CN115800398A - 纵向相邻风电机组中上游风电机组的功率优化方法及系统 - Google Patents

Abstract

本申请提出纵向相邻风电机组中上游风电机组的功率优化方法及系统，所述方法包括：获取纵向相邻的两风电机组中上游风电机组在第一预设时段内的运行数据和下游风电机组在第一预设时段内的运行数据；确定纵向相邻的两风电机组对应的第一曲线；获取第一预设时段的下一时段下游风电机组的输出功率，并根据所述第一预设时段的下一时段下游风电机组的输出功率和所述第一曲线确定所述上游风电机组的最优输出功率参考值；基于所述上游风电机组的最优输出功率参考值对所述纵向相邻风电机组中上游风电机组的功率进行优化。本申请提出的技术方案，优化调整上游机组的功率参考值，进而达到上下游机组输出功率之和最大的目标，提高风电场的输出功率。

Description

纵向相邻风电机组中上游风电机组的功率优化方法及系统

技术领域

本申请涉及功率优化领域，尤其涉及纵向相邻风电机组中上游风电机组的功率优化方法及系统。

背景技术

风电场内的每一台风电机组都可以进行自主的转速和功率控制。通常，风电机组会根据内置的最大功率跟踪算法，控制风电机组运行在当前入流风速下的最大功率点。而当风电场内的所有风电机组都按这个方式运行时，则认为整个风电场运行在了最大功率点上。

在现有的技术方案下，风电机组会根据内置的最大功率跟踪算法，控制风电机组运行在当前入流风速下的最大功率点。而当风电场内的所有风电机组都按这个方式运行时，则认为整个风电场运行在了最大功率点上，机组的控制只考虑本机组的运行情况，而并不会考虑相邻机组的运行情况。但是考虑到纵向相邻机组中，上游机组的风轮旋转会对下游机组的入流风速造成影响，从而影响下游机组的功率输出。所以，这种只考虑本机组的运行方式，会造成上下游两台相邻机组都分别达到其入流风速下的最大功率输出，但整体输出却并不是最大的结果，会降低风电场整体的功率输出。

发明内容

本申请提供纵向相邻风电机组中上游风电机组的功率优化方法及系统，以至少解决只考虑本机组的运行方式，会造成上下游两台相邻机组都分别达到其入流风速下的最大功率输出，但整体输出却并不是最大的结果降低风电场整体的功率输出的技术问题。

本申请第一方面实施例提出一种纵向相邻风电机组中上游风电机组的功率优化方法，所述方法包括：

获取纵向相邻的两风电机组中上游风电机组在第一预设时段内的运行数据和下游风电机组在第一预设时段内的运行数据；

根据所述上游风电机组在第一预设时段内的运行数据和下游风电机组在第一预设时段内的运行数据确定纵向相邻的两风电机组对应的第一曲线；

获取第一预设时段的下一时段下游风电机组的输出功率，并根据所述第一预设时段的下一时段下游风电机组的输出功率和所述第一曲线确定所述上游风电机组的最优输出功率参考值；

基于所述上游风电机组的最优输出功率参考值对所述纵向相邻风电机组中上游风电机组的功率进行优化。

优选的，所述上游风电机组在第一预设时段内的运行数据包括：上游风电机组的输出转矩曲线、入流风速曲线；

所述下游风电机组在第一预设时段内的运行数据包括：下游风电机组的输出转矩曲线、下游入流风速曲线。

进一步的，所述根据所述上游风电机组在第一预设时段内的运行数据和下游风电机组在第一预设时段内的运行数据确定纵向相邻的两风电机组对应的第一曲线，包括：

将所述上游风电机组在第一预设时段内的运行数据和下游风电机组在第一预设时段内的运行数据叠加，形成所述纵向相邻的两风电机组对应的第一曲线。

进一步的，所述获取第一预设时段的下一时段下游风电机组的输出功率，并根据所述第一预设时段的下一时段下游风电机组的输出功率和所述第一曲线确定所述上游风电机组的最优输出功率参考值，包括：

