并使用计算所得的风机主动偏航角去优化控制风机的偏航状态。
进一步的，步骤1中，利用风机的SCADA系统或者其他测控系统采集风场阵列第一台风机的入流风速与入流风向，利用安装在风场阵列第一台风机机舱上方的双光束激光雷达采集偏航误差角度，利用安装在下游风机机舱上方的双光束激光雷达采集左、右测风点测量的风速值，根据风场的建造选址确定风场中任意风机之间的间距与方位角度。
进一步的，步骤2中，根据二维Jensen模型及第一台和第二台风机之间的间距与方位角度，计算第二台风机雷达的测风点所处截面位置在第一台风机尾流区的尾流半径，具体方法为：
定义第一、二台风机连线与第一台风机尾流中心轴线的夹角θl,12为：
Figure DEST_PATH_IMAGE001
式中，θx为入流风向角，θFWT,12为第一台风机相对于第二台风机所在的方位角，β1为第一台风机的偏航误差角度，CT为风机升力系数；
定义第二台风机雷达测风点所在截面与第一台风机的垂直距离为Ll,12，计算公式为：
Figure 190548DEST_PATH_IMAGE002
式中，Ld12为第一、二台风机的机舱连线距离，z0为风机雷达的测风点与雷达的距离，α为风机雷达激光束与风机中轴线的夹角；
第二台风机雷达测风点所处截面位置的尾流半径Rl,12计算公式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE003
式中，k为尾流衰减系数，r0为风机的风轮半径。
进一步的，步骤3中，判断第二台风机雷达的测风点在第一台风机尾流区的位置，是两处测风点均处于自然风速区，是一处测风点处于第一台风机尾流区且另一处测风点处于自然风速区，还是两处测风点均处于第一台风机尾流区，并且判断第二台风机处于第一台风机的尾流中心轴线的左侧还是右侧，具体方法为：
若
Figure 999366DEST_PATH_IMAGE004
，则第二台风机雷达的两处测风点均处于自然风速区；
若
Figure 779104DEST_PATH_IMAGE006
，则第二台风机雷达一处测风点处于尾流区，且另外一处测风点处于自然风速区；
若
Figure 33367DEST_PATH_IMAGE008
，则第二台风机雷达的两处测风点均处于尾流区；
其中，Ld 12 为第一、二台风机的机舱连线距离，θl,12为第一、二台风机连线与第一台风机尾流中心轴线的夹角，z0为风机雷达测风点与雷达的距离，α为风机雷达激光束与风机中轴线的夹角，Rl,12为第二台风机雷达的测风点在第一台风机尾流区中所处截面位置的尾流半径；
若第一、二台风机的连线与第一台风机尾流中心轴线的夹角小于0，则第二台风机处于第一台风机尾流中心轴线的左侧，否则处于第一台风机尾流中心轴线的右侧。
进一步的，步骤4中，根据第二台风机雷达的测风点在第一台风机尾流区的位置，计算第二台风机雷达左、右测风点测量风速的补偿系数，计算补偿后的第二台风机的偏航误差角度，具体方法为：
(1)若第二台风机处于第一台风机尾流中心轴线左侧，且雷达左测风点处于自然风速区、右测风点处于第一台风机尾流区，则右测风点风速补偿系数Crw,12为：
Figure DEST_PATH_IMAGE009
式中，CT为风机升力系数，k为尾流衰减系数，r0为风机的风轮半径，Ll,12为第二台风机雷达测风点所在截面与第一台风机的垂直距离，rrk,12为右测风点所处位置与第一台风机尾流平面中心线的垂直距离，计算公式为：
Figure 847740DEST_PATH_IMAGE010
式中，Ld12为第一、二台风机的机舱连线距离，θl,12为第一、二台风机连线与第一台风机尾流中心轴线的夹角，z0为风机雷达测风点与雷达的距离，α为风机雷达激光束与风机中轴线的夹角；
补偿后的第二台风机雷达左、右测风点测量的风速值Va，Vb分别为：
Figure DEST_PATH_IMAGE011
式中，Vlos1，Vlos2分别为第二台风机雷达左右测风点的实际测量风速值；
(2)若第二台风机处于第一台风机尾流中心轴线右侧，且雷达左测风点处于第一台风机尾流区、右测风点处于自然风速区，则左测风点风速补偿系数Clw,12为：
Figure 561880DEST_PATH_IMAGE012
式中，rlk,12为左测风点所处位置与第一台风机尾流平面中心线的垂直距离，计算公式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE013
补偿后的第二台风机雷达左、右测风点测量的风速值Va，Vb分别为：
Figure 953547DEST_PATH_IMAGE014
(3)若第二台风机处于第一台风机尾流中心轴线左侧且雷达左右测风点均处于第一台风机尾流区，则左右测风点风速补偿系数Clw,12，Crw,12分别为：
Figure DEST_PATH_IMAGE015
式中，rlk,12与rrk,12分别为左、右测风点所处位置与第一台风机尾流平面中心线的垂直距离，计算公式为：
Figure 512967DEST_PATH_IMAGE016
补偿后的第二台风机雷达左、右测风点测量的风速值Va，Vb分别为：
Figure DEST_PATH_IMAGE017
(4)若第二台风机处于第一台尾流中心轴线右侧且雷达左右测风点均处于第一台风机尾流区，则左右测风点风速补偿系数Clw,12，Crw,12分别为：
Figure 572058DEST_PATH_IMAGE018
式中，rlk,12与rrk,12分别为左、右测风点所处位置与第一台风机尾流平面中心线的垂直距离，计算公式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE019
补偿后的第二台风机雷达左、右测风点测量的风速值Va，Vb分别为：
Figure 191521DEST_PATH_IMAGE020
(5)若第二台风机雷达左右测风点均处于自然风速区，补偿后的第二台风机雷达左、右测风点测量的风速值Va，Vb分别为：
Figure DEST_PATH_IMAGE021
