CN117722315A - 风力发电机组的运行控制方法及装置 - Google Patents

Abstract

公开了一种风力发电机组的运行控制方法及装置，所述运行控制方法包括：获取风力发电机组所处环境的气象预报数据；基于气象预报数据，预测风力发电机组的覆冰情况；基于覆冰情况，控制风力发电机组的运行。

Description

风力发电机组的运行控制方法及装置

技术领域

本公开总体说来涉及风力发电技术领域，更具体地讲，涉及风力发电机组的运行控制方法及装置。

背景技术

目前，业界对风力发电机组冰冻状态的监测能力比较有限，一般只能通过发电功率偏离风速功率曲线的程度，来间接分析风力发电机组的覆冰累积情况。这说明，目前对于风力发电机组的覆冰情况只有事后感知的能力，不能提前预知覆冰累积情况。因此，目前对于风力发电机组的覆冰情况的应对措施都有滞后性，只有在风力发电机组的覆冰累积一定厚度之后才能采取动作，无论是安全保障还是经济效益保障方面都有限制。

发明内容

本公开的实施例提供一种风力发电机组的运行控制方法及装置，能够有效解决现有技术中风力发电机组覆冰情况的应对措施都存在滞后性的问题。

在一个总的方面，提供一种风力发电机组的运行控制方法，包括：获取风力发电机组所处环境的气象预报数据；基于气象预报数据，预测风力发电机组的覆冰情况；基于覆冰情况，控制风力发电机组的运行。

可选地，基于气象预报数据，预测风力发电机组的覆冰情况，包括：基于气象预报数据，获取大气液态水含量和大气液态水平均半径；基于大气液态水含量和大气液态水平均半径，预测风力发电机组的覆冰情况。

可选地，覆冰情况包括覆冰累积速度，其中，基于覆冰情况，控制风力发电机组的运行，包括：确定覆冰累积速度所在的速度区间；将风力发电机组的加热装置的功率调整为与速度区间对应的功率；和/或，确定覆冰累积速度所在的速度区间和速度区间对应的风力发电机组发生冰冻事件的概率；响应于概率大于预设阈值，减小风力发电机组的桨距角。

可选地，覆冰情况包括覆冰构型，其中，基于覆冰情况，控制风力发电机组的运行，包括：基于覆冰构型确定风力发电机组的叶片上覆冰厚度超过预定厚度值的面积；响应于面积处于预设面积区间内，将风力发电机组的加热装置的功率调整为与预设面积区间对应的功率。

可选地，覆冰情况包括覆冰累积速度和覆冰构型，其中，基于覆冰情况，控制风力发电机组的运行，包括：确定覆冰累积速度所在的速度区间，并确定风力发电机组的加热装置的与速度区间对应的第一功率；基于覆冰构型确定风力发电机组的叶片上覆冰厚度超过预定厚度值的面积，并响应于面积处于预设面积区间内，在第一功率的基础上增加预设功率，得到第二功率；将风力发电机组的加热装置的功率调整为第二功率。

可选地，覆冰情况包括覆冰累积速度和覆冰构型，其中，基于覆冰情况，控制风力发电机组的运行，包括：确定覆冰累积速度所在的速度区间，并确定速度区间内风力发电机组发生冰冻事件的第一概率；基于覆冰构型确定风力发电机组的叶片上覆冰厚度超过预定厚度值的面积，并响应于面积处于预设面积区间内，在第一概率的基础上增加预设概率，得到第二概率；响应于第二概率大于预设阈值，减小风力发电机组的桨距角。

可选地，覆冰情况包括风力发电机组冰冻停机情况，其中，基于覆冰情况，控制风力发电机组的运行，包括：确定风力发电机组冰冻停机；基于气象预报数据，确定冰冻结束时间；在冰冻结束时间之前，关闭风力发电机组的启停机流程；在冰冻结束时间，开启风力发电机组的启停机流程。

可选地，上述方法还包括：在冰冻结束时间之前的预定时间段内，以预设功率启动风力发电机组的加热装置。

可选地，基于气象预报数据，预测风力发电机组的覆冰情况，包括：获取风力发电机组所处环境的气象观测数据；基于气象预报数据和气象观测数据，预测风力发电机组的覆冰情况。

在另一总的方面，提供了一种风力发电机组的运行控制装置，包括：获取单元，被配置为获取风力发电机组所处环境的气象预报数据；预测单元，被配置为基于气象预报数据，预测风力发电机组的覆冰情况；控制单元，被配置为基于覆冰情况，控制风力发电机组的运行。