根据所述第一曲线确定上游风电机组的最大转矩值、最大入流风速值、下游风电机组的最大转矩值及最大下游入流风速值；

基于所述上游风电机组的最大转矩值、最大入流风速值、下游风电机组的最大转矩值及最大下游入流风速值确定所述上游风电机组的初始转矩值；

根据所述第一预设时段的下一时段下游风电机组的输出功率对所述上游风电机组的初始转矩值进行优化，得到上游风电机组的最优输出功率参考值。

进一步的，按下式确定上游风电机组的初始转矩值：

按下式确定上游风电机组的最优输出功率参考值：

式中，Tupref为上游风电机组的初始转矩值，Tup max为上游风电机组的最大转矩值，vup(t)为第一预设时段内上游风电机组的入流风速，vdown(t)为第一预设时段内下游风电机组的下游入流风速，vdown max为上游风电机组的最大下游入流风速，vup max为上游风电机组的最大入流风速，Tdown max为下游风电机组的最大转矩值，Tuphref为上游风电机组的最优输出功率参考值，Pdown(t+Δt)为第一预设时段的下一时段下游风电机组的输出功率，Pdown max为第一预设时段内下游风电机组的最大输出功率。

本申请第二方面实施例提出一种纵向相邻风电机组中上游风电机组的功率优化系统，所述系统包括：

获取模块，用于获取纵向相邻的两风电机组中上游风电机组在第一预设时段内的运行数据和下游风电机组在第一预设时段内的运行数据；

第一确定模块，用于根据所述上游风电机组在第一预设时段内的运行数据和下游风电机组在第一预设时段内的运行数据确定纵向相邻的两风电机组对应的第一曲线；

第二确定模块，用于获取第一预设时段的下一时段下游风电机组的输出功率，并根据所述第一预设时段的下一时段下游风电机组的输出功率和所述第一曲线确定所述上游风电机组的最优输出功率参考值；

优化模块，用于基于所述上游风电机组的最优输出功率参考值对所述纵向相邻风电机组中上游风电机组的功率进行优化。

优选的，所述上游风电机组在第一预设时段内的运行数据包括：上游风电机组的输出转矩曲线、入流风速曲线；

所述下游风电机组在第一预设时段内的运行数据包括：下游风电机组的输出转矩曲线、下游入流风速曲线。

进一步的，所述第一确定模块具体用于：

将所述上游风电机组在第一预设时段内的运行数据和下游风电机组在第一预设时段内的运行数据叠加，形成所述纵向相邻的两风电机组对应的第一曲线。

进一步的，所述第二确定模块，包括：

第一确定单元，用于根据所述第一曲线确定上游风电机组的最大转矩值、最大入流风速值、下游风电机组的最大转矩值及最大下游入流风速值；

第二确定单元，用于基于所述上游风电机组的最大转矩值、最大入流风速值、下游风电机组的最大转矩值及最大下游入流风速值确定所述上游风电机组的初始转矩值；

优化单元，用于根据所述第一预设时段的下一时段下游风电机组的输出功率对所述上游风电机组的初始转矩值进行优化，得到上游风电机组的最优输出功率参考值。

进一步的，按下式确定上游风电机组的初始转矩值：

按下式确定上游风电机组的最优输出功率参考值：

式中，Tupref为上游风电机组的初始转矩值，Tup max为上游风电机组的最大转矩值，vup(t)为第一预设时段内上游风电机组的入流风速，vdown(t)为第一预设时段内下游风电机组的下游入流风速，vdown max为上游风电机组的最大下游入流风速，vup max为上游风电机组的最大入流风速，Tdown max为下游风电机组的最大转矩值，Tuphref为上游风电机组的最优输出功率参考值，Pdown(t+Δt)为第一预设时段的下一时段下游风电机组的输出功率，Pdown max为第一预设时段内下游风电机组的最大输出功率。

本申请的实施例提供的技术方案至少带来以下有益效果：

本申请提出了纵向相邻风电机组中上游风电机组的功率优化方法及系统，其中所述方法包括：获取纵向相邻的两风电机组中上游风电机组在第一预设时段内的运行数据和下游风电机组在第一预设时段内的运行数据；根据所述上游风电机组在第一预设时段内的运行数据和下游风电机组在第一预设时段内的运行数据确定纵向相邻的两风电机组对应的第一曲线；获取第一预设时段的下一时段下游风电机组的输出功率，并根据所述第一预设时段的下一时段下游风电机组的输出功率和所述第一曲线确定所述上游风电机组的最优输出功率参考值；基于所述上游风电机组的最优输出功率参考值对所述纵向相邻风电机组中上游风电机组的功率进行优化。本申请提出的技术方案，优化调整上游机组的功率参考值，进而达到上下游机组输出功率之和最大的目标，提高风电场的输出功率。

本申请附加的方面以及优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

附图说明

本申请上述的和/或附加的方面以及优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为根据本申请一个实施例提供的一种纵向相邻风电机组中上游风电机组的功率优化方法的流程图；

图2为根据本申请一个实施例提供的一种纵向相邻风电机组中上游风电机组的功率优化系统的结构图；

图3为根据本申请一个实施例提供的第二确定模块的结构图。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。