根据补偿后的第二台风机雷达左、右测风点测量的风速值，计算补偿后的第二台风机的偏航误差角度，具体公式为：
Figure 945850DEST_PATH_IMAGE022
。
进一步的，步骤5中，计算出风场阵列所有风机补偿后的偏航误差角度，具体方法为：
基于步骤2-4的方法，结合前一台风机补偿后的偏航误差角度，当前风机的双光束激光雷达左、右测风点测量的风速值，以及当前风机和前一台风机之间的间距与方位角度，计算当前风机补偿后的偏航误差角度，即根据第二台和第三台风机参数，计算第三台风机补偿后的偏航误差角度β3；根据据第三台和第四台风机参数，计算得到第四台风机补偿后的偏航误差角度β4；依次重复，直到计算出风场阵列所有风机补偿后的偏航误差角度βi。
进一步的，步骤6中，设置各台风机的主动偏航角，计算各台风机的风轮平面所处截面位置在不同上游风机尾流区的尾流半径，并且判断风机的风轮平面在不同上游风机尾流区的位置，是完全处于自然风速区，是部分处于尾流区，还是完全处于尾流区，具体方法为：
取风机阵列某台风机编号为i，其下游某台风机编号为j，定义第i、j台风机连线与第j台风机尾流中心轴线的夹角θl,ij为：
Figure DEST_PATH_IMAGE023
式中，θx为入流风向角，θFWT,ij为风机i相对于风机j所在的方位角，βset,i为风机i的主动偏航角度，CT为风机升力系数；
定义下游风机j风轮平面在垂直于风机i尾流中心线上的投影与其上游风机i的垂直距离为Lw,ij，计算公式为：
Figure 541917DEST_PATH_IMAGE024
式中，Ldij为风机i、j的机舱连线距离；
下游风机j风轮平面投影所处截面位置相对于风机i的尾流半径Rw,ij计算公式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE025
式中，k为尾流衰减系数，r0为风机的风轮半径；
若
Figure 956980DEST_PATH_IMAGE026
，则下游风机j风轮平面完全处于自然风速区；
若
Figure DEST_PATH_IMAGE027
，则下游风机j风轮平面部分处于风机i的尾流区；
若
Figure 245879DEST_PATH_IMAGE028
，则下游风机j风轮平面完全处于风机i的尾流区；
其中，rp,ij为风机j风轮半径在垂直于风机i尾流中心线上的投影长度，计算公式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE029
其中，βset,j为第j台风机的主动偏航角度。
进一步的，步骤7中，根据各台风机的风轮平面在不同上游风机尾流区的位置，计算风机在不同上游风机尾流区的平均风速，具体方法为：
(1)若下游风机j风轮平面完全处于自然风速区，则下游风机j风轮平面没有尾流速度亏损；
(2)若下游风机j风轮平面部分处于风机i尾流区，则下游风机风轮平面投影处于尾流区的面积Sij为：
Figure 379182DEST_PATH_IMAGE030
其中，Rw,ij为下游风机j风轮平面投影所处截面位置相对于风机i的尾流半径，rp,ij为风机j风轮半径在垂直于风机i尾流中心线上的投影长度；
令O1，O2为下游风机j风轮平面处的尾流中心和下游风机j风轮中心，将下游风机j在垂直于风机i尾流中心线上的投影近似的看成圆形，B为下游风机j风轮平面处的尾流区域边缘与下游风机j风轮投影边缘的任意一个交点，θ1为连线O1O2与连线O1B的夹角，θ2为连线O1O2与连线O2B的夹角，计算公式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE031
其中，LR,ij为下游风机j中心距离上游风机i尾流中心线的垂直距离：
Figure 778939DEST_PATH_IMAGE032
其中，Ldij为第i、j台风机的机舱连线距离，θl,ij为第i、j台风机连线与上游风机i尾流中心轴线的夹角；
风机j风轮面积为：
Figure 422410DEST_PATH_IMAGE033
其中，r0为风机风轮半径；
风轮在垂直风机i的尾流中心线上的投影面积为：
Figure 757577DEST_PATH_IMAGE034
其中，rp,ij为风机j风轮半径在垂直于风机i尾流中心线上的投影长度；
尾流区的风速ur,ij计算公式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE035
式中，CT为风机升力系数，k为尾流衰减系数，r0为风机的风轮半径，Lw,ij为下游风机j风轮平面在垂直于风机i尾流中心线上的投影与其上游风机i的垂直距离，rij为下游风机j风轮平面任意一点与风机i尾流平面中心线的垂直距离，ui为上游风机i的入流风速；
下游风机j在风机i尾流区的平均风速计算公式为：
Figure 847018DEST_PATH_IMAGE036
其中，r为尾流区某点到尾流中心线的垂直距离；a，b为积分上下限，取值为：
Figure DEST_PATH_IMAGE037
(3)若下游风机j风轮平面完全处于风机i尾流区，则下游风机j在风机i尾流区的平均风速：
Figure 316045DEST_PATH_IMAGE038
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE039
。
进一步的，步骤8中，考虑尾流叠加效应，计算各台风机风轮平面的等效入流风速，进一步计算风机阵列的功率输出之和，具体方法为：
考虑尾流叠加效应，风机j的等效入流风速uj计算公式为：
Figure 440121DEST_PATH_IMAGE040
其中，u0为第一台风机的入流风速，
Figure DEST_PATH_IMAGE041
为下游风机j在风机i尾流区的平均风速，ui为上游风机i的等效入流风速，N为风机阵列中风机的台数；
λij为下游风机j风轮受上游机组i尾流影响的面积占风轮扫掠面的比值，计算公式为：
Figure 70823DEST_PATH_IMAGE042
