CN112648139B - 风力发电机组对风不正校正方法、装置及控制器 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种风力发电机组对风不正校正方法、装置及控制器，属于风力发电领域。该风力发电机组对风不正校正方法包括：采集一段时间内的多组偏航数据；按照风速划分多个风速区，针对每个风速区，对风速和运行功率进行拟合，得到第一拟合函数关系；利用风速区的端点值和第一拟合函数关系，对运行功率进行补偿，得到补偿后的运行功率；对风速区对应的补偿后的运行功率和对风角进行拟合，得到第二拟合函数关系；基于多个风速区对应的第二拟合函数关系和预设的对风角计算函数关系，得到目标对风角，并根据目标对风角执行偏航动作。根据本申请实施例能够降低或避免风力发电机组发电量的损失。
Description
技术领域
本申请属于风力发电领域，尤其涉及一种风力发电机组对风不正校正方法、装置及控制器。
背景技术
在风力发电机组运行的过程中，风向可能会发生变化。为了能够提高风力发电机组的发电效率，风力发电机组会进行偏航，以调整风力发电机组的叶轮处于迎风状态。
在风力发电机组偏航的过程中，功率损失因子与对风角的偏差存在一定的关系。例如，在风向角的偏差不为0的情况下，风力发电机的功率存在一定损失。风向标是风力发电机组对风的关键部件之一，风向标会影响偏航的精度。由于风向标安装误差、风向标松动、风力发电机组叶片尾流影响、风向标出现零飘、风向标测量回路异常等问题，会导致风向标对风不正。风向标对风不正，会造成偏航过程中风力发电机组的实际对风角与应对风角存在一定偏差，使得风力发电机组并不能在最优发电效率下运行，从而导致风力发电机组发电量的损失。
发明内容
本申请实施例提供一种风力发电机组对风不正校正方法、装置及控制器，能够降低或避免风力发电机组发电量的损失。
第一方面，本申请实施例提供一种风力发电机组对风不正校正方法，包括：采集一段时间内的多组偏航数据，每组偏航数据包括风速、风力发电机组的运行功率、风力发电机组的对风角；按照风速划分多个风速区，针对每个风速区，对风速和运行功率进行拟合，得到第一拟合函数关系；利用风速区的端点值和第一拟合函数关系，对运行功率进行补偿，得到补偿后的运行功率；对风速区对应的补偿后的运行功率和对风角进行拟合，得到第二拟合函数关系；基于多个风速区对应的第二拟合函数关系和预设的对风角计算函数关系，得到目标对风角，并根据目标对风角执行偏航动作。
第二方面，本申请实施例提供一种风力发电机组对风不正校正装置，包括：采集模块，用于采集一段时间内的多组偏航数据，每组偏航数据包括风速、风力发电机组的运行功率、风力发电机组的对风角；第一计算模块，用于按照风速划分多个风速区，针对每个风速区，对风速和运行功率进行拟合，得到第一拟合函数关系；第二计算模块，用于利用风速区的端点值和第一拟合函数关系，对运行功率进行补偿，得到补偿后的运行功率；第三计算模块，用于对风速区对应的补偿后的运行功率和对风角进行拟合，得到第二拟合函数关系；第四计算模块，用于基于多个风速区对应的第二拟合函数关系和预设的对风角计算函数关系，得到目标对风角；偏航控制模块，用于根据目标对风角执行偏航动作。
第三方面，本申请实施例提供一种风力发电机组控制器，包括：处理器以及存储有计算机程序指令的存储器；处理器执行计算机程序指令时实现第一方面的风力发电机组对风不正校正方法。
本申请实施例提供一种风力发电机组对风不正校正方法、装置及控制器，采集一段时间内的多组偏航数据。按照偏航数据中风速划分多个风速区，对于每个风速区对应的偏航数据，进行偏航数据中风速和运行功率的拟合，对运行功率进行补偿，进行补偿后的运行功率和偏航数据中的对风角的拟合，综合多个风速区对应的第二拟合函数关系和预设的对风角计算函数关系，得到作为执行偏航动作的依据的目标对风角。通过两次拟合和补偿，减小了风速对偏航数据的影响，并减小了得到的作为执行偏航动作的依据的目标对风角的误差，提高了目标对风角的精准度。利用该目标对风角执行偏航动作，使风力发电机组在趋近最优发电效率或在最优发电效率下运行，从而降低或避免风力发电机组发电量的损失。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单的介绍，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为本申请第一方面提供的风力发电机组对风不正校正方法的一实施例的流程图；
图2为本申请实施例中多个风速区对应的补偿后的运行功率与对风角之间的函数关系的一示例的示意图；
图3为本申请第一方面提供的风力发电机组对风不正校正方法的另一实施例的流程图；
图4为本申请第一方面提供的风力发电机组对风不正校正方法的又一实施例的流程图；
图5为本申请实施例中滑动窗口按照窗口移动步长移动的一示例的示意图；
图6为本申请实施例中滑动窗口按照窗口移动步长移动的另一示例的示意图；
图7为本申请第二方面提供的风力发电机组对风不正校正装置的一实施例的结构示意图；
图8为本申请第二方面提供的风力发电机组对风不正校正装置的另一实施例的结构示意图；
图9为本申请第三方面提供的风力发电机组控制器的一实施例的结构示意图。
具体实施方式