本申请提出的纵向相邻风电机组中上游风电机组的功率优化方法及系统，其中所述方法包括：获取纵向相邻的两风电机组中上游风电机组在第一预设时段内的运行数据和下游风电机组在第一预设时段内的运行数据；根据所述上游风电机组在第一预设时段内的运行数据和下游风电机组在第一预设时段内的运行数据确定纵向相邻的两风电机组对应的第一曲线；获取第一预设时段的下一时段下游风电机组的输出功率，并根据所述第一预设时段的下一时段下游风电机组的输出功率和所述第一曲线确定所述上游风电机组的最优输出功率参考值；基于所述上游风电机组的最优输出功率参考值对所述纵向相邻风电机组中上游风电机组的功率进行优化。本申请提出的技术方案，优化调整上游机组的功率参考值，进而达到上下游机组输出功率之和最大的目标，提高风电场的输出功率。

下面参考附图描述本申请实施例的纵向相邻风电机组中上游风电机组的功率优化方法及系统。

实施例一

图1为根据本申请一个实施例提供的一种纵向相邻风电机组中上游风电机组的功率优化方法的流程图，如图1所示，所述方法包括：

步骤1：获取纵向相邻的两风电机组中上游风电机组在第一预设时段内的运行数据和下游风电机组在第一预设时段内的运行数据；

其中，所述上游风电机组在第一预设时段内的运行数据包括：上游风电机组的输出转矩曲线、入流风速曲线；

所述下游风电机组在第一预设时段内的运行数据包括：下游风电机组的输出转矩曲线、下游入流风速曲线。

需要说明的是，所述纵向相邻为在风电场均匀排布的风电机组中，面向风的来流方向，上游和下游风机之间的相邻关系。

步骤2：根据所述上游风电机组在第一预设时段内的运行数据和下游风电机组在第一预设时段内的运行数据确定纵向相邻的两风电机组对应的第一曲线；

在本公开实施例中，所述步骤2具体包括：

将所述上游风电机组在第一预设时段内的运行数据和下游风电机组在第一预设时段内的运行数据叠加，形成所述纵向相邻的两风电机组对应的第一曲线。

步骤3：获取第一预设时段的下一时段下游风电机组的输出功率，并根据所述第一预设时段的下一时段下游风电机组的输出功率和所述第一曲线确定所述上游风电机组的最优输出功率参考值；

在本公开实施例中，所述步骤3具体包括：

步骤3-1：根据所述第一曲线确定上游风电机组的最大转矩值、最大入流风速值、下游风电机组的最大转矩值及最大下游入流风速值；

步骤3-2：基于所述上游风电机组的最大转矩值、最大入流风速值、下游风电机组的最大转矩值及最大下游入流风速值确定所述上游风电机组的初始转矩值；

进一步的，

步骤3-3：根据所述第一预设时段的下一时段下游风电机组的输出功率对所述上游风电机组的初始转矩值进行优化，得到上游风电机组的最优输出功率参考值。

进一步的，按下式确定上游风电机组的初始转矩值：

按下式确定上游风电机组的最优输出功率参考值：

式中，Tupref为上游风电机组的初始转矩值，Tup max为上游风电机组的最大转矩值，vup(t)为第一预设时段内上游风电机组的入流风速，vdown(t)为第一预设时段内下游风电机组的下游入流风速，vdown max为上游风电机组的最大下游入流风速，vup max为上游风电机组的最大入流风速，Tdown max为下游风电机组的最大转矩值，Tuphref为上游风电机组的最优输出功率参考值，Pdown(t+Δt)为第一预设时段的下一时段下游风电机组的输出功率，Pdown max为第一预设时段内下游风电机组的最大输出功率。

步骤4：基于所述上游风电机组的最优输出功率参考值对所述纵向相邻风电机组中上游风电机组的功率进行优化。

为了更加清楚地说明本申请实施例的一种纵向相邻风电机组中上游风电机组的功率优化方法的实现流程，下面以一个具体的方法实施例进行详细说明：

步骤1)以当日0:01为t＝1时刻，步长1min，当前时刻为t时刻，输入上游风电机组输出转矩曲线Tup(1-t)，入流风速曲线vup(1-t)；下游风电机组转矩曲线Tdown(1-t)，下游入流风速曲线vdown(1-t)；

步骤2)形成叠加曲线Tsum(1-t)＝Tup(1-t)+Tdown(1-t)，确定叠加曲线中的最大值对应的点时间点tmax，和所述时间点对应的Tupmax,Tdownmax,vupmax,vdownmax；