其中，Sij为下游风机风轮平面投影处于尾流区的面积，Sp,ij为风轮在垂直风机i的尾流中心线上的投影面积；
风机j的功率输出值计算公式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE043
其中，ρ为空气密度，Sj为风机j的风轮面积，Cp为风机功率利用系数，uj为风机j的等效入流风速，βset,j为下游风机j的主动偏航角度；
风机阵列的功率输出之和Pfarm：
Figure 21461DEST_PATH_IMAGE044
。
进一步的，步骤9中，使用算法实时计算风机阵列功率之和最大时对应的各台风机的主动偏航角，并使用计算所得的风机主动偏航角去优化控制风机的偏航状态，具体方法为：
以风机阵列的功率输出之和Pfarm作为优化单目标函数，并利用遗传算法对上述单目标函数进行优化求解，优化过程为：
1)设置群体规模、交叉概率、变异概率，进化终止代数，设置各台风机主动偏航角度的取值范围，并进行染色体编码；
2)将转化后的单目标函数作为遗传算法的适应度函数，计算染色体适应度函数值；
遗传算法的适应度函数Fit(x)为：
Figure DEST_PATH_IMAGE045
其中，Pfarm为风机阵列的功率输出之和；
3)染色体交叉变异，在交叉变异前，对各子代适应度进行排序，保留适应度最小的两个子代不进行交叉变异操作，其中，交叉采用单点交叉，变异也采用单点变异；
3.1)对各台风机主动偏航角度在取值范围内随机赋值，生成初始种群；
3.2)调整染色体种群为可行解；
3.3)计算染色体适应度值并记录适应度值最小的个体；
3.4)判断是否达到进化终止代数，如是则计算结束，如否则进行下一步；
3.5)对染色体进行选择、交叉和变异操作，并返回3.2)；
4)计算结束后，解码输出各台风机适应度值最小时对应的各台风机的主动偏航角；
根据遗传算法实时求解不同入流风向下，风机阵列功率之和最大时对应的各台风机的主动偏航角；
将计算所得的各台风机主动偏航角度与补偿后的各台风机雷达测量偏航误差角进行比较，根据风机主动偏航角度与补偿后的各台风机偏航误差角的差值，优化控制各台风机的偏航状态，以获得风电场功率输出之和的最大值。
本发明与现有技术相比，其显著优点为：基于风机功率预测模型和遗传算法，实时求解风电场中不同风电机组的总功率之和最大时对应的主动偏航角，结合补偿后的风机的偏航误差角度，实现风场中风电机组的联合控制，该方法摆脱了传统风电机组偏航控制策略局限于单台风机最优的思路，能够考虑尾流效应，实现整个风电场功率最优的目标，能够有效提高风电场的发电效益。
附图说明
图1为本发明基于尾流场优化控制的多台风机阵列年发电量提升方法流程图。
图2为双光束激光雷达的结构示意图。
图3为本发明判断下游风机风轮平面所在风速区的示意图。
图4为本发明计算下游风机风轮平面处于尾流区面积的示意图。
图5为本发明补偿后的下游风机偏航误差角度图。
图6为本发明计算的风机阵列功率之和最大时对应的主动偏航角图。
图7为本发明计算风机阵列功率之和最大时的风机功率提升值图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
如图1所示，基于尾流场优化控制的多台风机阵列年发电量提升方法，具体步骤如下：
步骤1，采集风场阵列第一台风机的入流风速、入流风向与偏航误差角度，采集第一台风机下游各台风机的双光束激光雷达左、右测风点测量的风速值，确定风场中风机之间的间距与方位角度；
利用风机的SCADA系统或者其他测控系统采集风场阵列第一台风机的入流风速与入流风向，利用安装在风场阵列第一台风机机舱上方的双光束激光雷达(如图2所示)采集偏航误差角度，利用安装在下游风机机舱上方的双光束激光雷达(如图2所示)采集左、右测风点测量的风速值，根据风场的建造选址确定风场中任意风机之间的间距与方位角度。
步骤2，根据二维Jensen模型及第一台和第二台风机之间的间距与方位角度，计算第二台风机雷达的测风点所处截面位置在第一台风机尾流区的尾流半径；
定义第一、二台风机连线与第一台风机尾流中心轴线的夹角θl,12为：
Figure 795644DEST_PATH_IMAGE046
式中，θx为入流风向角，θFWT,12为第一台风机相对于第二台风机所在的方位角，β1为第一台风机的偏航误差角度，CT为风机升力系数；
定义第二台风机雷达测风点所在截面与第一台风机的垂直距离为Ll,12，计算公式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE047
式中，Ld12为第一、二台风机的机舱连线距离，z0为风机雷达测风点与雷达的距离，α为风机雷达激光束与风机中轴线的夹角；
第二台风机雷达测风点所处截面位置的尾流半径Rl,12计算公式为：
Figure 7183DEST_PATH_IMAGE048
式中，k为尾流衰减系数，r0为风机的风轮半径。
步骤3，判断第二台风机雷达的测风点在第一台风机尾流区的位置，是两处测风点均处于自然风速区，是一处测风点处于第一台风机尾流区且另一处测风点处于自然风速区，还是两处测风点均处于第一台风机尾流区；
若
Figure DEST_PATH_IMAGE049
，则第二台风机雷达的两处测风点均处于自然风速区；
若
Figure DEST_PATH_IMAGE051
，则第二台风机雷达一处测风点处于尾流区，且另外一处测风点处于自然风速区；
若
Figure DEST_PATH_IMAGE053
，则第二台风机雷达的两处测风点均处于尾流区；
其中，Ld 12 为第一、二台风机的机舱连线距离，θl,12为第一、二台风机连线与第一台风机尾流中心轴线的夹角，z0为风机雷达测风点与雷达的距离，α为风机雷达激光束与风机中轴线的夹角，Rl,12为第二台风机雷达的测风点在第一台风机尾流区中所处截面位置的尾流半径；
判断第二台风机处于第一台风机的尾流中心轴线的左侧还是右侧，具体为：
若第一、二台风机的连线与第一台风机尾流中心轴线的夹角小于0，则第二台风机处于第一台风机尾流中心轴线的左侧，否则处于第一台风机尾流中心轴线的右侧。