下面将详细描述本申请的各个方面的特征和示例性实施例，为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本申请进行进一步详细描述。应理解，此处所描述的具体实施例仅意在解释本申请，而不是限定本申请。对于本领域技术人员来说，本申请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申请的示例来提供对本申请更好的理解。
在风力发电机组运行过程中，为了提高风力发电机组的发电效率，会根据实际的风向进行偏航，使风力发电机组的叶轮处于迎风状态。具体地，可利用风向标进行对风，得到对风角，利用对风角进行偏航。对风角的偏差与风力发电机组的功率损失存在一定关系。对风角的偏差不为0的情况下，风力发电机组的功率均存在一定损失。风向标可能出现对风不正的问题，会造成得到的对风角存在偏差，降低了偏航的精准度，使得风力发电机组不能在最优发电效率下运行，从而导致风力发电机组发电量的损失。
本申请提供一种风力发电机组对风不正校正方法、装置及控制器，通过采集偏航数据，按照划分的风速区，对偏航数据进行一次拟合、补偿以及二次拟合，得到准确的对风角。根据准确的对风角偏航，可提高偏航的精准度，使风力发电机组在趋近最优发电效率或在最优发电效率下运行，从而降低或避免风力发电机组发电量的损失。
下面对本申请第一方面提供的风力发电机组对风不正校正方法进行说明。图1为本申请第一方面提供的风力发电机组对风不正校正方法的一实施例的流程图。如图1所示，该风力发电机组对风不正校正方法可包括步骤S101至步骤S105。
在步骤S101中，采集一段时间内的多组偏航数据。
每组偏航数据与该一段时间内的某个时间点对应，即在该一段时间内的一个时间点可采集对应的一组偏航数据。这一段时间的时长可根据具体的工作场景和工作需求设定，在此并不限定，例如，这一段时间的时长可为1个月。
每组偏航数据可包括风速、风力发电机组的运行功率、风力发电机组的对风角。偏航数据中的风力发电机组的对风角可为利用对风角测量装置测量得到的对风角，在此并不对对风角测量装置进行限定。一组偏航数据可包括在某个时间点采集到的风速、风力发电机组的运行功率、风力发电机组的对风角。
在步骤S102中，按照风速划分多个风速区，针对每个风速区，对风速和运行功率进行拟合，得到第一拟合函数关系。
可按照风速的大小划分得到多个风速区，在此并不限定划分风速区的方式和各个风速区的范围。例如，在一段时间内采集的多组偏航数据中风速的范围为v1至v6，其中，v1＜v6。可将v1至v6均分为五个风速区，五个风速区分别为[v1，v2)、[v2，v3)、[v3，v4)、[v4，v5)和[v5，v6]，其中，v1＜v2＜v3＜v4＜v5＜v6。
每个风速区可对应多组偏航数据。每个风速区对应的每组偏航数据中的风速落入该风速区内。针对每个风速区，对该风速区对应的每组偏航数据中的风速和运行功率拟合，得到第一拟合函数关系。第一拟合函数关系为拟合得到的风速与运行功率之间的函数关系。每个风速区对应有第一拟合函数关系。不同风速区对应的第一拟合函数关系可不同。
第一拟合函数关系的拟合算法和函数形式在此并不限定。例如，第一拟合函数关系的函数形式具体可包括三次函数，拟合算法可包括最小二乘法。
在步骤S103中，利用风速区的端点值和第一拟合函数关系，对运行功率进行补偿，得到补偿后的运行功率。
风速区的端点值包括风速区表征的范围的两个端点值，具体包括风速区表征的范围的最大值和最小值。例如，如上述示例中的风速区[v1，v2)的端点值包括v1和v2。
风力发电机组的周围环境的风变化多样，偏航数据中的风速可能会对偏航数据带来精准性方面的影响。可利用风速区的端点值，对该风速区对应的偏航数据中的运行功率进行补偿，以减小风速对偏航数据带来的影响。具体地，可根据风速区的端点值和第一拟合函数关系，计算得到运行功率的补偿功率，利用补偿功率对偏航数据中的运行功率进行补偿，得到补偿后的运行功率。补偿后的运行功率受风速的影响减小，精准度提高。
在步骤S104中，对风速区对应的补偿后的运行功率和对风角进行拟合，得到第二拟合函数关系。
对于任意一个风速区，将该风速区对应的补偿后的运行功率和该风速区对应的偏航数据中的对风角进行拟合，得到第二拟合函数关系。第二拟合函数关系为拟合得到的补偿后的运行功率与对风角之间的函数关系。每个风速区对应有第二拟合函数关系。不同风速区对应的第二拟合函数关系可不同。
第二拟合函数关系的拟合算法和函数形式在此并不限定。例如，每个风速区所限定的风速范围较小，小于采集的一段时间内的多组偏航数据中风速所限定的风速范围，第一拟合函数关系的函数形式具体可包括二次函数。
例如，图2为本申请实施例中多个风速区对应的补偿后的运行功率与对风角之间的函数关系的一示例的示意图。如图2所示，横坐标为风向角，单位为度；纵坐标为补偿后的运行功率，单位为千瓦。A1至A8这八条函数曲线表示八个风速区对应的第二拟合函数关系，每一条函数曲线表示一个风速区对应的第二拟合函数关系。
在步骤S105中，基于多个风速区对应的第二拟合函数关系和预设的对风角计算函数关系，得到目标对风角，并根据目标对风角执行偏航动作。
对于任意一个风速区，利用风速区对应的第二拟合函数和预设的对风角计算函数关系，可得到该风速区对应的精准度提升的对风角。综合多个风速区各自对应的精准度提升的对风角，得到一个目标对风角。得到的目标对风角的精准度较高，利用该目标对风角进行偏航，提高偏航的精准度。
