CN117662372A - 一种风力发电机组的控制方法和相关装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种风力发电机组的控制方法和相关装置，根据地形数据和风资源参数对该风力发电机进行分析，从各个风向中确定出存在危险的风向对应的目标扇区角度区间。其中，风资源参数用于描述在历史预设时长内风力发电机在各个风向分别对应的风速和风向频率，从而依据风力发电机所在位置的地貌特征和历史预设时长内各个风向的风速和风向频率，能够预先从各个风向确定出风力发电机存在危险的风向，进而确定存在危险的风向对应的目标扇区角度区间。获取风力发电机的绝对机舱方位角，若绝对机舱方位角处于扇区角度区间内，说明风力发电机正面对危险的风向，为了保证安全运行，控制风力发电机降载，以便通过降载处理降低风力发电机的运行载荷。

Description

一种风力发电机组的控制方法和相关装置

技术领域

本发明涉及风力发电技术领域，尤其是涉及一种风力发电机组的控制方法和相关装置。

背景技术

随着风力发电的发展，如草原等平坦地形下的风资源越来越少，山地等复杂地形下的风力发电机组越来越多。

由于某些风向上复杂地形效应，导致该风向的环境湍流强度或者入流角等参数远大于其他风向的参数。若风力发电机组在面对该风向时，还按照与其他风向相同的控制策略对风力发电机进行控制，运行载荷会远远超过该风力发电机的设计载荷，导致该风力发电机组可能会无法安全运行。

相关技术中，为了保证风力发电机安全运行，会对风力发电机进行硬件改造，如为风力发电机组增加设计湍流等级等设计，但是该种方式开发成本大，经济效益低。

发明内容

针对上述问题，本申请提供一种风力发电机组的控制方法和相关装置，用于降低风力发电机组的开发成本，提高经济效益。

基于此，本申请实施例公开了如下技术方案：

一方面，本申请实施例提供一种风力发电机组的控制方法，所述方法包括：

获取风力发电机所处位置的地形数据，以及所述风力发电机的风资源参数，所述风资源参数用于描述在历史预设时长内所述风力发电机在各个风向分别对应的风速和风向频率；

根据所述地形数据和所述风资源参数，从所述各个风向中确定目标扇区角度区间，所述目标扇区角度区间为满足预设条件的扇区角度区间；

获取所述风力发电机的机舱方位角；

若所述机舱方位角处于所述目标扇区角度区间，控制所述风力发电机降载。

可选的，所述地形数据包括所述风力发电机周围障碍物的类型、所述风力发电机周围障碍物的高度、所述障碍物与所述风力发电机的高程差和所述障碍物与所述风力发电机间的距离中的一种或多种组合。

可选的，所述方法还包括：

根据所述地形数据和所述风资源参数，确定所述目标扇区角度区间对应的控制规则；

所述控制所述风力发电机降载，包括：

根据所述控制规则控制所述风力发电机降载。

可选的，所述根据所述地形数据和所述风资源参数，从所述各个风向中确定目标扇区角度区间，包括：

若所述风资源参数中风速大于第一预设风速且所述风向频率大于第一预设风向频率占比，根据所述风力发电机周围障碍物的距离、高度差以及所述障碍物与所述风力发电机的高程差确定所述目标扇区角度区间对应的控制规则。

可选的，所述目标扇区角度区间为大于或等于扇区角度起始值且小于扇区角度终止值的数值集合。

可选的，所述根据所述地形数据和所述风资源参数，从所述各个风向中确定目标扇区角度区间，包括：

根据所述地形数据和所述风资源参数，从各个风向中确定初始扇区角度区间，所述初始扇区角度区间为大于或等于扇区角度起始值且小于扇区角度终止值的数值集合；

将所述扇区角度起始值与滞缓角度之和确定为所述目标扇区角度区间的起始值，将所述扇区角度终止值与所述滞缓角度之差确定为所述目标扇区角度区间的终止值。

可选的，所述若所述机舱方位角处于所述目标扇区角度区间，控制所述风力发电机降载，包括：

若所述机舱方位角处于所述目标扇区角度区间，且持续时间大于第一预设期间，控制所述风力发电机降载。

可选的，所述方法还包括：

若所述机舱方位角小于或等于所述扇区角度起始值与所述滞缓角度之差，或所述机舱方位角大于所述扇区角度终止值与所述滞缓角度之和，控制所述风力发电机恢复正常运行状态。

可选的，所述方法还包括：

获取所述风力发电机的平均风速；

所述控制所述风力发电机降载，包括：

根据所述平均风速控制所述风力发电机降载。

可选的，所述根据所述平均风速控制所述风力发电机降载，包括：

若所述平均风速处于停机风速区间，控制所述风力发电机停机。

可选的，所述停机风速区间为大于所述停机风速区间起始值且小于所述停机风速区间终止值的数值集合，所述方法还包括：

若所述平均风速大于所述停机风速区间终止值与第一风速偏差之和，或者所述平均风速小于所述停机风速起始值与所述第一风速偏差之差，控制所述风力发电机恢复正常运行状态。

可选的，所述根据所述平均风速控制所述风力发电机降载，包括：

若所述平均风速处于限功率风速区间，且持续时间大于第二预设期间，控制所述风力发电机以限制功率运行。

可选的，所述限功率风速区间为大于限功率风速区间起始值且小于限功率风速区间终止值的数值集合，所述方法还包括：

若所述平均风速大于所述限功率风速区间终止值与第二风速偏差之和，且持续时间大于第三预设期间；或者，所述平均风速小于所述限功率风速区间起始值与所述第二风速偏差之差，且持续时间大于所述第三预设期间，控制所述风力发电机恢复正常运行状态。