可选地，控制单元，还被配置为基于气象预报数据，获取大气液态水含量和大气液态水平均半径；基于大气液态水含量和大气液态水平均半径，预测风力发电机组的覆冰情况。

可选地，覆冰情况包括覆冰累积速度，其中，控制单元，还被配置为确定覆冰累积速度所在的速度区间；将风力发电机组的加热装置的功率调整为与速度区间对应的功率；和/或，确定覆冰累积速度所在的速度区间和速度区间对应的风力发电机组发生冰冻事件的概率；响应于概率大于预设阈值，减小风力发电机组的桨距角。

可选地，覆冰情况包括覆冰构型，其中，控制单元，还被配置为基于覆冰构型确定风力发电机组的叶片上覆冰厚度超过预定厚度值的面积；响应于面积处于预设面积区间内，将风力发电机组的加热装置的功率调整为与预设面积区间对应的功率。

可选地，覆冰情况包括覆冰累积速度和覆冰构型，其中，控制单元，还被配置为确定覆冰累积速度所在的速度区间，并确定风力发电机组的加热装置的与速度区间对应的第一功率；基于覆冰构型确定风力发电机组的叶片上覆冰厚度超过预定厚度值的面积，并响应于面积处于预设面积区间内，在第一功率的基础上增加预设功率，得到第二功率；将风力发电机组的加热装置的功率调整为第二功率。

可选地，覆冰情况包括覆冰累积速度和覆冰构型，其中，控制单元，还被配置为确定覆冰累积速度所在的速度区间，并确定速度区间内风力发电机组发生冰冻事件的第一概率；基于覆冰构型确定风力发电机组的叶片上覆冰厚度超过预定厚度值的面积，并响应于面积处于预设面积区间内，在第一概率的基础上增加预设概率，得到第二概率；响应于第二概率大于预设阈值，减小风力发电机组的桨距角。

可选地，覆冰情况包括风力发电机组冰冻停机情况，其中，控制单元，还被配置为确定风力发电机组冰冻停机；基于气象预报数据，确定冰冻结束时间；在冰冻结束时间之前，关闭风力发电机组的启停机流程；在冰冻结束时间，开启风力发电机组的启停机流程。

可选地，控制单元，还被配置为在冰冻结束时间之前的预定时间段内，以预设功率启动风力发电机组的加热装置。

可选地，预测单元，还被配置为获取风力发电机组所处环境的气象观测数据；基于气象预报数据和气象观测数据，预测风力发电机组的覆冰情况。

在另一总的方面，提供了一种存储指令的计算机可读存储介质，其中，当指令被至少一个计算装置运行时，促使至少一个计算装置执行如上述任一风力发电机组的运行控制方法。

在另一总的方面，提供了一种包括至少一个计算装置和至少一个存储指令的存储装置的系统，其中，指令在被至少一个计算装置运行时，促使至少一个计算装置执行如上述任一风力发电机组的运行控制方法。

在另一总的方面，提供了一种风力发电机组，包括如上述的风力发电机组的运行控制装置。

根据本公开的实施例的风力发电机组的运行控制方法及装置，引入气象预报数据，使得可以预测风力发电机组的覆冰情况，基于预测的覆冰情况控制风力发电机组的运行，从而可以精准地预估风力发电机组的覆冰情况，并提前给出相应的运行控制策略，缩短风力发电机组结冰时长，降低冰冻对于场站经济效益的影响。因此，通过本公开，解决了相关技术中风力发电机组覆冰情况的应对措施都存在滞后性的问题，提高了风力发电机组的安全保证和经济效益保障。

将在接下来的描述中部分阐述本公开总体构思另外的方面和/或优点，还有一部分通过描述将是清楚的，或者可以经过本公开总体构思的实施而得知。

附图说明

通过下面结合示出实施例的附图进行的描述，本公开的实施例的上述和其他目的和特点将会变得更加清楚，其中：

图1是示出本公开的实施例的风力发电机组的运行控制方法的流程图；

图2是示出本公开的风力发电机组的运行控制方法的流程架构图；

图3是示出本公开的风力发电机组的运行控制装置的框图。

具体实施方式

提供下面的具体实施方式以帮助读者获得对在此描述的方法、设备和/或系统的全面理解。然而，在理解本申请的公开之后，在此描述的方法、设备和/或系统的各种改变、修改和等同物将是清楚的。例如，在此描述的操作的顺序仅是示例，并且不限于在此阐述的那些顺序，而是除了必须以特定的顺序发生的操作之外，可如在理解本申请的公开之后将是清楚的那样被改变。此外，为了更加清楚和简明，本领域已知的特征的描述可被省略。