步骤4，根据第二台风机雷达的测风点在第一台风机尾流区的位置，计算第二台风机雷达左、右测风点测量风速的补偿系数，计算补偿后的第二台风机的偏航误差角度；
(1)若第二台风机处于第一台风机尾流中心轴线左侧，且雷达左测风点处于自然风速区、右测风点处于第一台风机尾流区，则右测风点风速补偿系数Crw,12为：
Figure 989480DEST_PATH_IMAGE054
式中，CT为风机升力系数，k为尾流衰减系数，r0为风机的风轮半径，Ll,12为第二台风机雷达测风点所在截面与第一台风机的垂直距离，rrk,12为右测风点所处位置与第一台风机尾流平面中心线的垂直距离，计算公式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE055
式中，Ld12为第一、二台风机的机舱连线距离，θl,12为第一、二台风机连线与第一台风机尾流中心轴线的夹角，z0为风机雷达测风点与雷达的距离，α为风机雷达激光束与风机中轴线的夹角；
补偿后的第二台风机雷达左、右测风点测量的风速值Va，Vb分别为：
Figure 787934DEST_PATH_IMAGE056
式中，Vlos1，Vlos2分别为第二台风机雷达左右测风点的实际测量风速值；
(2)若第二台风机处于第一台风机尾流中心轴线右侧，且雷达左测风点处于第一台风机尾流区、右测风点处于自然风速区，则左测风点风速补偿系数Clw,12为：
Figure DEST_PATH_IMAGE057
式中，rlk,12为左测风点所处位置与第一台风机尾流平面中心线的垂直距离，计算公式为：
Figure 208551DEST_PATH_IMAGE058
补偿后的第二台风机雷达左、右测风点测量的风速值Va，Vb分别为：
Figure DEST_PATH_IMAGE059
(3)若第二台风机处于第一台风机尾流中心轴线左侧且雷达左右测风点均处于第一台风机尾流区，则左右测风点风速补偿系数Clw,12，Crw,12分别为：
Figure 71334DEST_PATH_IMAGE060
式中，rlk,12与rrk,12分别为左、右测风点所处位置与第一台风机尾流平面中心线的垂直距离，计算公式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE061
补偿后的第二台风机雷达左、右测风点测量的风速值Va，Vb分别为：
Figure 810882DEST_PATH_IMAGE062
(4)若第二台风机处于第一台尾流中心轴线右侧且雷达左右测风点均处于第一台风机尾流区，则左右测风点风速补偿系数Clw,12，Crw,12分别为：
Figure DEST_PATH_IMAGE063
式中，rlk,12与rrk,12分别为左、右测风点所处位置与第一台风机尾流平面中心线的垂直距离，计算公式为：
Figure 595167DEST_PATH_IMAGE064
补偿后的第二台风机雷达左、右测风点测量的风速值Va，Vb分别为：
Figure DEST_PATH_IMAGE065
(5)若第二台风机雷达左右测风点均处于自然风速区，补偿后的第二台风机雷达左、右测风点测量的风速值Va，Vb分别为：
Figure 711153DEST_PATH_IMAGE066
根据补偿后的第二台风机雷达左、右测风点测量的风速值，计算补偿后的第二台风机的偏航误差角度，具体公式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE067
。
步骤5，基于步骤2-4的方法，结合补偿后的第二台风机偏航误差角度，计算第三台风机补偿后的偏航误差角度，之后再计算第四台风机补偿后的偏航误差角度，依次重复，直到计算出风场阵列所有风机补偿后的偏航误差角度；
结合前一台风机补偿后的偏航误差角度，当前风机的双光束激光雷达左、右测风点测量的风速值，以及当前风机和前一台风机之间的间距与方位角度，计算当前风机补偿后的偏航误差角度，即根据第二台和第三台风机参数，计算第三台风机补偿后的偏航误差角度β3；根据据第三台和第四台风机参数，计算得到第四台风机补偿后的偏航误差角度β4；依次重复，直到计算出风场阵列所有风机补偿后的偏航误差角度βi。
步骤6，设置各台风机的主动偏航角，计算各台风机的风轮平面所处截面位置在不同上游风机尾流区的尾流半径，并且判断风机的风轮平面在不同上游风机尾流区的位置，是完全处于自然风速区，是部分处于尾流区，还是完全处于尾流区，其示意图如图3所示；
取风机阵列某台风机编号为i，其下游某台风机编号为j，定义第i、j台风机连线与第j台风机尾流中心轴线的夹角θl,ij为：
Figure 631705DEST_PATH_IMAGE068
式中，θx为入流风向角，θFWT,ij为风机i相对于风机j所在的方位角，βset,i为风机i的主动偏航角度，CT为风机升力系数；
定义下游风机j风轮平面在垂直于风机i尾流中心线上的投影与其上游风机i的垂直距离为Lw,ij，计算公式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE069
式中，Ldij为风机i、j的机舱连线距离；
下游风机j风轮平面投影所处截面位置相对于风机i的尾流半径Rw,ij计算公式为：
Figure 916055DEST_PATH_IMAGE070
式中，k为尾流衰减系数，r0为风机的风轮半径；
若
Figure DEST_PATH_IMAGE071
，则下游风机j风轮平面完全处于自然风速区；
若
Figure 220260DEST_PATH_IMAGE072
，则下游风机j风轮平面部分处于风机i的尾流区；
若
Figure DEST_PATH_IMAGE073
，则下游风机j风轮平面完全处于风机i的尾流区；
其中，rp,ij为风机j风轮半径在垂直于风机i尾流中心线上的投影长度，计算公式为：
Figure 372893DEST_PATH_IMAGE074
其中，βset,j为第j台风机的主动偏航角度。