可选的，所述根据所述平均风速控制所述风力发电机降载，包括：

若所述平均风速处于限桨距角区间，且持续时间大于第四预设期间，限制所述风力发电机的桨距角的变化量。

可选的，所述限桨距角区间为大于限桨距角区间起始值且小于限桨距角区间终止值的数值集合，所述方法还包括：

若所述平均风速大于所述限桨距角区间终止值与第三风速偏差之和，且持续时间大于第四时间阈值；或者，所述平均风速小于所述限桨距角区间起始值与所述第三风速偏差之差，且持续时间大于所述第四时间阈值，控制所述风力发电机恢复正常运行状态。

另一方面，本申请提供了一种风力发电机组的降载控制装置，所述装置包括：第一获取单元、第一确定单元、第二获取单元和控制单元；

所述第一获取单元，用于获取风力发电机所处位置的地形数据，以及所述风力发电机的风资源参数，所述风资源参数用于描述在历史预设时长内所述风力发电机在各个风向分别对应的风速和风向频率；

所述第一确定单元，用于根据所述地形数据和所述风资源参数，从所述各个风向中确定目标扇区角度区间，所述目标扇区角度区间为满足预设条件的扇区角度区间；

所述第二获取单元，用于获取所述风力发电机的机舱方位角；

所述控制单元，用于若所述机舱方位角处于所述目标扇区角度区间，控制所述风力发电机降载。

可选的，所述地形数据包括所述风力发电机周围障碍物的类型、所述风力发电机周围障碍物的高度、所述障碍物与所述风力发电机的高程差和所述障碍物与所述风力发电机间的距离中的一种或多种组合。

可选的，所述装置还包括第二确定单元，用于：

根据所述地形数据和所述风资源参数，确定所述目标扇区角度区间对应的控制规则；

所述控制单元，具体用于：

根据所述控制规则控制所述风力发电机降载。

可选的，所述第一确定单元，具体用于：

若所述风资源参数中风速大于第一预设风速且所述风向频率大于第一预设风向频率占比，根据所述风力发电机周围障碍物的距离、高度差以及所述障碍物与所述风力发电机的高程差确定所述目标扇区角度区间对应的控制规则。

可选的，所述目标扇区角度区间为大于或等于扇区角度起始值且小于扇区角度终止值的数值集合。

可选的，所述第一确定单元，具体用于：

根据所述地形数据和所述风资源参数，从各个风向中确定初始扇区角度区间，所述初始扇区角度区间为大于或等于扇区角度起始值且小于扇区角度终止值的数值集合；

将所述扇区角度起始值与滞缓角度之和确定为所述目标扇区角度区间的起始值，将所述扇区角度终止值与所述滞缓角度之差确定为所述目标扇区角度区间的终止值。

可选的，所述控制单元，具体用于：

若所述机舱方位角处于所述目标扇区角度区间，且持续时间大于第一预设期间，控制所述风力发电机降载。

可选的，所述装置还包括恢复单元，用于：

若所述机舱方位角小于或等于所述扇区角度起始值与所述滞缓角度之差，或所述机舱方位角大于所述扇区角度终止值与所述滞缓角度之和，控制所述风力发电机恢复正常运行状态。

可选的，所述装置还包括第三获取单元，用于:

获取所述风力发电机的平均风速；

所述控制单元，具体用于：

根据所述平均风速控制所述风力发电机降载。

可选的，所述控制单元，具体用于：

若所述平均风速处于停机风速区间，控制所述风力发电机停机。

可选的，所述停机风速区间为大于所述停机风速区间起始值且小于所述停机风速区间终止值的数值集合，所述装置还包括恢复单元，用于：

若所述平均风速大于所述停机风速区间终止值与第一风速偏差之和，或者所述平均风速小于所述停机风速起始值与所述第一风速偏差之差，控制所述风力发电机恢复正常运行状态。

可选的，所述控制单元，具体用于：

若所述平均风速处于限功率风速区间，且持续时间大于第二预设期间，控制所述风力发电机以限制功率运行。

可选的，所述限功率风速区间为大于限功率风速区间起始值且小于限功率风速区间终止值的数值集合，所述装置还包括恢复单元，用于：

若所述平均风速大于所述限功率风速区间终止值与第二风速偏差之和，且持续时间大于第三预设期间；或者，所述平均风速小于所述限功率风速区间起始值与所述第二风速偏差之差，且持续时间大于所述第三预设期间，控制所述风力发电机恢复正常运行状态。