在此描述的特征可以以不同的形式来实现，而不应被解释为限于在此描述的示例。相反，已提供在此描述的示例，以仅示出实现在此描述的方法、设备和/或系统的许多可行方式中的一些可行方式，所述许多可行方式在理解本申请的公开之后将是清楚的。

如在此使用的，术语“和/或”包括相关联的所列项中的任何一个以及任何两个或更多个的任何组合。

尽管在此可使用诸如“第一”、“第二”和“第三”的术语来描述各种构件、组件、区域、层或部分，但是这些构件、组件、区域、层或部分不应被这些术语所限制。相反，这些术语仅用于将一个构件、组件、区域、层或部分与另一构件、组件、区域、层或部分进行区分。因此，在不脱离示例的教导的情况下，在此描述的示例中所称的第一构件、第一组件、第一区域、第一层或第一部分也可被称为第二构件、第二组件、第二区域、第二层或第二部分。

在说明书中，当元件(诸如，层、区域或基底)被描述为“在”另一元件上、“连接到”或“结合到”另一元件时，该元件可直接“在”另一元件上、直接“连接到”或“结合到”另一元件，或者可存在介于其间的一个或多个其他元件。相反，当元件被描述为“直接在”另一元件上、“直接连接到”或“直接结合到”另一元件时，可不存在介于其间的其他元件。

在此使用的术语仅用于描述各种示例，并不将用于限制公开。除非上下文另外清楚地指示，否则单数形式也意在包括复数形式。术语“包含”、“包括”和“具有”说明存在叙述的特征、数量、操作、构件、元件和/或它们的组合，但不排除存在或添加一个或多个其他特征、数量、操作、构件、元件和/或它们的组合。

除非另有定义，否则在此使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与由本公开所属领域的普通技术人员在理解本公开之后通常理解的含义相同的含义。除非在此明确地如此定义，否则术语(诸如，在通用词典中定义的术语)应被解释为具有与它们在相关领域的上下文和本公开中的含义一致的含义，并且不应被理想化或过于形式化地解释。

此外，在示例的描述中，当认为公知的相关结构或功能的详细描述将引起对本公开的模糊解释时，将省略这样的详细描述。

本公开提供了一种风力发电机组的运行控制方法及装置，可以解决上述问题，本公开的风力发电机组的运行控制方法可以应用在服务器上，也可以应用在单个风力发电机的控制器上，还可以应用在风电场的总控制器上，对此本公开并不进行限定，服务器与风力发电机组可以通过无线连接也可以通过有线连接，此处不做限定。上述服务器可以是一个服务器，也可以是若干个服务器组成的服务器集群，还可以是云计算平台或虚拟化中心，下面以服务器为例进行说明。

服务器获取风力发电机组所处环境的气象预报数据，再基于气象预报数据，预测风力发电机组的覆冰情况，然后基于覆冰情况，控制风力发电机组的运行，从而可以精准地预估风力发电机组的覆冰情况，并提前给出相应的运行控制策略，缩短风力发电机组结冰时长，降低冰冻对于场站经济效益的影响。

下面结合附图对本公开的风力发电机组的运行控制方法及装置进行详细描述。

本公开提出了一种风力发电机组的运行控制方法，图1是示出本公开的实施例的风力发电机组的运行控制方法的流程图。参照图1，所述风力发电机组的运行控制方法包括以下步骤：

在步骤S101中，获取风力发电机组所处环境的气象预报数据。本步骤中的气象预报数据可以包括未来数小时至数天内场站或附近区域的温度、气压、湿度、风速、降水等，既可以包括气象预报量本身，也可以包括气象预报量处理后的变量，本公开对此并不进行限定。获取气象预报数据的方式可以是通过查看气象预报，对此本公开并不进行限定。