在本申请实施例中，采集一段时间内的多组偏航数据。按照偏航数据中风速划分多个风速区，对于每个风速区对应的偏航数据，进行偏航数据中风速和运行功率的拟合，对运行功率进行补偿，进行补偿后的运行功率和偏航数据中的对风角的拟合，综合多个风速区对应的第二拟合函数关系和预设的对风角计算函数关系，得到作为执行偏航动作的依据的目标对风角。通过两次拟合和补偿，减小了风速对偏航数据的影响，并减小了得到的作为执行偏航动作的依据的目标对风角的误差，提高了目标对风角的精准度。利用该目标对风角执行偏航动作，使风力发电机组在趋近最优发电效率或在最优发电效率下运行，从而降低或避免风力发电机组发电量的损失。
下面将对上述实施例中各个步骤的具体实现方式进行说明。图3为本申请第一方面提供的风力发电机组对风不正校正方法的另一实施例的流程图。图3与图1的不同之处在于，图1中的步骤S103可具体细化为图3中的步骤S1031至步骤S1034，图1中的步骤S105可具体细化为图3中的步骤S1051和步骤S1052。
在步骤S1031中，计算风速区的端点值的平均值。
对于任意一个风速区，计算该风速区的端点值的平均值。例如，对于上述示例中的风速区[v1，v2)，需计算
对于上述示例中的风速区[v2，v3)，需计算
在步骤S1032中，利用平均值和第一拟合函数关系，计算得到补偿功率。
对于任意一个风速区，将该风速区的端点值的平均值代入第一拟合函数关系，得到该风速区对应的补偿功率。例如，拟合后得到的可表征第一拟合函数关系的三次函数式如算式(1)所示：
P(v)＝a1×v3+b1×v2+c1×v+d1 (1)
其中，P(v)为运行功率，v为风速，a1、b1、c1和d1为拟合系数。
风速区的端点值包括vmin和vmax，该风速区的端点值的平均值vmiddle为
补偿功率P(vmiddle)可通过a1×vmiddle 3+b1×vmiddle 2+c1×vmiddle+d1计算得到。
在步骤S1033中，利用风速区对应的偏航数据中的风速和第一拟合函数关系，计算得到第一功率。
对于任意一个风速区，将该风速区对应的偏航数据中的风速代入第一拟合函数关系，得到该偏航数据中的风速对应的第一功率。例如，拟合后得到的可表征第一拟合函数关系的三次函数式如上述算式(1)所示，第一功率P(vreal)可通过a1×vreal 3+b1×vreal 2+c1×vreal+d1计算得到。
在步骤S1034中，将风速区对应的偏航数据中的运行功率与第一功率差的差值确定为补偿后的运行功率。
第一功率差为第一功率与补偿功率的差值。例如，如上述示例，补偿后的运行功率可通过算式(2)计算得到；
Pcompensation＝Preal-[P(vreal)-P(vmiddle)] (2)
其中，Pcompensation为补偿后的运行功率，Preal为风速区对应的偏航数据中的运行功率，P(vreal)-P(vmiddle)为第一功率。
在步骤S1051中，利用每个风速区对应的第二拟合函数关系和预设的对风角计算函数关系，计算得到每个风速区对应的第一对风角。
例如，拟合后得到的可表征第二拟合函数关系的二次函数式可如算式(3)所示：
P(α)＝a2×α2+b2×α+c1 (3)
某风速区对应的第一对风角根据该风速区对应的第二拟合函数关系和预设的对风角计算函数关系得到。预设的对风角计算函数关系可包括风速恒定情况下对风角和运行功率的函数关系。具体地，预设的对风角计算函数关系可包括运行功率为风速下预设的最大功率与第一余弦函数值的乘积。其中，第一余弦函数值为对风角的n次方的余弦函数值，n为预设的幂次系数。预设的对风角计算函数关系可如下算式(4)所示：
P(α)＝P1×cos(α)n (4)
其中，P(α)为预设的对风角计算函数关系下对风角所对应的运行功率，P1为该风速区内风速下预设的最大功率，α为对风角。在算式(4)中，n为未知数。
可计算预设的标准对风角条件下，每个风速区对应的第二拟合函数关系的导数与第二拟合函数关系的商值。利用每个风速区对应的商值与对风角计算函数关系，计算得到每个风速区对应的第一对风角。
通过对风角计算函数关系的导数以及对风角计算函数关系本身，可计算出对风角计算函数关系的归一化斜率。例如，对风角计算函数关系可如上述示例中算式(4)所示，对应地，对风角计算函数关系的归一化斜率可根据以下算式(5)得到：
其中，Kp为对风角计算函数关系的归一化斜率，P(α)′为对风角计算函数关系的导数，其他参数含义可参见上述实施例中的相关说明，在此不再赘述。
例如，根据上述算式(5)，可得到算式(6)，通过算式(6)可计算得到该风速区的第一对风角，算式(6)如下所示：
其中，αr为第一对风角，Kp为对风角计算函数关系的归一化斜率，其他参数含义可参见上述实施例中的相关说明，在此不再赘述。
为了能够计算得到该风速区的第一对风角，需要得到已知的Kp的值和n的值。可根据具体的工作场景和工作需求为n赋值，在此并不限定。在一些示例中，n可取3至4.5之间的值。可根据在预设的标准对风角的值的条件下，每个风速区对应的第二拟合函数关系的导数与第二拟合函数关系的商值，求得Kp的值。具体可将标准对风角的值代入每个风速区对应的第二拟合函数关系的导数与第二拟合函数关系，将代入标准对风角的值的第二拟合函数关系的导数与第二拟合函数关系的商值，作为求得的Kp的值。标准对风角可根据工作场景和工作需求设定，在此并不限定。在一些示例中，标准对风角可为180°。
例如，Kp的值可根据以下算式(7)得到：
其中，P(180°)′为该风速区对应的标准对风角180°条件下第二拟合函数关系的导数的值，P(180°)为该风速区对应的标准对风角180°条件下第二拟合函数关系的值。
将根据算式(7)计算得到的Kp的值代入上述算式(6)，可得到该风速区的第一对风角。