可选的，所述控制单元，具体用于：

若所述平均风速处于限桨距角区间，且持续时间大于第四预设期间，限制所述风力发电机的桨距角的变化量。

可选的，所述限桨距角区间为大于限桨距角区间起始值且小于限桨距角区间终止值的数值集合，所述装置还包括恢复单元，用于：

若所述平均风速大于所述限桨距角区间终止值与第三风速偏差之和，且持续时间大于第四时间阈值；或者，所述平均风速小于所述限桨距角区间起始值与所述第三风速偏差之差，且持续时间大于所述第四时间阈值，控制所述风力发电机恢复正常运行状态。

另一方面，本申请提供了一种计算机设备，所述设备包括处理器以及存储器：

所述存储器用于存储程序代码，并将所述程序代码传输给所述处理器；

所述处理器用于根据所述程序代码中的指令执行上述方面所述的方法。

另一方面，本申请提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质用于存储计算机程序，所述计算机程序用于执行上述方面所述的方法。

另一方面，本申请实施例提供了一种计算机程序产品或计算机程序，该计算机程序产品或计算机程序包括计算机指令，该计算机指令存储在计算机可读存储介质中。计算机设备的处理器从计算机可读存储介质读取该计算机指令，处理器执行该计算机指令，使得该计算机设备执行上述方面所述的方法。

本申请上述技术方案的优点在于：

由上述技术方案可知，获取风力发电机所处位置的地形数据和风力发电机的风资源参数。根据地形数据和风资源参数对该风力发电机进行分析，能够从各个风向中确定出存在危险的风向对应的目标扇区角度区间。其中，风资源参数用于描述在历史预设时长内风力发电机在各个风向分别对应的风速和风向频率，从而依据风力发电机所在位置的地貌特征和历史预设时长内各个风向的风速和风向频率，能够预先从各个风向确定出风力发电机存在危险(即满足预设条件)的风向，进而确定存在危险的风向对应的目标扇区角度区间。获取风力发电机的绝对机舱方位角，若绝对机舱方位角处于扇区角度区间内，说明风力发电机正面对危险的风向，为了保证安全运行，控制风力发电机降载，以便通过降载处理降低风力发电机的运行载荷。由此，针对处于不同地形的风力发电机，无需为风力发电机进行硬件改造，而是通过地形数据和风资源参数确定出存在危险的风向对应的目标扇区角度区间，当绝对机舱方位角处于目标扇区角度区间时，控制风力发电机降载，实现了在保证风力发电机安全运行的同时降低了开发成本。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，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它的附图。

图1为本申请提供的一种风力发电机组的控制方法的流程图；

图2为本申请实施例提供的一种风力发电机周围存在障碍物的示意图；

图3为本申请实施例提供的一种风力发电机周围存在障碍物的示意图；

图4为本申请实施例提供的一种降载效果的示意图；

图5为本申请提供的一种风力发电机组的控制装置的示意图；

图6为本申请实施例提供的一种计算机设备的结构图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

下面结合图1，对本申请实施例提供的一种风力发电机组的控制方法进行介绍。参见图1，该图为本申请实施例提供的一种风力发电机组的控制方法的流程图，该方法可以包括S101-S104。

S101：获取风力发电机所处位置的地形数据，以及风力发电机的风资源参数。

其中，风资源参数用于描述在历史时长内风力发电机在各个风向分别对应的风速和风向频率。历史时长是过去的一段时间，如一年。通过历史时长内采集的风资源参数，能够分析出风力发电机所处位置的风力情况。例如，可以根据风资源参数绘制风向玫瑰图，从而直观地反映风力发电机所述的位置的风速和风向。

地形数据是用于描述地物形状和地貌的数据，具体指地表以上分布的固定物体所共同呈现出的高低起伏的各种状态。风力发电机所处位置的地形数据不同，会导致风力发电机所处环境的风力情况不同。

作为一种可能的实现方式，地形数据包括风力发电机周围障碍物的类型、风力发电机周围障碍物的高度、障碍物与风力发电机的高程差，以及障碍物与风力发电机间的距离中的一种或多种组合。下面分别进行说明。

例如，风力发电机周围障碍物的类型可以为山体、树木等，风力发电机周围障碍物的高度可以为山体迎风向坡度，障碍物与风力发电机的高程差可以为上风向山体最高点与机位最高点之差，障碍物与风力发电机间的距离可以为主风向上前面山体最高点与风机位置水平距离等。需要说明的是，本申请实施例对地形数据的具体内容不做具体限定，本领域技术人员可以根据实际需要进行设置。

S102：根据地形数据和风资源参数，从各个风向中确定目标扇区角度区间。

风力发电机一般能够360度进行偏航动作，然后哪一个方向有风就转向那个方向进行风力发电，基于此，可以将360度划分为多个扇区角度区间。例如，可以将360度划分为八个区间，每个扇区角度区间占45度，构成8个扇区角度区间。来自不同扇区角度区间的风可能对应着不同的特点。在获得地形数据和风资源参数后，能够分析出处于该地形数据上的风机在不同扇区角度区间的风向的特点。

其中，目标扇区角度区间为满足预设条件的扇区角度区间，处于目标扇区角度区间的风力发电机存在环境湍流强度或者入流角等参数大于正常数值的危险，或者说，通过分析地形数据和风资源参数，能够确定出风力发电机存在危险的扇区角度区间，即满足预设条件的扇区角度区间，进而将该扇区角度区间确定为目标扇区角度区间。