在步骤S102中，基于气象预报数据，预测风力发电机组的覆冰情况。在本步骤中通过气象预报数据预测出风力发电机组的覆冰情况，从而可以提前知晓风力发电机组发生覆冰的情况，进而可以提前控制风力发电机组的运行，降低冰冻对风力发电机组的影响。上述覆冰情况可以是覆冰累积速度，可以是覆冰构型，还可以是其他覆冰情况，对此本公开并不进行限定。对于预测覆冰情况的过程后面会进行详细论述，此处不展开论述。

根据本公开的实施例，基于气象预报数据，预测风力发电机组的覆冰情况，可以包括：基于气象预报数据，获取大气液态水含量和大气液态水平均半径；基于大气液态水含量和大气液态水平均半径，预测风力发电机组的覆冰情况。在本实施例中，大气液态水含量是指大气中以液态形式存在的水滴的总水量，大气液态水平均半径是指大气中液态水滴半径的平均值。根据本实施例，由于大气液态水含量和大气液态水平均半径与覆冰情况密切相关，从而基于大气液态水含量和大气液态水平均半径可以确定出相对准确的覆冰情况，进而可以得到更准确的运行控制策略。

例如，以覆冰情况为覆冰累积速度为例，覆冰累积速度与风速、大气液态水含量、大气液态水平均半径关系如下：

M″＝E·LWC·U

这里，M″为覆冰累积速率，LWC为大气液态水含量，U为风速，E为液态水收集效率：

这里，St为斯托克斯系数，MVD为大气液态水平均直径，ρ_w为水的密度；d_c为模型圆柱直径，μ_a为大气动力黏度。

因此，LWC、MVD、U对于覆冰积累速度有较大影响，本实施例在获取相应气象预报数据后，可以利用气象预报数据中的温度、压力、湿度、风速、降水、能见度等预报量估算大气液态水含量、大气液态水平均半径等，进而估算覆冰累积速度来作为覆冰情况。

对于大气液态水含量，其与大气消光系数成正比，即大气消光系数k_ext∝LWC，而大气能见度与大气消光系数成反比，因此，在理想情况下，对于近饱和大气，可以利用大气能见度来估测大气液态水含量。此外，大气液态水含量也可以通过预报数据和/或观测数据，结合全息摄像等方法来观测，对此本公开并不进行限定。再有，一定时间段内大气液态水含量可以连续数据，也可以是离散数据，对此本公开并不进行限定。

对于大气液态水平均半径，也可以通过预报数据和/或观测数据，结合全息摄像等方法来观测，对此本公开也不进行限定。再有，一定时间段内大气液态水平均半径可以连续数据，也可以是离散数据，对此本公开并不进行限定。

需要说明的是，上述覆冰情况并不局限于覆冰累积速度，还可以是覆冰构型，即风力发电机组的叶片上各区域的覆冰厚度情况，当覆冰情况为覆冰构型时，可以通过数值模拟实现，即将大气液态水含量、大气液态水平均半径等输入模型，来得到覆冰构型。当然，上述覆冰累积速度也可以基于相应的模型得到，对此本公开也不进行限定。如此基于得到覆冰累积速度、覆冰构型等可以指导后续风力发电机组的冰冻期运行策略。

根据本公开的实施例，基于气象预报数据，预测风力发电机组的覆冰情况，可以包括：获取风力发电机组所处环境的气象观测数据；基于气象预报数据和气象观测数据，预测风力发电机组的覆冰情况。根据本实施例，增加观测到的实时数据，即气象观测数据，与气象预报数据一起预测覆冰情况，可以增加覆冰情况的预测准确度。

例如，在风电场防冰程序运行过程中，可以同时获取现场观测数据，即上述实施例中的气象观测数据，气象观测数据可以包括：温度、气压、湿度、风速等传统气象观测数据，还可以包括：雷达数据、云雾液态水含量、大气液态水平均直径观测数据，对此本公开并不进行限定。

仍以覆冰情况为覆冰累积速度为例，本实施例在获取相应气象预报数据和气象观测数据后，可以利用温度、压力、湿度、风速、降水、能见度等预报量和观测量估算出预报量对应的大气液态水含量、大气液态水平均半径等和观测量对应的大气液态水含量、大气液态水平均半径等，然后取观测量和预报量对应的大气液态水含量的平均值、大气液态水平均半径的平均值，或者按用户需要以预报量或观测量对应的大气液态水含量、大气液态水平均半径为准，进而基于获取的最终的大气液态水含量、大气液态水平均半径估算覆冰累积速度来作为覆冰情况。当然也可以利用温度、压力、湿度、风速、降水、能见度等预报量和观测量，直接估算覆冰情况，对此本公开并不进行限定。