步骤7，根据各台风机的风轮平面在不同上游风机尾流区的位置，计算风机在不同上游风机尾流区的平均风速；
(1)若下游风机j风轮平面完全处于自然风速区，则下游风机j风轮平面没有尾流速度亏损；
(2)若下游风机j风轮平面部分处于风机i尾流区，则下游风机风轮平面投影处于尾流区的面积Sij为：
Figure DEST_PATH_IMAGE075
其中，Rw,ij为下游风机j风轮平面投影所处截面位置相对于风机i的尾流半径，rp,ij为风机j风轮半径在垂直于风机i尾流中心线上的投影长度；
如图4所示，令O1，O2为下游风机j风轮平面处的尾流中心和下游风机j风轮中心，将下游风机j在垂直于风机i尾流中心线上的投影近似的看成圆形，B为下游风机j风轮平面处的尾流区域边缘与下游风机j风轮投影边缘的任意一个交点，θ1为连线O1O2与连线O1B的夹角，θ2为连线O1O2与连线O2B的夹角，计算公式为：
Figure 914995DEST_PATH_IMAGE076
其中，LR,ij为下游风机j中心距离上游风机i尾流中心线的垂直距离：
Figure DEST_PATH_IMAGE077
其中，Ldij为第i、j台风机的机舱连线距离，θl,ij为第i、j台风机连线与上游风机i尾流中心轴线的夹角；
风机j风轮面积为：
Figure 494881DEST_PATH_IMAGE078
其中，r0为风机风轮半径；
风轮在垂直风机i的尾流中心线上的投影面积为：
Figure DEST_PATH_IMAGE079
其中，rp,ij为风机j风轮半径在垂直于风机i尾流中心线上的投影长度；
尾流区的风速ur,ij计算公式为：
Figure 394703DEST_PATH_IMAGE080
式中，CT为风机升力系数，k为尾流衰减系数，r0为风机的风轮半径，Lw,ij为下游风机j风轮平面在垂直于风机i尾流中心线上的投影与其上游风机i的垂直距离，rij为下游风机j风轮平面任意一点与风机i尾流平面中心线的垂直距离，ui为上游风机i的入流风速；
下游风机j在风机i尾流区的平均风速计算公式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE081
其中，r为尾流区某点到尾流中心线的垂直距离；a，b为积分上下限，取值为：
Figure 586913DEST_PATH_IMAGE082
(3)若下游风机j风轮平面完全处于风机i尾流区，则下游风机j在风机i尾流区的平均风速：
Figure DEST_PATH_IMAGE083
其中，
Figure 747636DEST_PATH_IMAGE084
。
步骤8，考虑尾流叠加效应，计算各台风机风轮平面的等效入流风速，进一步计算风机阵列的功率输出之和；
考虑尾流叠加效应，风机j的等效入流风速uj计算公式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE085
其中，u0为第一台风机的入流风速，
Figure 999888DEST_PATH_IMAGE086
为下游风机j在风机i尾流区的平均风速，ui为上游风机i的等效入流风速，N为风机阵列中风机的台数；
λij为下游风机j风轮受上游机组i尾流影响的面积占风轮扫掠面的比值，计算公式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE087
其中，Sij为下游风机风轮平面投影处于尾流区的面积，Sp,ij为风轮在垂直风机i的尾流中心线上的投影面积；
风机j的功率输出值计算公式为：
Figure 246061DEST_PATH_IMAGE088
其中，ρ为空气密度，Sj为风机j的风轮面积，Cp为风机功率利用系数，uj为风机j的等效入流风速，βset,j为下游风机j的主动偏航角度；
风机阵列的功率输出之和Pfarm：
Figure DEST_PATH_IMAGE089
。
步骤9，使用遗传算法，实时计算风机阵列功率之和最大时对应的各台风机的主动偏航角，并使用计算所得的风机主动偏航角去优化控制风机的偏航状态。
以风机阵列的功率输出之和Pfarm作为优化单目标函数，并利用遗传算法对上述单目标函数进行优化求解，优化过程为：
1)设置群体规模、交叉概率、变异概率，进化终止代数，设置各台风机主动偏航角度的取值范围，并进行染色体编码；
2)将转化后的单目标函数作为遗传算法的适应度函数，计算染色体适应度函数值；
遗传算法的适应度函数Fit(x)为：
Figure 615863DEST_PATH_IMAGE090
其中，Pfarm为风机阵列的功率输出之和；
3)染色体交叉变异，在交叉变异前，对各子代适应度进行排序，保留适应度最小的两个子代不进行交叉变异操作，其中，交叉采用单点交叉，变异也采用单点变异；
3.1)对各台风机主动偏航角度在取值范围内随机赋值，生成初始种群；
3.2)调整染色体种群为可行解；
3.3)计算染色体适应度值并记录适应度值最小的个体；
3.4)判断是否达到进化终止代数，如是则计算结束，如否则进行下一步；
3.5)对染色体进行选择、交叉和变异操作，并返回3.2)；
4)计算结束后，解码输出各台风机适应度值最小时对应的各台风机的主动偏航角；
根据遗传算法可以实时求解不同入流风向下，风机阵列功率之和最大时对应的各台风机的主动偏航角；将计算所得的各台风机主动偏航角度与补偿后的各台风机雷达测量偏航误差角进行比较；根据风机主动偏航角度与补偿后的各台风机偏航误差角的差值，优化控制各台风机的偏航状态，以获得风电场功率输出之和的最大值。
实施例
为了验证本发明方案的有效性，在某风电场的风机阵列上如下仿真实验。风机阵列由编号为A02，A03，A04，A05，A06的五台风机组成，当入流风向为35°时，风机A02为第一台风机；当入流风向为215°时，风机A06为第一台风机；风机A02，A03，A04，A05，A06之间的风机间距分别为383m，316m，314m，381m；五台风机功率利用系数均为0.585，升力系数均为0.9，风轮半径均为51.5m，雷达测风点与雷达的距离为80m，雷达发出的激光与风机中轴线的夹角为30°，尾流衰减系数为0.075。