S103：获取风力发电机的机舱方位角。

需要说明的是，一般通过控制风力发电机的机舱，使得风力发电机面对不同的风向，故通过用于描述风力发电面对哪个风向的机舱方位角来确定风力发电机当前处于哪个扇区角度区间。

作为一种可能的实现方式，可以通过安装在机舱上的传感器获得机舱方位角。

S104：若机舱方位角处于目标扇区角度区间，控制风力发电机降载。

若机舱方位角处于目标扇区角度区间，则说明风力发电机在当前风向的环境湍流强度或者入流角等参数远大于其他风向的参数。若风力发电机组在面对该风向时，还按照与其他风向相同的控制策略对风力发电机进行控制，运行载荷会远远超过该风力发电机的设计载荷，导致该风力发电机组可能会无法安全运行。基于此，可以控制风力发电机降载，从而避免按照原有的设计模式运行的载荷会远远超过该风力发电机的设计载荷，保证风力发电机的安全性。

由上述技术方案可知，获取风力发电机所处位置的地形数据和风力发电机的风资源参数。根据地形数据和风资源参数对该风力发电机进行分析，能够从各个风向中确定出存在危险的风向对应的目标扇区角度区间。其中，风资源参数用于描述在历史预设时长内风力发电机在各个风向分别对应的风速和风向频率，从而依据风力发电机所在位置的地貌特征和历史预设时长内各个风向的风速和风向频率，能够预先从各个风向确定出风力发电机存在危险(即满足预设条件)的风向，进而确定存在危险的风向对应的目标扇区角度区间。获取风力发电机的绝对机舱方位角，若绝对机舱方位角处于扇区角度区间内，说明风力发电机正面对危险的风向，为了保证安全运行，控制风力发电机降载，以便通过降载处理降低风力发电机的运行载荷。由此，针对处于不同地形的风力发电机，无需为风力发电机进行硬件改造，而是通过地形数据和风资源参数确定出存在危险的风向对应的目标扇区角度区间，当绝对机舱方位角处于目标扇区角度区间时，控制风力发电机降载，实现了在保证风力发电机安全运行的同时降低了开发成本。

作为一种可能的实现方式，还可以根据地形数据和风资源参数，确定目标扇区角度区间对应的控制规则，从而根据控制规则控制风力发电机降载。

作为一种可能的实现方式，若风资源参数中风速大于第一预设风速且风向频率大于第一预设风向频率占比，根据风力发电机周围障碍物的距离、高度，以及障碍物与风力发电机的高程差确定目标扇区角度对应的控制规则。

本申请实施例不具体限定第一预设风速、第一预设风向频率占比、距离、高度和高程差，本领域技术人员可以根据风力发电机所处的地形进行设置。

例如，在风资源参数大于8米每秒(第一预设风速)且风向频率大于百分之五(第一预设风向频率占比)，风力发电机与其周围的障碍物间的距离小于1千米的情况下，下面结合图2和图3，根据风力发电机周围障碍物的高度，以及障碍物与风力发电机的高程差的六种组合，确定目标扇区角度对应的六种控制规则为例进行说明。

参见图2，该图为本申请实施例提供的一种风力发电机周围存在障碍物的示意图。在图2中，该障碍物为山体，风力发电机与山体存在高度差，下面通过三种组合对三种控制规则进行说明。

第一种：当风力发电机与其周围的障碍物的高度差(即坡度)在10deg(角度单位)～17deg范围内，高程差在0～20m内时，控制规则为限制风力发电机的功率为当前的60％，运行桨距角3deg。

第二种：当风力发电机与其周围的障碍物的高度差(即坡度)在17deg～30deg范围内，高程差在0～20m范围内时，控制规则为限制风力发电机的功率为当前的40％，运行桨距角5deg。

第三种：当风力发电机与其周围的障碍物的高度差(即坡度)大于30deg范围内或者高程差大于20m时，控制规则为控制风力发电机停机。

参见图3，该图为本申请实施例提供的一种风力发电机周围存在障碍物的示意图。在图3中，该障碍物为次山梁，风力发电机与山体存在高度差，下面通过三种组合对三种控制规则进行说明。

第四种：当风力发电机与其周围的障碍物(如次山梁)的高度差(即坡度)在14deg～20deg范围内，高程差0～-150m时，控制规则为限制风力发电机的功率为当前的60％，运行桨距角3deg。

第五种：当风力发电机与其周围的障碍物(如次山梁)的高度差(即坡度)在20deg～30deg范围内，高程差0～20m范围内时，控制规则为限制风力发电机的功率为当前的40％，运行桨距角5deg。