步骤3)生成上游机组的转矩参考初始值Tupref：

步骤4)等待时长△t(机组惯性响应时间长度，单位为s)，检测下游机组的输出功率P(t+△t)，修正Tupref：

其中，Pdownmax为叠加曲线中，tmax时间所对应的下游机组输出功率；

步骤5)计算结束，输出此时的Tupref，作为上游机组转矩参考值。

综上所述，本实施例提出的一种纵向相邻风电机组中上游风电机组的功率优化方法，通过对纵向相邻的两台机组的入流风速曲线和转矩曲线的分析，确定上游机组的功率参考初始值，同时通过对下游机组的实时功率检测，实时调整上游机组的功率参考值，最终达到上下游机组输出功率之和最大的目标。

实施例二

图2为根据本申请一个实施例提供的一种纵向相邻风电机组中上游风电机组的功率优化系统的结构图，如图2所示，所述系统包括：

获取模块100，用于获取纵向相邻的两风电机组中上游风电机组在第一预设时段内的运行数据和下游风电机组在第一预设时段内的运行数据；

第一确定模块200，用于根据所述上游风电机组在第一预设时段内的运行数据和下游风电机组在第一预设时段内的运行数据确定纵向相邻的两风电机组对应的第一曲线；

第二确定模块300，用于获取第一预设时段的下一时段下游风电机组的输出功率，并根据所述第一预设时段的下一时段下游风电机组的输出功率和所述第一曲线确定所述上游风电机组的最优输出功率参考值；

优化模块400，用于基于所述上游风电机组的最优输出功率参考值对所述纵向相邻风电机组中上游风电机组的功率进行优化。

在本公开实施例中，所述上游风电机组在第一预设时段内的运行数据包括：上游风电机组的输出转矩曲线、入流风速曲线；

所述下游风电机组在第一预设时段内的运行数据包括：下游风电机组的输出转矩曲线、下游入流风速曲线。

进一步的，所述第一确定模块200具体用于：

将所述上游风电机组在第一预设时段内的运行数据和下游风电机组在第一预设时段内的运行数据叠加，形成所述纵向相邻的两风电机组对应的第一曲线。

进一步的，如图3所示，所述第二确定模块300，包括：

第一确定单元301，用于根据所述第一曲线确定上游风电机组的最大转矩值、最大入流风速值、下游风电机组的最大转矩值及最大下游入流风速值；

第二确定单元302，用于基于所述上游风电机组的最大转矩值、最大入流风速值、下游风电机组的最大转矩值及最大下游入流风速值确定所述上游风电机组的初始转矩值；

优化单元303，用于根据所述第一预设时段的下一时段下游风电机组的输出功率对所述上游风电机组的初始转矩值进行优化，得到上游风电机组的最优输出功率参考值。

进一步的，按下式确定上游风电机组的初始转矩值：

按下式确定上游风电机组的最优输出功率参考值：

式中，Tupref为上游风电机组的初始转矩值，Tup max为上游风电机组的最大转矩值，vup(t)为第一预设时段内上游风电机组的入流风速，vdown(t)为第一预设时段内下游风电机组的下游入流风速，vdown max为上游风电机组的最大下游入流风速，vup max为上游风电机组的最大入流风速，Tdown max为下游风电机组的最大转矩值，Tuphref为上游风电机组的最优输出功率参考值，Pdown(t+Δt)为第一预设时段的下一时段下游风电机组的输出功率，Pdown max为第一预设时段内下游风电机组的最大输出功率。

综上所述，本实施例提出的一种纵向相邻风电机组中上游风电机组的功率优化系统，通过对纵向相邻的两台机组的入流风速曲线和转矩曲线的分析，确定上游机组的功率参考初始值，同时通过对下游机组的实时功率检测，实时调整上游机组的功率参考值，最终达到上下游机组输出功率之和最大的目标。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现定制逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本申请的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本申请的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种纵向相邻风电机组中上游风电机组的功率优化方法，其特征在于，所述方法包括：

获取纵向相邻的两风电机组中上游风电机组在第一预设时段内的运行数据和下游风电机组在第一预设时段内的运行数据；

根据所述上游风电机组在第一预设时段内的运行数据和下游风电机组在第一预设时段内的运行数据确定纵向相邻的两风电机组对应的第一曲线；

获取第一预设时段的下一时段下游风电机组的输出功率，并根据所述第一预设时段的下一时段下游风电机组的输出功率和所述第一曲线确定所述上游风电机组的最优输出功率参考值；

基于所述上游风电机组的最优输出功率参考值对所述纵向相邻风电机组中上游风电机组的功率进行优化。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述上游风电机组在第一预设时段内的运行数据包括：上游风电机组的输出转矩曲线、入流风速曲线；