在步骤S1052中，基于各风速区对应的第一对风角和各风速区对应的运行功率，得到目标对风角，并根据目标对风角执行偏航动作。
可基于各风速区对应的第一对风角，利用加权算法，得到目标对风角。加权算法中的某风速区对应的第一对风角的权值可为该风速区对应的各组偏航数据中的运行功率的加和。
具体地，目标对风角包括第一加和与第二加和的商值。第一加和为各风速区对应的第一对风角与第三加和的乘积。每个风速区对应的第三加和为每个风速区对应的偏航数据中运行功率的加和。第二加和为各风速区对应的第三加和的加和。例如，第一对风角的计算如上述示例中算式(6)所示，目标对风角可根据如下算式(8)得到：
其中，αcombine为目标对风角，αr,i为第i个风速区对应的第一对风角，Pi为第i个风速区对应的第三加和，∑Pi为第二加和，∑(αr,i×Pi)为第一加和。
为了进一步提高得到的各个风速区对应的第一风向角的精准度，从而提高目标风向角的精准度，可通过目标滑动窗口和目标窗口移动步长，来对偏航数据进行处理，根据处理后的偏航数据以及预设的筛选条件，对偏航数据进行筛选，以在后续计算过程中使用筛选保留的偏航数据进行第一风向角、目标风向角等的计算。
图4为本申请第一方面提供的风力发电机组对风不正校正方法的又一实施例的流程图。图4与图1的不同之处在于，图4所示的风力发电机组对风不正校正方法还可包括步骤S106至步骤S108。
在步骤S106中，选取目标滑动窗口和目标窗口移动步长。
目标滑动窗口为本申请实施例中处理数据所使用的滑动窗口。滑动窗口具有长度，滑动窗口的长度可为时间长度。目标窗口移动步长为本申请实施例中处理数据所使用的窗口移动步长。窗口移动步长为滑动窗口每次移动的时间长度。例如，目标滑动窗口的长度可为600秒，目标窗口移动步长可为150秒。
在一些示例中，可选取多组滑动窗口和窗口移动步长。根据每组滑动窗口和窗口移动步长，得到每组滑动窗口和窗口移动步长对应的滑动窗口内的风速的平均值和运行功率的平均值。将滑动窗口内的风速的平均值和运行功率的平均值的协方差最高的滑动窗口和窗口移动步长，分别确定为目标滑动窗口和目标窗口移动步长。
一组滑动窗口和窗口移动步长包括一个滑动窗口和一个窗口移动步长。例如，共选取了五组滑动窗口和窗口移动步长，第一组包括滑动窗口B1和窗口移动步长C1，第二组包括滑动窗口B2和窗口移动步长C2，第三组包括滑动窗口B3和窗口移动步长C3，第四组包括滑动窗口B4和窗口移动步长C4，第五组包括滑动窗口B5和窗口移动步长C5。不同组中滑动窗口和窗口移动步长中至少有一项不同。
选取目标滑动窗口和目标窗口移动步长的过程中，滑动窗口内的风速和运行功率可为上述步骤S101中采集得到的偏航数据中的风速和运行功率，也可为专用于选取目标滑动窗口和目标窗口移动步长的历史风速和与历史风速对应的风力发电机组的运行功率，在此并不限定。
对于一组滑动窗口和窗口移动步长，将滑动窗口的一端与风速和运行功率所对应的时间的起点对齐，按照窗口移动步长逐步移动滑动窗口，直至滑动窗口的另一端移动至风速和运行功率所对应的时间的终点。在滑动窗口移动的过程中，计算每次滑动窗口中风速的平均值和运行功率的平均值。
例如，图5为本申请实施例中滑动窗口按照窗口移动步长移动的一示例的示意图。图6为本申请实施例中滑动窗口按照窗口移动步长移动的另一示例的示意图。如图5和图6所示，在0至1100秒的时间段内包括有23组风速和运行功率，时间轴上方的每一个点表示在时间轴该时间点采集的风速和运行功率。为了便于表示，按照时间从小到大的顺序，23个点依次标记为D1至D23。
在图5中，滑动窗口的长度为600秒，窗口移动步长为100秒，在0至1100秒的时间段内，滑动窗口按照窗口移动步长移动可移动五次。滑动窗口在初始位置即0至600秒，窗口内包括D1至D13，计算得到D1对应的风速至D13对应的风速的平均值，以及D1对应的运行功率至D13对应的运行功率的平均值；滑动窗口第一次移动后即100至700秒，窗口内包括D3至D15，计算得到D3对应的风速至D15对应的风速的平均值，以及D3对应的运行功率至D15对应的运行功率的平均值；滑动窗口第二次移动后即200至800秒，窗口内包括D5至D17，计算得到D5对应的风速至D17对应的风速的平均值，以及D5对应的运行功率至D17对应的运行功率的平均值；以此类推，滑动窗口第五次移动后即500至1100秒，窗口内包括D12至D23，计算得到D12对应的风速至D23对应的风速的平均值，以及D12对应的运行功率至D23对应的运行功率的平均值。
在图6中，滑动窗口的长度为500秒，窗口移动步长为200秒，在0至1100秒的时间段内，滑动窗口按照窗口移动步长移动可移动三次。滑动窗口在初始位置即0至500秒，窗口内包括D1至D11，计算得到D1对应的风速至D11对应的风速的平均值，以及D1对应的运行功率至D11对应的运行功率的平均值；滑动窗口第一次移动后即200至700秒，窗口内包括D5至D15，计算得到D5对应的风速至D15对应的风速的平均值，以及D5对应的运行功率至D15对应的运行功率的平均值；滑动窗口第二次移动后即400至900秒，窗口内包括D9至D19，计算得到D9对应的风速至D19对应的风速的平均值，以及D9对应的运行功率至D19对应的运行功率的平均值；滑动窗口第三次移动后即600至1100秒，窗口内包括D9至D19，计算得到D14对应的风速至D23对应的风速的平均值，以及D14对应的运行功率至D23对应的运行功率的平均值。