第六种：当风力发电机与其周围的障碍物(如次山梁)的高度差(即坡度)大于30deg范围内或者高程差大于20m时，控制规则为控制风力发电机停机。

本申请实施例不具体限定确定目标扇区角度区间的方式，下面以两种方式为例进行说明。

第一种：目标扇区角度区间为大于或等于扇区角度起始值且小于扇区角度终止值的数值集合。

第二种：在第一种方式的基础上考虑滞缓角度。其中滞缓角度的作用是为目标扇区角度增加角度余量。由于风力发电机的机舱方位角变化的较为缓慢，有可能一直停留在前述所述的扇区角度起始值，并不存在危险。若此时直接对风力发电机进行降载，可能会导致发电量的损失，故可以在第一种方式的基础上增加滞缓角度，从而在保证风力发电机安全的同时，避免发电量的损失。

具体地，根据地形数据和风资源参数，从各个风向中确定初始扇区角度区间，其中，初始扇区角度区间为大于或等于扇区角度起始值且小于扇区角度终止值的数值集合；将扇区角度起始值与滞缓角度之和确定为目标扇区角度区间的起始值，将扇区角度终止值与滞缓角度之差确定为目标扇区角度区间的终止值，即目标扇区角度区间为大于或等于扇区角度起始值与滞缓角度之和，且小于扇区角度终止值与滞缓角度之差的数值集合。

作为一种可能的实现方式，可以在前述第二种方式的基础上，再增加时间限制，以进一步保证风力发电机不会因为风向乱变而跟着不断变化控制策略，从而影响风力发电机的寿命。具体地，若机舱方位角处于目标扇区角度区间，且持续时间大于第一预设期间，控制风力发电机降载。第一预设期间为一段时间，本申请实施例不具体限定第一预设期间的大小，本领域技术人员可以根据实际需要进行设置。

作为一种可能的实现方式，在对风力发电机进行降载处理后，若机舱方位角小于或等于扇区角度起始值与滞缓角度之差，或机舱方位角大于扇区角度终止值与滞缓角度之和，控制风力发电机恢复正常运行状态。正常运行状态是指，降载处理之前风力发电机的运行状态。例如，若对风力发电机的降载处理是停机，则恢复正常运行状态是指，重启风力发电机。

作为一种可能的实现方式，在对风力发电机进行降载处理后，若机舱方位角小于或等于扇区角度起始值与滞缓角度之差，且持续时间大于第一预设期间，则控制风力发电机恢复正常运行状态。或者，在对风力发电机进行降载处理后，若机舱方位角大于扇区角度终止值与滞缓角度之和，且持续时间大于第一预设期间，则控制风力发电机恢复正常运行状态。

在相关技术中，若机舱方位角处于目标扇区角度区间，则直接令风力发电机停机，该种方式虽然不增加开发成本，但是会损失发电量。基于此，本申请实施例提供了一些降载方式，能够保证风力发电机在复杂地形下的载荷安全问题。具体地，获取风力发电机的平均风速，根据平均风速控制风力发电机降载。其中，风力发电机的平均风速是根据机舱风速信息确定的，机舱风速信息可以根据传感器获得。从而当检测到机舱方位角处于目标扇区角度区间时，不再是全部执行停机策略，而是根据平均风速控制风力发电机降载，从而在保证风力发电机安全的同时，降低发电量的损失。

本申请实施例不具体限定根据平均风速控制风力发电机降载的策略，下面以三种方式为例进行说明。

第一种：停机处理。

作为一种可能的实现方式，若平均风速处于停机风速区间，控制风力发电机停机。其中，停机风速区间为大于停机风速区间起始值且小于停机风速区间终止值的数值集合，

例如，当十分钟平均风速小于停机风速区间终止值，并且十分钟平均风速大于停机风速区间起始值，则控制风力发电机停机。

作为一种可能的实现方式，在停机之后，若平均风速大于停机风速区间终止值与第一风速偏差之和，或者平均风速小于停机风速起始值与第一风速偏差之差，控制风力发电机恢复正常运行状态，即风力发电机停机之前的运行状态。

由此，通过让风力发电机快速进入停机风速区间(即进入停机风速区间不考虑第一风速偏差)，缓慢退出停机风速区间(即退出停机风速区间需要考虑第一风速偏差)，能够进一步保证风力发电机的安全性。

第二种：限功率处理。

作为一种可能的实现方式，若平均风速处于限功率风速区间，控制风力发电机以限制功率运行。其中，限功率风速区间为大于限功率风速区间起始值且小于限功率风速区间终止值的数值集合。

进一步的，若平均风速处于限功率风速区间，且持续时间大于第二预设期间，控制风力发电机以限制功率运行。其中，第二预设期间为一段时间，从而通过第二预设期间的限定避免由于风速的快速变化导致的控制规则不断变化，从而影响风力发电机寿命的问题。限制功率运行可以为限制风力发电机的功率为当前的40％等，本申请实施例对此不做具体限定。

例如，当十分钟平均风速小于限功率风速区间终止值，并且十分钟平均风速大于限功率风速区间起始值，且持续时间大于第二预设期间，风力发电机以限制功率运行。

作为一种可能的实现方式，在风力发电机以限功率运行之后，若平均风速大于限功率风速区间终止值与第二风速偏差之和，且持续时间大于第三预设期间；或者，平均风速小于限功率风速区间起始值与第二风速偏差之差，且持续时间大于第三预设期间，控制风力发电机恢复正常运行状态。其中，第三预设期间为一段时间。