补偿后的下游风机A04的偏航误差角度如图5所示，可以看到修正后的风机A04的偏航误差角成功消除了尾流效应对于偏航误差计算的干扰，使偏航误差值在尾流区的畸变程度明显降低。设置五台风机的主动偏航角取值范围为(-30°，30°)，遗传算法的群体规模为100、交叉概率为0.6、变异概率为0.1、进化终止代数为110代，求解得到360°风向入流情况下风机阵列功率之和最大时对应的主动偏航角，如图6所示；360°风向入流情况下风机阵列功率之和最大时的风机功率提升值如图7所示；当空间360°上的入流风向频次均匀时，可以得到主动偏航优化控制下风机阵列的年发电量提升效率为2.73%，可以看出本发明方法简单有效，能够实现风电场的联合控制，减少尾流效应带来的年发电量的损失，显著提高风机阵列的年发电量。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器（ROM）、可编程ROM（PROM）、电可编程ROM（EPROM）、电可擦除可编程ROM（EEPROM）或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器（RAM）或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM（SRAM）、动态RAM（DRAM）、同步DRAM（SDRAM）、双数据率SDRAM（DDRSDRAM）、增强型SDRAM（ESDRAM）、同步链路（Synchlink） DRAM（SLDRAM）、存储器总线（Rambus）直接RAM（RDRAM）、直接存储器总线动态RAM（DRDRAM）、以及存储器总线动态RAM（RDRAM）等。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (4)

1.基于尾流场优化控制的多台风机阵列年发电量提升方法，其特征在于，具体步骤如下：
步骤1，采集风场阵列第一台风机的入流风速、入流风向与偏航误差角度，采集第一台风机下游各台风机的双光束激光雷达左、右测风点测量的风速值，确定风场中风机之间的间距与方位角度；
步骤2，根据二维Jensen模型及第一台和第二台风机之间的间距与方位角度，计算第二台风机雷达的测风点所处截面位置在第一台风机尾流区的尾流半径；
步骤3，判断第二台风机雷达的测风点在第一台风机尾流区的位置，是两处测风点均处于自然风速区，是一处测风点处于第一台风机尾流区且另一处测风点处于自然风速区，还是两处测风点均处于第一台风机尾流区，并且判断第二台风机处于第一台风机的尾流中心轴线的左侧还是右侧；
步骤4，根据第二台风机雷达的测风点在第一台风机尾流区的位置，计算第二台风机雷达左、右测风点测量风速的补偿系数，计算补偿后的第二台风机的偏航误差角度；
步骤5，基于步骤2-4的方法，结合补偿后的第二台风机偏航误差角度，计算第三台风机补偿后的偏航误差角度，之后再计算第四台风机补偿后的偏航误差角度，依次重复，直到计算出风场阵列所有风机补偿后的偏航误差角度；
步骤6，设置各台风机的主动偏航角，计算各台风机的风轮平面所处截面位置在不同上游风机尾流区的尾流半径，并且判断风机的风轮平面在不同上游风机尾流区的位置，是完全处于自然风速区，是部分处于尾流区，还是完全处于尾流区；
步骤7，根据各台风机的风轮平面在不同上游风机尾流区的位置，计算风机在不同上游风机尾流区的平均风速；
步骤8，考虑尾流叠加效应，计算各台风机风轮平面的等效入流风速，进一步计算风机阵列的功率输出之和；
步骤9，使用遗传算法，实时计算风机阵列功率之和最大时对应的各台风机的主动偏航角，并使用计算所得的风机主动偏航角去优化控制风机的偏航状态；
步骤2中，根据二维Jensen模型及第一台和第二台风机之间的间距与方位角度，计算第二台风机雷达的测风点所处截面位置在第一台风机尾流区的尾流半径，具体方法为：
定义第一、二台风机连线与第一台风机尾流中心轴线的夹角θl，12为：
θl，12＝0.3CT·β1+θFWT，12-θx
式中，θx为入流风向角，θFWT，12为第一台风机相对于第二台风机所在的方位角，β1为第一台风机的偏航误差角度，CT为风机升力系数；
定义第二台风机雷达测风点所在截面与第一台风机的垂直距离为Ll，12，计算公式为：
Ll，12＝Ld12cos(θl，12)-z0cos(α)
式中，Ld12为第一、二台风机的机舱连线距离，z0为风机雷达的测风点与雷达的距离，α为风机雷达激光束与风机中轴线的夹角；
第二台风机雷达测风点所处截面位置的尾流半径Rl，12计算公式为：
Rl，12＝kLl，12+r0
式中，k为尾流衰减系数，r0为风机的风轮半径；
步骤4中，根据第二台风机雷达的测风点在第一台风机尾流区的位置，计算第二台风机雷达左、右测风点测量风速的补偿系数，计算补偿后的第二台风机的偏航误差角度，具体方法为：(1)若第二台风机处于第一台风机尾流中心轴线左侧，且雷达左测风点处于自然风速区、右测风点处于第一台风机尾流区，则右测风点风速补偿系数Crw，12为：
Figure FDA0002882751800000021
式中，CT为风机升力系数，k为尾流衰减系数，r0为风机的风轮半径，Ll，12为第二台风机雷达测风点所在截面与第一台风机的垂直距离，rrk，12为右测风点所处位置与第一台风机尾流平面中心线的垂直距离，计算公式为：
rrk，12＝Ld12sin(θl，12)＝z0sin(α)
式中，Ld12为第一、二台风机的机舱连线距离，θl，12为第一、二台风机连线与第一台风机尾流中心轴线的夹角，z0为风机雷达测风点与雷达的距离，α为风机雷达激光束与风机中轴线的夹角；
补偿后的第二台风机雷达左、右测风点测量的风速值Va，Vb分别为：
Va＝Vlos1
Vb＝Vlos2/Crw，12
式中，Vlos1，Vlos2分别为第二台风机雷达左右测风点的实际测量风速值；