一组滑动窗口和窗口移动步长对应的风速的平均值和运行功率的平均值的协方差越高，表示经该组滑动窗口和窗口移动步长处理后的风速和运行功率的精准度越高，因此将滑动窗口内的风速的平均值和运行功率的平均值的协方差最高的滑动窗口和窗口移动步长，分别确定为目标滑动窗口和目标窗口移动步长，使得经目标滑动窗口和目标窗口移动步长处理后的偏航数据更能体现偏航数据的实际情况。
在步骤S107中，基于目标滑动窗口和目标窗口移动步长，获取按照采集时间排列的多组偏航数据中每次移动的目标滑动窗口内的偏航数据的最小值和/或平均值。
目标滑动窗口内的偏航数据的最小值和/或平均值具体指该目标滑动窗口内每一项偏航数据的最小值和/或平均值。例如，在偏航数据包括风速、运行功率和对风角的情况下，目标滑动窗口内的偏航数据的最小值和/或平均值可包括目标滑动窗口内的风速的最小值和/或平均值、目标滑动窗口内的运行功率的最小值和/或平均值、目标滑动窗口内的对风角的最小值和/或平均值。
下面以一段时间内采集的偏航数据如上述图5所示为例进行说明。图5中的每个点表示一组偏航数据。目标滑动窗口的长度为600秒，目标窗口移动步长为100秒。则获取初始位置即0至600秒的目标滑动窗口内的偏航数据的最小值和/或平均值、第一次移动后即100至700秒的目标滑动窗口内的偏航数据的最小值和/或平均值、第二次移动后即200至800秒的目标滑动窗口内的偏航数据的最小值和/或平均值、第三次移动后即300至900秒的目标滑动窗口内的偏航数据的最小值和/或平均值、第四次移动后即400至1000秒的目标滑动窗口内的偏航数据的最小值和/或平均值、第五次移动后即500至1100秒的目标滑动窗口内的偏航数据的最小值和/或平均值。
在步骤S108中，根据目标滑动窗口内的偏航数据的最小值和/或平均值，以及预设的第一筛选条件，对多组偏航数据进行筛选，确定保留的偏航数据。
在采集的多组偏航数据中可能存在精准度较低的个别数据，为了避免精准度低的偏航数据对第一对风角、目标对风角的计算的影响，需要对偏航数据进行筛选。目标滑动窗口内的偏航数据的最小值和/或平均值，能够体现风力发电机组正常运行与否、风力发电机组并网正常与否、风力发电机组是否在限功率条件下运行、风力发电机组是否在满发功率条件下运行等。由于风力发电机组异常运行、并网异常、在限功率条件下运行、在满发功率条件下运行采集到的偏航数据会影响第一风向角、目标风向角的精准度，并不作为参与第一风向角、目标风向角计算的偏航数据。即将风力发电机组异常运行、并网异常、在限功率条件下运行、在满发功率条件下运行采集到的偏航数据舍弃，保留其他偏航数据。
在一些示例中，第一筛选条件包括以下一项或两项：1、目标滑动窗口内的偏航数据的最小值和/或平均值满足风力发电机组正常并网运行条件，保留该组偏航数据；2、目标滑动窗口内的偏航数据的平均值位于运行功率预设范围内，保留该组偏航数据，运行功率预设范围的最小值为限功率阈值，运行功率预设范围的最大值为满发功率阈值。
偏航数据的最小值和/或平均值能够体现风力发电机组是否正常并网运行。风力发电机组正常并网运行条件用于判定风力发电机组是否正常并网运行，具体可根据工作场景和工作需求设定，在此并不限定。
偏航数据的平均值低于限功率阈值，表示风力发电机组在限功率条件下运行。偏航数据的平均值高于满发功率阈值，表示风力发电机组在满发功率条件下运行。限功率阈值和满发功率阈值具体可根据工作场景和工作需求设定，在此并不限定。
在一些示例中，上述偏航数据还可包括叶片变桨角度。则还可根据目标滑动窗口内的叶片变桨角度，以及预设的第二筛选条件，对多组偏航数据进行筛选，确定保留的偏航数据。通过第二筛选条件舍弃精准度较低的偏航数据，保留精准度较高的偏航数据。其中，第二筛选条件包括：目标滑动窗口内的叶片变桨角度的变化不为0，或目标滑动窗口内的叶片变桨角度大于或等于预设叶片变桨角度阈值，保留该组偏航数据。预设叶片变桨角度阈值具体可根据工作场景和工作需求设定，在此并不限定。例如，预设叶片变桨角度阈值可为7°。
利用保留的偏航数据参与目标对风角的计算，能够去除干扰，进一步提高目标对风角的精确度。在利用该目标对风角执行偏航动作的情况下，可使风力发电机组在更趋近最优发电效率或在最优发电效率下运行，从而进一步降低或避免风力发电机组发电量的损失。
本申请第二方面提供了一种风力发电机组对风不正校正装置。图7为本申请第二方面提供的风力发电机组对风不正校正装置的一实施例的结构示意图。如图7所示，该风力发电机组对风不正校正装置200还包括采集模块201、第一计算模块202、第二计算模块203、第三计算模块204、第四计算模块205和偏航控制模块206。
采集模块201可用于采集一段时间内的多组偏航数据，每组偏航数据包括风速、风力发电机组的运行功率、风力发电机组的对风角。
第一计算模块202可用于按照风速划分多个风速区，针对每个风速区，对风速和运行功率进行拟合，得到第一拟合函数关系。
第二计算模块203可用于利用风速区的端点值和第一拟合函数关系，对运行功率进行补偿，得到补偿后的运行功率。
第三计算模块204可用于对风速区对应的补偿后的运行功率和对风角进行拟合，得到第二拟合函数关系。
第四计算模块205可用于基于多个风速区对应的第二拟合函数关系和预设的对风角计算函数关系，得到目标对风角。
偏航控制模块206可用于根据目标对风角执行偏航动作。