例如，当十分钟平均风速大于限功率风速区间终止值与第二风速偏差之和，或者十分钟平均风速小于限功率风速区间起始值与第二风速偏差之差，开始计时，若持续时间大于第三预设期间，则控制风力发电机恢复正常运行状态，即限功率运行之前的运行状态。

由此，通过让风力发电机快速进入限功率风速区间(即进入停机风速区间不考虑第二风速偏差)，缓慢退出限功率风速区间(即退出停机风速区间需要考虑第二风速偏差)，能够进一步保证风力发电机的安全性。

第三种：限桨距角处理。

作为一种可能的实现方式，若平均风速处于限桨距角区间，且持续时间大于第四预设期间，限制风力发电机的桨距角的调整范围。其中，限桨距角区间为大于限桨距角区间起始值且小于限桨距角区间终止值的数值集合。

进一步的，若平均风速处于限桨距角区间，且持续时间大于第四预设期间，限制风力发电机的桨距角的变化量。其中，第四预设期间为一段时间，从而通过第四预设期间的限定避免由于风速的快速变化导致的控制规则不断变化，从而影响风力发电机寿命的问题。限制风力发电机的桨距角的变化量可以为运行桨距角5deg等，本申请实施例对此不做具体限定。

例如，当十分钟平均风速小于限桨距角区间终止值，并且十分钟平均风速大于限桨距角区间起始值，开始计时，若持续时间大于第四预设期间，限制风力发电机的桨距角的变化量。

作为一种可能的实现方式，在限制风力发电机的桨距角的变化量之后，若平均风速大于限桨距角区间终止值与第三风速偏差之和，且持续时间大于第四预设期间；或者，平均风速小于限桨距角区间起始值与第三风速偏差之差，且持续时间大于第四预设期间，控制风力发电机恢复正常运行状态，即限功率运行之前的运行状态。其中，第三预设期间为一段时间。

由此，通过让风力发电机快速进入限桨距角区间(即进入停机风速区间不考虑第三风速偏差)，缓慢退出限桨距角区间(即退出停机风速区间需要考虑第三风速偏差)，能够进一步保证风力发电机的安全性。

作为一种可能的实现方式，还可以组合使用限功率和限桨距角的方案。例如，建立风力发电机以限制功率运行和限制风力发电机的桨距角的变化量的关联关系，若平均风速处于限功率风速区间，且持续时间大于第二预设期间，控制风力发电机以限制功率运行，且限制风力发电机的桨距角的变化量。

例如，利用前述六种控制规则在现场进行了实测载荷，对比复杂地形降载前后的载荷水平，机组叶片襟翼(flapwise)方向的载荷使用后降低了31.47％。参见图4，该图为本申请实施例提供的一种降载效果的示意图。在图4中，实线曲线是不限功率得到的测试值，虚线曲线是通过本申请实施例进行限功率的测试值，具体还可以参见表1。

表1

本申请实施例除了提供的风力发电机组的控制方法外，还提供了风力发电机组的控制装置，如图5所示，所述装置包括：第一获取单元501、第一确定单元502、第二获取单元503和控制单元504；

所述第一获取单元501，用于获取风力发电机所处位置的地形数据，以及所述风力发电机的风资源参数，所述风资源参数用于描述在历史预设时长内所述风力发电机在各个风向分别对应的风速和风向频率；

所述第一确定单元502，用于根据所述地形数据和所述风资源参数，从所述各个风向中确定目标扇区角度区间，所述目标扇区角度区间为满足预设条件的扇区角度区间；

所述第二获取单元503，用于获取所述风力发电机的机舱方位角；

所述控制单元504，用于若所述机舱方位角处于所述目标扇区角度区间，控制所述风力发电机降载。

作为一种可能的实现方式，所述地形数据包括所述风力发电机周围障碍物的类型、所述风力发电机周围障碍物的高度、所述障碍物与所述风力发电机的高程差和所述障碍物与所述风力发电机间的距离中的一种或多种组合。

作为一种可能的实现方式，所述装置还包括第二确定单元，用于：

根据所述地形数据和所述风资源参数，确定所述目标扇区角度区间对应的控制规则；

所述控制单元504，具体用于：

根据所述控制规则控制所述风力发电机降载。

作为一种可能的实现方式，所述第一确定单元502，具体用于：

若所述风资源参数中风速大于第一预设风速且所述风向频率大于第一预设风向频率占比，根据所述风力发电机周围障碍物的距离、高度差以及所述障碍物与所述风力发电机的高程差确定所述目标扇区角度区间对应的控制规则。

作为一种可能的实现方式，所述目标扇区角度区间为大于或等于扇区角度起始值且小于扇区角度终止值的数值集合。

作为一种可能的实现方式，所述第一确定单元502，具体用于：

根据所述地形数据和所述风资源参数，从各个风向中确定初始扇区角度区间，所述初始扇区角度区间为大于或等于扇区角度起始值且小于扇区角度终止值的数值集合；

将所述扇区角度起始值与滞缓角度之和确定为所述目标扇区角度区间的起始值，将所述扇区角度终止值与所述滞缓角度之差确定为所述目标扇区角度区间的终止值。

作为一种可能的实现方式，所述控制单元504，具体用于：

若所述机舱方位角处于所述目标扇区角度区间，且持续时间大于第一预设期间，控制所述风力发电机降载。

作为一种可能的实现方式，所述装置还包括恢复单元，用于：

若所述机舱方位角小于或等于所述扇区角度起始值与所述滞缓角度之差，或所述机舱方位角大于所述扇区角度终止值与所述滞缓角度之和，控制所述风力发电机恢复正常运行状态。

作为一种可能的实现方式，所述装置还包括第三获取单元，用于:

获取所述风力发电机的平均风速；

所述控制单元504，具体用于：

根据所述平均风速控制所述风力发电机降载。

作为一种可能的实现方式，所述控制单元504，具体用于：

若所述平均风速处于停机风速区间，控制所述风力发电机停机。

作为一种可能的实现方式，所述停机风速区间为大于所述停机风速区间起始值且小于所述停机风速区间终止值的数值集合，所述装置还包括恢复单元，用于：

若所述平均风速大于所述停机风速区间终止值与第一风速偏差之和，或者所述平均风速小于所述停机风速起始值与所述第一风速偏差之差，控制所述风力发电机恢复正常运行状态。

作为一种可能的实现方式，所述控制单元504，具体用于：

若所述平均风速处于限功率风速区间，且持续时间大于第二预设期间，控制所述风力发电机以限制功率运行。

作为一种可能的实现方式，所述限功率风速区间为大于限功率风速区间起始值且小于限功率风速区间终止值的数值集合，所述装置还包括恢复单元，用于：

若所述平均风速大于所述限功率风速区间终止值与第二风速偏差之和，且持续时间大于第三预设期间；或者，所述平均风速小于所述限功率风速区间起始值与所述第二风速偏差之差，且持续时间大于所述第三预设期间，控制所述风力发电机恢复正常运行状态。

作为一种可能的实现方式，所述控制单元504，具体用于：

若所述平均风速处于限桨距角区间，且持续时间大于第四预设期间，限制所述风力发电机的桨距角的变化量。

作为一种可能的实现方式，所述限桨距角区间为大于限桨距角区间起始值且小于限桨距角区间终止值的数值集合，所述装置还包括恢复单元，用于：

若所述平均风速大于所述限桨距角区间终止值与第三风速偏差之和，且持续时间大于第四时间阈值；或者，所述平均风速小于所述限桨距角区间起始值与所述第三风速偏差之差，且持续时间大于所述第四时间阈值，控制所述风力发电机恢复正常运行状态。

由上述技术方案可知，获取风力发电机所处位置的地形数据和风力发电机的风资源参数。根据地形数据和风资源参数对该风力发电机进行分析，能够从各个风向中确定出存在危险的风向对应的目标扇区角度区间。其中，风资源参数用于描述在历史预设时长内风力发电机在各个风向分别对应的风速和风向频率，从而依据风力发电机所在位置的地貌特征和历史预设时长内各个风向的风速和风向频率，能够预先从各个风向确定出风力发电机存在危险(即满足预设条件)的风向，进而确定存在危险的风向对应的目标扇区角度区间。获取风力发电机的绝对机舱方位角，若绝对机舱方位角处于扇区角度区间内，说明风力发电机正面对危险的风向，为了保证安全运行，控制风力发电机降载，以便通过降载处理降低风力发电机的运行载荷。由此，针对处于不同地形的风力发电机，无需为风力发电机进行硬件改造，而是通过地形数据和风资源参数确定出存在危险的风向对应的目标扇区角度区间，当绝对机舱方位角处于目标扇区角度区间时，控制风力发电机降载，实现了在保证风力发电机安全运行的同时降低了开发成本。

本申请实施例还提供了一种计算机设备，参见图6，该图示出了本申请实施例提供的一种计算机设备的结构图，如图6所示，所述设备包括处理器610以及存储器620：

所述存储器610用于存储程序代码，并将所述程序代码传输给所述处理器；

所述处理器620用于根据所述程序代码中的指令执行上述实施例提供的任一种风力发电机组的控制方法。

本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质用于存储计算机程序，所述计算机程序于执行上述实施例提供的任一种风力发电机组的控制方法。

本申请实施例还提供了一种计算机程序产品或计算机程序，该计算机程序产品或计算机程序包括计算机指令，该计算机指令存储在计算机可读存储介质中。计算机设备的处理器从计算机可读存储介质读取该计算机指令，处理器执行该计算机指令，使得该计算机设备执行上述方面的各种可选实现方式中提供的风力发电机组的控制方法。

需要说明的是，本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统或装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

应当理解，在本申请中，“至少一个(项)”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，用于描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，“A和/或B”可以表示：只存在A，只存在B以及同时存在A和B三种情况，其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，a，b或c中的至少一项(个)，可以表示：a，b，c，“a和b”，“a和c”，“b和c”，或“a和b和c”，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。

还需要说明的是，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“包括一个……”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。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (18)