所述下游风电机组在第一预设时段内的运行数据包括：下游风电机组的输出转矩曲线、下游入流风速曲线。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述上游风电机组在第一预设时段内的运行数据和下游风电机组在第一预设时段内的运行数据确定纵向相邻的两风电机组对应的第一曲线，包括：

将所述上游风电机组在第一预设时段内的运行数据和下游风电机组在第一预设时段内的运行数据叠加，形成所述纵向相邻的两风电机组对应的第一曲线。

4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述获取第一预设时段的下一时段下游风电机组的输出功率，并根据所述第一预设时段的下一时段下游风电机组的输出功率和所述第一曲线确定所述上游风电机组的最优输出功率参考值，包括：

根据所述第一曲线确定上游风电机组的最大转矩值、最大入流风速值、下游风电机组的最大转矩值及最大下游入流风速值；

基于所述上游风电机组的最大转矩值、最大入流风速值、下游风电机组的最大转矩值及最大下游入流风速值确定所述上游风电机组的初始转矩值；

根据所述第一预设时段的下一时段下游风电机组的输出功率对所述上游风电机组的初始转矩值进行优化，得到上游风电机组的最优输出功率参考值。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，按下式确定上游风电机组的初始转矩值：

按下式确定上游风电机组的最优输出功率参考值：

式中，Tupref为上游风电机组的初始转矩值，Tup max为上游风电机组的最大转矩值，vup(t)为第一预设时段内上游风电机组的入流风速，vdown(t)为第一预设时段内下游风电机组的下游入流风速，vdown max为上游风电机组的最大下游入流风速，vup max为上游风电机组的最大入流风速，Tdown max为下游风电机组的最大转矩值，Tuphref为上游风电机组的最优输出功率参考值，Pdown(t+Δt)为第一预设时段的下一时段下游风电机组的输出功率，Pdown max为第一预设时段内下游风电机组的最大输出功率。

6.一种纵向相邻风电机组中上游风电机组的功率优化系统，其特征在于，所述系统包括：

获取模块，用于获取纵向相邻的两风电机组中上游风电机组在第一预设时段内的运行数据和下游风电机组在第一预设时段内的运行数据；

第一确定模块，用于根据所述上游风电机组在第一预设时段内的运行数据和下游风电机组在第一预设时段内的运行数据确定纵向相邻的两风电机组对应的第一曲线；

第二确定模块，用于获取第一预设时段的下一时段下游风电机组的输出功率，并根据所述第一预设时段的下一时段下游风电机组的输出功率和所述第一曲线确定所述上游风电机组的最优输出功率参考值；

优化模块，用于基于所述上游风电机组的最优输出功率参考值对所述纵向相邻风电机组中上游风电机组的功率进行优化。

7.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述上游风电机组在第一预设时段内的运行数据包括：上游风电机组的输出转矩曲线、入流风速曲线；

所述下游风电机组在第一预设时段内的运行数据包括：下游风电机组的输出转矩曲线、下游入流风速曲线。

8.如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述第一确定模块具体用于：

将所述上游风电机组在第一预设时段内的运行数据和下游风电机组在第一预设时段内的运行数据叠加，形成所述纵向相邻的两风电机组对应的第一曲线。

9.如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述第二确定模块，包括：

第一确定单元，用于根据所述第一曲线确定上游风电机组的最大转矩值、最大入流风速值、下游风电机组的最大转矩值及最大下游入流风速值；

第二确定单元，用于基于所述上游风电机组的最大转矩值、最大入流风速值、下游风电机组的最大转矩值及最大下游入流风速值确定所述上游风电机组的初始转矩值；

优化单元，用于根据所述第一预设时段的下一时段下游风电机组的输出功率对所述上游风电机组的初始转矩值进行优化，得到上游风电机组的最优输出功率参考值。

10.如权利要求9所述的系统，其特征在于，按下式确定上游风电机组的初始转矩值：

按下式确定上游风电机组的最优输出功率参考值：

式中，Tupref为上游风电机组的初始转矩值，Tup max为上游风电机组的最大转矩值，vup(t)为第一预设时段内上游风电机组的入流风速，vdown(t)为第一预设时段内下游风电机组的下游入流风速，vdown max为上游风电机组的最大下游入流风速，vup max为上游风电机组的最大入流风速，Tdown max为下游风电机组的最大转矩值，Tuphref为上游风电机组的最优输出功率参考值，Pdown(t+Δt)为第一预设时段的下一时段下游风电机组的输出功率，Pdown max为第一预设时段内下游风电机组的最大输出功率。

Images