在本申请实施例中，采集一段时间内的多组偏航数据。按照偏航数据中风速划分多个风速区，对于每个风速区对应的偏航数据，进行偏航数据中风速和运行功率的拟合，对运行功率进行补偿，进行补偿后的运行功率和偏航数据中的对风角的拟合，综合多个风速区对应的第二拟合函数关系和预设的对风角计算函数关系，得到作为执行偏航动作的依据的目标对风角。通过两次拟合和补偿，减小了风速对偏航数据的影响，并减小了得到的作为执行偏航动作的依据的目标对风角的误差，提高了目标对风角的精准度。利用该目标对风角执行偏航动作，使风力发电机组在趋近最优发电效率或在最优发电效率下运行，从而降低或避免风力发电机组发电量的损失。
在一些示例中，上述第二计算模块203可用于：计算风速区的端点值的平均值；利用平均值和第一拟合函数关系，计算得到补偿功率；利用风速区对应的偏航数据中的风速和第一拟合函数关系，计算得到第一功率；将风速区对应的偏航数据中的运行功率与第一功率差的差值确定为补偿后的运行功率，第一功率差为第一功率与补偿功率的差值。
在一些示例中，第四计算模块205可用于：利用每个风速区对应的第二拟合函数关系和预设的对风角计算函数关系，计算得到每个风速区对应的第一对风角；基于各风速区对应的第一对风角和各风速区对应的运行功率，得到目标对风角。
可选地，对风角计算函数关系包括：运行功率为风速下预设的最大功率与第一余弦函数值的乘积，第一余弦函数值为对风角的n次方的余弦函数值，n为预设的幂次系数。
对应地，第四计算模块205可用于：计算预设的标准对风角条件下，每个风速区对应的第二拟合函数关系的导数与第二拟合函数关系的商值；利用每个风速区对应的商值与对风角计算函数关系，计算得到每个风速区对应的第一对风角。
可选地，目标对风角包括第一加和与第二加和的商值，第一加和为各风速区对应的第一对风角与第三加和的乘积，每个风速区对应的第三加和为每个风速区对应的偏航数据中运行功率的加和，第二加和为各风速区对应的第三加和的加和。
图8为本申请第二方面提供的风力发电机组对风不正校正装置的另一实施例的结构示意图。图8与图7的不同之处在于，图8所示的风力发电机组对风不正校正装置200还包括窗口选取模块207、第五计算模块208和筛选模块209。
窗口选取模块207可用于选取目标滑动窗口和目标窗口移动步长。
第五计算模块208可用于基于目标滑动窗口和目标窗口移动步长，获取按照采集时间排列的多组偏航数据中每次移动的目标滑动窗口内的偏航数据的最小值和/或平均值。
筛选模块209可用于根据目标滑动窗口内的偏航数据的最小值和/或平均值，以及预设的第一筛选条件，对多组偏航数据进行筛选，确定保留的偏航数据。
可选地，第一筛选条件包括以下一项或两项：目标滑动窗口内的偏航数据的最小值和/或平均值满足风力发电机组正常并网运行条件，保留该组偏航数据；目标滑动窗口内的偏航数据的平均值位于运行功率预设范围内，保留该组偏航数据，运行功率预设范围的最小值为限功率阈值，运行功率预设范围的最大值为满发功率阈值。
在一些示例中，偏航数据还可包括叶片变桨角度。上述筛选模块209还可用于：根据目标滑动窗口内的叶片变桨角度，以及预设的第二筛选条件，对多组偏航数据进行筛选，确定保留的偏航数据。
可选地，第二筛选条件包括：目标滑动窗口内的叶片变桨角度的变化不为0，或目标滑动窗口内的叶片变桨角度大于或等于预设叶片变桨角度阈值，保留该组偏航数据。
在一些示例中，上述窗口选取模块207可用于：选取多组滑动窗口和窗口移动步长；根据每组滑动窗口和窗口移动步长，得到每组滑动窗口和窗口移动步长对应的滑动窗口内的风速的平均值和运行功率的平均值；将滑动窗口内的风速的平均值和运行功率的平均值的协方差最高的滑动窗口和窗口移动步长，分别确定为目标滑动窗口和目标窗口移动步长。
本申请第三方面提供了一种风力发电机组控制器。图9为本申请第三方面提供的风力发电机组控制器的一实施例的结构示意图。如图9所示，风力发电机组控制器300包括存储器301、处理器302及存储在存储器301上并可在处理器302上运行的计算机程序。
在一个示例中，上述处理器302可以包括中央处理器(CPU)，或者特定集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)，或者可以被配置成实施本申请实施例的一个或多个集成电路。
存储器可包括只读存储器(Read-Only Memory，ROM)，随机存取存储器(RandomAccess Memory，RAM)，磁盘存储介质设备，光存储介质设备，闪存设备，电气、光学或其他物理/有形的存储器存储设备。因此，通常，存储器包括一个或多个编码有包括计算机可执行指令的软件的有形(非暂态)计算机可读存储介质(例如，存储器设备)，并且当该软件被执行(例如，由一个或多个处理器)时，其可操作来执行参考根据本申请中风力发电机组对风不正校正方法所描述的操作。
处理器302通过读取存储器301中存储的可执行程序代码来运行与可执行程序代码对应的计算机程序，以用于实现上述实施例中的风力发电机组对风不正校正方法。
在一个示例中，风力发电机组控制器300还可包括通信接口303和总线304。其中，如图9所示，存储器301、处理器302、通信接口303通过总线304连接并完成相互间的通信。
通信接口303，主要用于实现本申请实施例中各模块、装置、单元和/或设备之间的通信。也可通过通信接口303接入输入设备和/或输出设备。