1.一种风力发电机组的控制方法，其特征在于，所述方法包括：

获取风力发电机所处位置的地形数据，以及所述风力发电机的风资源参数，所述风资源参数用于描述在历史预设时长内所述风力发电机在各个风向分别对应的风速和风向频率；

根据所述地形数据和所述风资源参数，从所述各个风向中确定目标扇区角度区间，所述目标扇区角度区间为满足预设条件的扇区角度区间；

获取所述风力发电机的机舱方位角；

若所述机舱方位角处于所述目标扇区角度区间，控制所述风力发电机降载。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述地形数据包括所述风力发电机周围障碍物的类型、所述风力发电机周围障碍物的高度、所述障碍物与所述风力发电机的高程差和所述障碍物与所述风力发电机间的距离中的一种或多种组合。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

根据所述地形数据和所述风资源参数，确定所述目标扇区角度区间对应的控制规则；

所述控制所述风力发电机降载，包括：

根据所述控制规则控制所述风力发电机降载。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述地形数据和所述风资源参数，从所述各个风向中确定目标扇区角度区间，包括：

若所述风资源参数中风速大于第一预设风速且所述风向频率大于第一预设风向频率占比，根据所述风力发电机周围障碍物的距离、高度差以及所述障碍物与所述风力发电机的高程差确定所述目标扇区角度区间对应的控制规则。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述目标扇区角度区间为大于或等于扇区角度起始值且小于扇区角度终止值的数值集合。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述地形数据和所述风资源参数，从所述各个风向中确定目标扇区角度区间，包括：

根据所述地形数据和所述风资源参数，从各个风向中确定初始扇区角度区间，所述初始扇区角度区间为大于或等于扇区角度起始值且小于扇区角度终止值的数值集合；

将所述扇区角度起始值与滞缓角度之和确定为所述目标扇区角度区间的起始值，将所述扇区角度终止值与所述滞缓角度之差确定为所述目标扇区角度区间的终止值。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述若所述机舱方位角处于所述目标扇区角度区间，控制所述风力发电机降载，包括：

若所述机舱方位角处于所述目标扇区角度区间，且持续时间大于第一预设期间，控制所述风力发电机降载。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

若所述机舱方位角小于或等于所述扇区角度起始值与所述滞缓角度之差，或所述机舱方位角大于所述扇区角度终止值与所述滞缓角度之和，控制所述风力发电机恢复正常运行状态。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

获取所述风力发电机的平均风速；

所述控制所述风力发电机降载，包括：

根据所述平均风速控制所述风力发电机降载。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述根据所述平均风速控制所述风力发电机降载，包括：

若所述平均风速处于停机风速区间，控制所述风力发电机停机。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述停机风速区间为大于所述停机风速区间起始值且小于所述停机风速区间终止值的数值集合，所述方法还包括：

若所述平均风速大于所述停机风速区间终止值与第一风速偏差之和，或者所述平均风速小于所述停机风速起始值与所述第一风速偏差之差，控制所述风力发电机恢复正常运行状态。

12.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述根据所述平均风速控制所述风力发电机降载，包括：

若所述平均风速处于限功率风速区间，且持续时间大于第二预设期间，控制所述风力发电机以限制功率运行。

13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述限功率风速区间为大于限功率风速区间起始值且小于限功率风速区间终止值的数值集合，所述方法还包括：

若所述平均风速大于所述限功率风速区间终止值与第二风速偏差之和，且持续时间大于第三预设期间；或者，所述平均风速小于所述限功率风速区间起始值与所述第二风速偏差之差，且持续时间大于所述第三预设期间，控制所述风力发电机恢复正常运行状态。

14.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述根据所述平均风速控制所述风力发电机降载，包括：

若所述平均风速处于限桨距角区间，且持续时间大于第四预设期间，限制所述风力发电机的桨距角的变化量。

15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述限桨距角区间为大于限桨距角区间起始值且小于限桨距角区间终止值的数值集合，所述方法还包括：

若所述平均风速大于所述限桨距角区间终止值与第三风速偏差之和，且持续时间大于第四时间阈值；或者，所述平均风速小于所述限桨距角区间起始值与所述第三风速偏差之差，且持续时间大于所述第四时间阈值，控制所述风力发电机恢复正常运行状态。

16.一种风力发电机组的降载控制装置，其特征在于，所述装置包括：第一获取单元、第一确定单元、第二获取单元和控制单元；

所述第一获取单元，用于获取风力发电机所处位置的地形数据，以及所述风力发电机的风资源参数，所述风资源参数用于描述在历史预设时长内所述风力发电机在各个风向分别对应的风速和风向频率；

所述第一确定单元，用于根据所述地形数据和所述风资源参数，从所述各个风向中确定目标扇区角度区间，所述目标扇区角度区间为满足预设条件的扇区角度区间；

所述第二获取单元，用于获取所述风力发电机的机舱方位角；

所述控制单元，用于若所述机舱方位角处于所述目标扇区角度区间，控制所述风力发电机降载。

17.一种风力发电机组的降载控制设备，其特征在于，所述设备包括处理器以及存储器：

所述存储器用于存储程序代码，并将所述程序代码传输给所述处理器；

所述处理器用于根据所述程序代码中的指令执行权利要求1-15任意一项所述的方法。

18.一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用于存储计算机程序，所述计算机程序用于执行权利要求1-15任意一项所述的方法。