在步骤S103中，基于覆冰情况，控制风力发电机组的运行。在本步骤中，控制风力发电机组的运行可以是控制风力发电机组的加热装置的运行，也可以是控制风力发电机组的桨距角，还可以是控制风力发电机组的启停机流程，实现控制风力发电机组的功率的策略，当然还可以是其他可能的风力发电机组的冰冻期运行控制策略，本公开对此并不进行限定。

覆冰情况可以包括多种，如覆冰累积速度、覆冰构型等，下面从不同种类的覆冰情况，说明控制风力发电机组的运行的方式：

根据本公开的实施例，覆冰情况包括覆冰累积速度，其中，基于覆冰情况，控制风力发电机组的运行，可以包括：确定覆冰累积速度所在的速度区间；将风力发电机组的加热装置的功率调整为与速度区间对应的功率；和/或，确定覆冰累积速度所在的速度区间和速度区间对应的风力发电机组发生冰冻事件的概率；响应于概率大于预设阈值，减小风力发电机组的桨距角。根据本实施例，通过覆冰累积速度所在的速度区间采用相应的加热功率，从而可以利用尽可能少的能量消耗，尽可能延长叶片表面无冰状态保持时间，以及根据覆冰累积速度所在速度区间对应的发生冰冻的概率，调整桨距角来控制风力发电机组的功率，从而降低风力发电机组的承受载荷。

例如，在结冰初期，可以通过适时调整加热装置的加热启动时间，本实施例是加热装置启动后，控制加热装置的加热功率的方案，具体地，可以设置覆冰累积速度的多个速度区间，每个速度区间对应自己的加热功率，当覆冰累积速度位于一个速度区间内时，则加热装置的加热功率则采用与该速度区间对应的加热功率。当然，也可以直接利用测温度、湿度、风速状态的预报量和/或观测量，适当调整电加热装置的加热功率，并不一定要估算出覆冰累积速度或大气液态水含量、大气液态水平均半径，对此本公开并不进行限定。需要说明的是，上述加热装置可以安装在风力发电机组的叶片上，尤其是叶片前缘，旨在融化叶片表面水层，在叶片表面形成一层液态水层，从而避免冰在叶片表面附着、以及加速叶片表面冰层的剥离。

又例如，并不是所有的风力发电机组都会配备加热装置，如果没有配备加热装置的时候，此时当风力发电机组在低温环境运行时事件时，往往要实施监测风力发电机组的数据采集与监视控制(Supervisory Control And Data Acquisition，缩写为SCADA)系统数据来分析功率状况，在识别到降功率运行事件(如发生冰冻事件)后，风力发电机组会进入降功率或停机保护程序，然而，目前控制系统只依赖风力发电机组的SCADA系统数据，未结合气象预报。本公开实施例利用气象预报数据确定的覆冰累积速度来控制风力发电机组的功率，具体地，对于老旧故障的风力发电机组，在覆冰累积速度所在速度区间对应的概率大于预设阈值时，也即回传信息表明大概率存在冰冻事件时，此时要及时减小风力发电机组的桨距角，降低风力发电机组的功率，以降低风力发电机组承受的载荷。当然，也可以直接利用测温度、湿度、风速状态的预报量和/或观测量，确定冰冻时间发生的概率，并不一定要估算出覆冰累积速度或大气液态水含量、大气液态水平均半径，对此本公开并不进行限定。

需要说明的是，上述加热装置的功率调整和桨距角的控制可以同时进行，也可以单独进行，具体根据用户需要设定，本公开并不进行限定。

根据本公开的实施例，覆冰情况包括覆冰构型，其中，基于覆冰情况，控制风力发电机组的运行，可以包括：基于覆冰构型确定风力发电机组的叶片上覆冰厚度超过预定厚度值的面积；响应于面积处于预设面积区间内，将风力发电机组的加热装置的功率调整为与预设面积区间对应的功率。根据本实施例，通过覆冰冰构型确定风力发电机组的叶片上覆冰厚度超过预定厚度值的面积，采用面积所在的面积区间相应的加热功率，从而可以利用尽可能少的能量消耗，尽可能延长叶片表面无冰状态保持时间。