总线304包括硬件、软件或两者，将风力发电机组控制器300的部件彼此耦接在一起。举例来说而非限制，总线304可包括加速图形端口(Accelerated Graphics Port，AGP)或其他图形总线、增强工业标准架构(Enhanced Industry Standard Architecture，EISA)总线、前端总线(Front Side Bus，FSB)、超传输(Hyper Transport，HT)互连、工业标准架构(Industrial Standard Architecture，ISA)总线、无限带宽互连、低引脚数(Low pincount，LPC)总线、存储器总线、微信道架构(Micro Channel Architecture，MCA)总线、外围组件互连(Peripheral Component Interconnect，PCI)总线、PCI-Express(PCI-X)总线、串行高级技术附件(Serial Advanced Technology Attachment，SATA)总线、视频电子标准协会局部(Video Electronics Standards Association Local Bus，VLB)总线或其他合适的总线或者两个或更多个以上这些的组合。在合适的情况下，总线304可包括一个或多个总线。尽管本申请实施例描述和示出了特定的总线，但本申请考虑任何合适的总线或互连。
本申请实施例还提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时可实现上述实施例中的风力发电机组对风不正校正方法，且能达到相同的技术效果，为避免重复，这里不再赘述。其中，上述计算机可读存储介质可包括非暂态计算机可读存储介质，如只读存储器(Read-Only Memory，简称ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，简称RAM)、磁碟或者光盘等，在此并不限定。
需要明确的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同或相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。对于装置实施例、风力发电机组控制器实施例、计算机可读存储介质实施例而言，相关之处可以参见方法实施例的说明部分。本申请并不局限于上文所描述并在图中示出的特定步骤和结构。本领域的技术人员可以在领会本申请的精神之后，作出各种改变、修改和添加，或者改变步骤之间的顺序。并且，为了简明起见，这里省略对已知方法技术的详细描述。
上面参考根据本申请的实施例的方法、装置(系统)和计算机程序产品的流程图和/或框图描述了本申请的各方面。应当理解，流程图和/或框图中的每个方框以及流程图和/或框图中各方框的组合可以由计算机程序指令实现。这些计算机程序指令可被提供给通用计算机、专用计算机、或其它可编程数据处理装置的处理器，以产生一种机器，使得经由计算机或其它可编程数据处理装置的处理器执行的这些指令使能对流程图和/或框图的一个或多个方框中指定的功能/动作的实现。这种处理器可以是但不限于是通用处理器、专用处理器、特殊应用处理器或者现场可编程逻辑电路。还可理解，框图和/或流程图中的每个方框以及框图和/或流程图中的方框的组合，也可以由执行指定的功能或动作的专用硬件来实现，或可由专用硬件和计算机指令的组合来实现。
本领域技术人员应能理解，上述实施例均是示例性而非限制性的。在不同实施例中出现的不同技术特征可以进行组合，以取得有益效果。本领域技术人员在研究附图、说明书及权利要求书的基础上，应能理解并实现所揭示的实施例的其他变化的实施例。在权利要求书中，术语“包括”并不排除其他装置或步骤；数量词“一个”不排除多个；术语“第一”、“第二”用于标示名称而非用于表示任何特定的顺序。权利要求中的任何附图标记均不应被理解为对保护范围的限制。权利要求中出现的多个部分的功能可以由一个单独的硬件或软件模块来实现。某些技术特征出现在不同的从属权利要求中并不意味着不能将这些技术特征进行组合以取得有益效果。
Claims (10)
1.一种风力发电机组对风不正校正方法，其特征在于，包括：
采集一段时间内的多组偏航数据，每组所述偏航数据包括风速、风力发电机组的运行功率、风力发电机组的对风角；
按照风速划分多个风速区，针对每个所述风速区，对所述风速和所述运行功率进行拟合，得到第一拟合函数关系；
利用所述风速区的端点值和所述第一拟合函数关系，对所述运行功率进行补偿，得到补偿后的所述运行功率；
对所述风速区对应的补偿后的所述运行功率和所述对风角进行拟合，得到第二拟合函数关系；
基于多个所述风速区对应的所述第二拟合函数关系和预设的对风角计算函数关系，得到目标对风角，并根据所述目标对风角执行偏航动作，所述对风角计算函数关系包括风速恒定情况下所述对风角和所述运行功率的函数关系；
所述利用所述风速区的端点值和所述第一拟合函数关系，对所述运行功率进行补偿，得到补偿后的所述运行功率，包括：
根据所述风速区的端点值和所述第一拟合函数关系，计算得到所述运行功率的补偿功率；利用所述补偿功率对所述偏航数据中的所述运行功率进行补偿，得到补偿后的所述运行功率；
所述基于多个所述风速区对应的所述第二拟合函数关系和预设的对风角计算函数关系，得到目标对风角，包括：
利用每个所述风速区对应的所述第二拟合函数关系和预设的对风角计算函数关系，计算得到每个所述风速区对应的第一对风角；基于各所述风速区对应的第一对风角和各所述风速区对应的所述运行功率，得到所述目标对风角。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用所述风速区的端点值和所述第一拟合函数关系，对所述运行功率进行补偿，得到补偿后的所述运行功率，包括：