(2)若第二台风机处于第一台风机尾流中心轴线右侧，且雷达左测风点处于第一台风机尾流区、右测风点处于自然风速区，则左测风点风速补偿系数Clw，12为：
Figure FDA0002882751800000031
式中，rlk，12为左测风点所处位置与第一台风机尾流平面中心线的垂直距离，计算公式为：
rlk，12＝Ld12sin(θl，12)-z0sin(α)
补偿后的第二台风机雷达左、右测风点测量的风速值Va，Vb分别为：
Va＝Vlos1/Clw，12
Vb＝Vlos2
(3)若第二台风机处于第一台风机尾流中心轴线左侧且雷达左右测风点均处于第一台风机尾流区，则左右测风点风速补偿系数Clw，12，Crw，12分别为：
Figure FDA0002882751800000032
Figure FDA0002882751800000033
式中，rlk，12与rrk，12分别为左、右测风点所处位置与第一台风机尾流平面中心线的垂直距离，计算公式为：
rlk，12＝Ld12sin(θl，12)+z0sin(α)
rrk，12＝|Ld12sin(θl，12)-z0sin(α)|
补偿后的第二台风机雷达左、右测风点测量的风速值Va，Vb分别为：
Va＝Vlos1/Clw，12
Vb＝Vlos2/Crw，12
(4)若第二台风机处于第一台尾流中心轴线右侧且雷达左右测风点均处于第一台风机尾流区，则左右测风点风速补偿系数Clw，12，Crw，12分别为：
Figure FDA0002882751800000041
Figure FDA0002882751800000042
式中，rlk，12与rrk，12分别为左、存测风点所处位置与第一台风机尾流平面中心线的垂直距离，计算公式为：
rlk，12＝|Ld12sin(θl，12)-z0sin(α)|
rrk，12＝Ld12sin(θl，12)+z0sin(α)
补偿后的第二台风机雷达左、右测风点测量的风速值Va，Vb分别为：
Va＝Vlos1/Clw，12
Vb＝Vlos2/Crw，12
(5)若第二台风机雷达左右测风点均处于自然风速区，补偿后的第二台风机雷达左、右测风点测量的风速值Va，Vb分别为：
Va＝Vlos1
Vb＝Vlos2
根据补偿后的第二台风机雷达左、右测风点测量的风速值，计算补偿后的第二台风机的偏航误差角度，具体公式为：
Figure FDA0002882751800000043
步骤6中，设置各台风机的主动偏航角，计算各台风机的风轮平面所处截面位置在不同上游风机尾流区的尾流半径，并且判断风机的风轮平面在不同上游风机尾流区的位置，是完全处于自然风速区，是部分处于尾流区，还是完全处于尾流区，具体方法为：
取风机阵列某台风机编号为i，其下游某台风机编号为j，定义第i、j台风机连线与第j台风机尾流中心轴线的夹角θl，ij为：
θl，ij＝0.3CT·βset，i+θFWT，ij-θx
式中，θx为入流风向角，θFWT，ij为风机i相对于风机j所在的方位角，βset，i为风机i的主动偏航角度，CT为风机升力系数；
定义下游风机j风轮平面在垂直于风机i尾流中心线上的投影与其上游风机i的垂直距离为Lw，ij，计算公式为：
Lw，ij＝Ldijcos(θl，ij)
式中，Ldij为风机i、j的机舱连线距离；
下游风机j风轮平面投影所处截面位置相对于风机i的尾流半径Rw，ij计算公式为：
Rw，ij＝kLw，ij+r0
式中，k为尾流衰减系数，r0为风机的风轮半径；
若Ldijsin(θl，ij)-rp，ij＞Rw，ij，则下游风机j风轮平面完全处于自然风速区；
若Ldijsin(θl，ij)-rp，ij≤Rw，ij&Ldijsin(θl，ij)+rp，ij＞Rw，ij，则下游风机j风轮平面部分处于风机i的尾流区；
若Ldijsin(θl，ij)-rp，ij≤Rw，ij&Ldijsin(θl，ij)+rp，ij≤Rw，ij，则下游风机j风轮平面完全处于风机i的尾流区；
其中，rp，ij为风机j风轮半径在垂直于风机i尾流中心线上的投影长度，计算公式为：
rp，ij＝r0cos(0.3CT·βset，i+βset，j)
其中，βset，j为第j台风机的主动偏航角度；
步骤7中，根据各台风机的风轮平面在不同上游风机尾流区的位置，计算风机在不同上游风机尾流区的平均风速，具体方法为：
(1)若下游风机j风轮平面完全处于自然风速区，则下游风机j风轮平面没有尾流速度亏损；
(2)若下游风机j风轮平面部分处于风机i尾流区，则下游风机风轮平面投影处于尾流区的面积Sij为：
Figure FDA0002882751800000061
其中，Rw，ij为下游风机j风轮平面投影所处截面位置相对于风机i的尾流半径，rp，ij为风机j风轮半径在垂直于风机i尾流中心线上的投影长度；
令O1，O2为下游风机j风轮平面处的尾流中心和下游风机j风轮中心，将下游风机j在垂直于风机i尾流中心线上的投影近似的看成圆形，B为下游风机j风轮平面处的尾流区域边缘与下游风机i风轮投影边缘的任意一个交点，θ1为连线O1O2与连线O1B的夹角，θ2为连线O1O2与连线O2B的夹角，计算公式为：
Figure FDA0002882751800000062
Figure FDA0002882751800000063
其中，LR，ij为下游风机j中心距离上游风机i尾流中心线的垂直距离：
LR，ij＝Ldijsin(θl，ij)
其中，Ldij为第i、j台风机的机舱连线距离，θl，ij为第i、j台风机连线与上游风机i尾流中心轴线的夹角；
风机j风轮面积为：
Sj＝πr0 2
其中，r0为风机风轮半径；
风轮在垂直风机i的尾流中心线上的投影面积为：
Sp，ij＝πrp，ij 2
其中，rp，ij为风机j风轮半径在垂直于风机i尾流中心线上的投影长度；
尾流区的风速ur，ij计算公式为：
Figure FDA0002882751800000071
式中，CT为风机升力系数，k为尾流衰减系数，r0为风机的风轮半径，Lw，ij为下游风机j风轮平面在垂直于风机i尾流中心线上的投影与其上游风机i的垂直距离，rij为下游风机i风轮平面任意一点与风机i尾流平面中心线的垂直距离，ui为上游风机i的入流风速；