计算所述风速区的端点值的平均值；
利用所述平均值和所述第一拟合函数关系，计算得到补偿功率；
利用所述风速区对应的所述偏航数据中的所述风速和所述第一拟合函数关系，计算得到第一功率；
将所述风速区对应的所述偏航数据中的所述运行功率与第一功率差的差值确定为补偿后的所述运行功率，所述第一功率差为所述第一功率与所述补偿功率的差值。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对风角计算函数关系包括：所述运行功率为所述风速下预设的最大功率与第一余弦函数值的乘积，所述第一余弦函数值为所述对风角的n次方的余弦函数值，n为预设的幂次系数；
所述利用每个所述风速区对应的所述第二拟合函数关系和预设的对风角计算函数关系，计算得到每个所述风速区对应的第一对风角，包括：
计算预设的标准对风角条件下，每个所述风速区对应的所述第二拟合函数关系的导数与所述第二拟合函数关系的商值；
利用每个所述风速区对应的所述商值与所述对风角计算函数关系，计算得到每个所述风速区对应的第一对风角。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述目标对风角包括第一加和与第二加和的商值，所述第一加和为各所述风速区对应的第一对风角与第三加和的乘积，每个所述风速区对应的所述第三加和为每个所述风速区对应的所述偏航数据中所述运行功率的加和，所述第二加和为各所述风速区对应的所述第三加和的加和。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述按照风速划分多个风速区之前，还包括：
选取目标滑动窗口和目标窗口移动步长；
基于所述目标滑动窗口和所述目标窗口移动步长，获取按照采集时间排列的多组所述偏航数据中每次移动的所述目标滑动窗口内的所述偏航数据的最小值和/或平均值；
根据所述目标滑动窗口内的所述偏航数据的最小值和/或平均值，以及预设的第一筛选条件，对多组所述偏航数据进行筛选，确定保留的所述偏航数据。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述第一筛选条件包括以下一项或两项：
所述目标滑动窗口内的所述偏航数据的最小值和/或平均值满足风力发电机组正常并网运行条件，保留该组所述偏航数据；
所述目标滑动窗口内的所述偏航数据的平均值位于所述运行功率预设范围内，保留该组所述偏航数据，所述运行功率预设范围的最小值为限功率阈值，所述运行功率预设范围的最大值为满发功率阈值。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述偏航数据还包括叶片变桨角度，
所述方法还包括：
根据所述目标滑动窗口内的所述叶片变桨角度，以及预设的第二筛选条件，对多组所述偏航数据进行筛选，确定保留的所述偏航数据；
所述第二筛选条件包括：
所述目标滑动窗口内的所述叶片变桨角度的变化不为0，或所述目标滑动窗口内的所述叶片变桨角度大于或等于预设叶片变桨角度阈值，保留该组所述偏航数据。
8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述选取目标滑动窗口和目标窗口移动步长，包括：
选取多组滑动窗口和窗口移动步长；
根据每组滑动窗口和窗口移动步长，得到每组滑动窗口和窗口移动步长对应的滑动窗口内的所述风速的平均值和所述运行功率的平均值；
将滑动窗口内的所述风速的平均值和所述运行功率的平均值的协方差最高的滑动窗口和窗口移动步长，分别确定为所述目标滑动窗口和所述目标窗口移动步长。
9.一种风力发电机组对风不正校正装置，其特征在于，包括：
采集模块，用于采集一段时间内的多组偏航数据，每组所述偏航数据包括风速、风力发电机组的运行功率、风力发电机组的对风角；
第一计算模块，用于按照风速划分多个风速区，针对每个所述风速区，对所述风速和所述运行功率进行拟合，得到第一拟合函数关系；
第二计算模块，用于利用所述风速区的端点值和所述第一拟合函数关系，对所述运行功率进行补偿，得到补偿后的所述运行功率；
第三计算模块，用于对所述风速区对应的补偿后的所述运行功率和所述对风角进行拟合，得到第二拟合函数关系；
第四计算模块，用于基于多个所述风速区对应的所述第二拟合函数关系和预设的对风角计算函数关系，得到目标对风角，所述对风角计算函数关系包括风速恒定情况下所述对风角和所述运行功率的函数关系；
偏航控制模块，用于根据所述目标对风角执行偏航动作；
所述第二计算模块用于：根据所述风速区的端点值和所述第一拟合函数关系，计算得到所述运行功率的补偿功率；利用所述补偿功率对所述偏航数据中的所述运行功率进行补偿，得到补偿后的所述运行功率；
所述第四计算模块用于：利用每个所述风速区对应的所述第二拟合函数关系和预设的对风角计算函数关系，计算得到每个所述风速区对应的第一对风角；基于各所述风速区对应的第一对风角和各所述风速区对应的所述运行功率，得到所述目标对风角。
10.一种风力发电机组控制器，其特征在于，包括：处理器以及存储有计算机程序指令的存储器；
所述处理器执行所述计算机程序指令时实现如权利要求1至8中任意一项所述的风力发电机组对风不正校正方法。
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