下游风机j在风机i尾流区的平均风速计算公式为：
Figure FDA0002882751800000072
其中，r为尾流区某点到尾流中心线的垂直距离；a，b为积分上下限，取值为：
a＝LR，ij-rp，ij
b＝Rw，ij
(3)若下游风机j风轮平面完全处于风机i尾流区，则下游风机j在风机i尾流区的平均风速：
Figure FDA0002882751800000073
其中，
Figure FDA0002882751800000074
步骤8中，考虑尾流叠加效应，计算各台风机风轮平面的等效入流风速，进一步计算风机阵列的功率输出之和，具体方法为：
考虑尾流叠加效应，风机j的等效入流风速uj计算公式为：
Figure FDA0002882751800000075
其中，u0为第一台风机的入流风速，
Figure FDA0002882751800000076
为下游风机j在风机i尾流区的平均风速，ui为上游风机i的等效入流风速，N为风机阵列中风机的台数；
λij为下游风机j风轮受上游机组i尾流影响的面积占风轮扫掠面的比值，计算公式为：
Figure FDA0002882751800000081
其中，Sij为下游风机风轮平面投影处于尾流区的面积，Sp，ij为风轮在垂直风机i的尾流中心线上的投影面积；
风机j的功率输出值计算公式为：
Figure FDA0002882751800000082
其中，ρ为空气密度，Sj为风机j的风轮面积，Cp为风机功率利用系数，uj为风机j的等效入流风速，βset，j为下游风机j的主动偏航角度；
风机阵列的功率输出之和Pfarm：
Figure FDA0002882751800000083
步骤9中，使用算法实时计算风机阵列功率之和最大时对应的各台风机的主动偏航角，并使用计算所得的风机主动偏航角去优化控制风机的偏航状态，具体方法为：
以风机阵列的功率输出之和Pfarm作为优化单目标函数，并利用遗传算法对上述单目标函数进行优化求解，优化过程为：
1)设置群体规模、交叉概率、变异概率，进化终止代数，设置各台风机主动偏航角度的取值范围，并进行染色体编码；
2)将转化后的单目标函数作为遗传算法的适应度函数，计算染色体适应度函数值；
遗传算法的适应度函数Fit(x)为：
Fit(x)＝-Pfarm
其中，Pfarm为风机阵列的功率输出之和；
3)染色体交叉变异，在交叉变异前，对各子代适应度进行排序，保留适应度最小的两个子代不进行交叉变异操作，其中，交叉采用单点交叉，变异也采用单点变异；
3.1)对各台风机主动偏航角度在取值范围内随机赋值，生成初始种群；
3.2)调整染色体种群为可行解；
3.3)计算染色体适应度值并记录适应度值最小的个体；
3.4)判断是否达到进化终止代数，如是则计算结束，如否则进行下一步；
3.5)对染色体进行选择、交叉和变异操作，并返回3.2)；
4)计算结束后，解码输出各台风机适应度值最小时对应的各台风机的主动偏航角；
根据遗传算法实时求解不同入流风向下，风机阵列功率之和最大时对应的各台风机的主动偏航角；
将计算所得的各台风机主动偏航角度与补偿后的各台风机雷达测量偏航误差角进行比较，根据风机主动偏航角度与补偿后的各台风机偏航误差角的差值，优化控制各台风机的偏航状态，以获得风电场功率输出之和的最大值。
2.根据权利要求1所述的基于尾流场优化控制的多台风机阵列年发电量提升方法，其特征在于，步骤1中，利用风机的SCADA系统或者其他测控系统采集风场阵列第一台风机的入流风速与入流风向，利用安装在风场阵列第一台风机机舱上方的双光束激光雷达采集偏航误差角度，利用安装在下游风机机舱上方的双光束激光雷达采集左、右测风点测量的风速值，根据风场的建造选址确定风场中任意风机之间的间距与方位角度。
3.根据权利要求1所述的基于尾流场优化控制的多台风机阵列年发电量提升方法，其特征在于，步骤3中，判断第二台风机雷达的测风点在第一台风机尾流区的位置，是两处测风点均处于自然风速区，是一处测风点处于第一台风机尾流区且另一处测风点处于自然风速区，还是两处测风点均处于第一台风机尾流区，并且判断第二台风机处于第一台风机的尾流中心轴线的左侧还是右侧，具体方法为：
若Ld12sin(θl，12)-z0sin(α)＞Rl，12，则第二台风机雷达的两处测风点均处于自然风速区；
若Ld12sin(θl，12)-z0sin(α)≤Rl，12&Ld12sin(θl，12)+z0sin(α)＞Rl，12，
则第二台风机雷达一处测风点处于尾流区，且另外一处测风点处于自然风速区；
若
Ld12sin(θl，12)-z0sin(α)≤Rl，12&Ld12sin(θl，12)+z0sin(α)≤Rl，12，则第二台风机雷达的两处测风点均处于尾流区；
其中，Ld12为第一、二台风机的机舱连线距离，θ1，12为第一、二台风机连线与第一台风机尾流中心轴线的夹角，z0为风机雷达测风点与雷达的距离，α为风机雷达激光束与风机中轴线的夹角，Rl，12为第二台风机雷达的测风点在第一台风机尾流区中所处截面位置的尾流半径；若第一、二台风机的连线与第一台风机尾流中心轴线的夹角小于0，则第二台风机处于第一台风机尾流中心轴线的左侧，否则处于第一台风机尾流中心轴线的右侧。
4.根据权利要求1所述的基于尾流场优化控制的多台风机阵列年发电量提升方法，其特征在于，步骤5中，计算出风场阵列所有风机补偿后的偏航误差角度，具体方法为：
基于步骤2-4的方法，结合前一台风机补偿后的偏航误差角度，当前风机的双光束激光雷达左、右测风点测量的风速值，以及当前风机和前一台风机之间的间距与方位角度，计算当前风机补偿后的偏航误差角度，即根据第二台和第三台风机参数，计算第三台风机补偿后的偏航误差角度β3；根据第三台和第四台风机参数，计算得到第四台风机补偿后的偏航误差角度β4；依次重复，直到计算出风场阵列所有风机补偿后的偏航误差角度βi。
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