例如，在结冰初期，可以通过适时调整加热装置的加热启动时间，本实施例是加热装置启动后，控制加热装置的加热功率的方案，具体地，可以设置风力发电机组的叶片上覆冰厚度超过预定厚度值的面积的多个面积区间，每个面积区间对应自己的加热功率，当风力发电机组的叶片上覆冰厚度超过预定厚度值的面积位于一个面积区间内时，则加热装置的加热功率则采用与该面积区间对应的加热功率。当然，也可以直接利用测温度、湿度、风速状态的预报量和/或观测量，适当调整电加热装置的加热功率，并不一定要估算出覆冰构型或大气液态水含量、大气液态水平均半径，对此本公开并不进行限定。需要说明的是，上述加热装置可以安装在风力发电机组的叶片上，尤其是叶片前缘，旨在融化叶片表面水层，在叶片表面形成一层液态水层，从而避免冰在叶片表面附着、以及加速叶片表面冰层的剥离。

根据本公开的实施例，覆冰情况包括覆冰累积速度和覆冰构型，其中，基于覆冰情况，控制风力发电机组的运行，可以包括：确定覆冰累积速度所在的速度区间，并确定风力发电机组的加热装置的与速度区间对应的第一功率；基于覆冰构型确定风力发电机组的叶片上覆冰厚度超过预定厚度值的面积，并响应于面积处于预设面积区间内，在第一功率的基础上增加预设功率，得到第二功率；将风力发电机组的加热装置的功率调整为第二功率。根据本实施例，通过覆冰累积速度所在的速度区间采用相应的第一功率，同时还通过覆冰型确定风力发电机组的叶片上覆冰厚度超过预定厚度值的面积，在第一功率的基础上增加与面积所在预设面积区间相应的预设功率，从而可以利用尽可能少的能量消耗，尽可能延长叶片表面无冰状态保持时间。

例如，可以设置覆冰累积速度的多个速度区间，每个速度区间对应自己的加热功率，当覆冰累积速度位于一个速度区间内时，则加热装置的加热功率则采用与该速度区间对应的加热功率。还可以设置风力发电机组的叶片上覆冰厚度超过预定厚度值的面积的多个预设面积区间，每个预设面积区间对应自己的加热功率的增加量，也即预设功率。具体地，当确定了覆冰累积速度所在的速度区间对应的第一功率，进一步地确定风力发电机组的叶片上覆冰厚度超过预定厚度值的面积所在预设面积区间对应的预设功率，此时加热装置的加热功率调整为第一功率和预设功率的和。

根据本公开的实施例，覆冰情况包括覆冰累积速度和覆冰构型，其中，基于覆冰情况，控制风力发电机组的运行，可以包括：确定覆冰累积速度所在的速度区间，并确定速度区间内风力发电机组发生冰冻事件的第一概率；基于覆冰构型确定风力发电机组的叶片上覆冰厚度超过预定厚度值的面积，并响应于面积处于预设面积区间内，在第一概率的基础上增加预设概率，得到第二概率；响应于第二概率大于预设阈值，减小风力发电机组的桨距角。根据本实施例，通过覆冰累积速度所在速度区间对应的发生冰冻的第一概率，同时还通过覆冰构型确定风力发电机组的叶片上覆冰厚度超过预定厚度值的面积，在第一概率的基础上增加与面积所在预设面积区间相应的预设概率，根据增加后的第一概率超过预设阈值的情况下，说明发生冰冻事件的概率很大，此时可以调整桨距角来控制风力发电机组的功率，从而降低风力发电机组的承受载荷。

例如，可以设置覆冰累积速度的多个速度区间，每个速度区间对应自己的发生冰冻事件的概率。还可以设置风力发电机组的叶片上覆冰厚度超过预定厚度值的面积的多个预设面积区间，每个预设面积区间对应自己的发生冰冻事件的概率，也即预设功率。具体地，当确定了覆冰累积速度所在的速度区间对应的第一概率，进一步地确定风力发电机组的叶片上覆冰厚度超过预定厚度值的面积所在预设面积区间对应的预设功率，当第一概率和预设概率的和超过预设阈值，说明发生冰冻事件的概率很大，此时可以减小风力发电机组的桨距角，控制风力发电机组的功率，从而降低风力发电机组的承受载荷。

目前，对于风力发电机组，在结冰期间启动风力发电机很大概率会启动失败，即使启动成功，也会影响风力发电机组的安全性，所以在风力发电机组发生冰冻事件停机后，可以不必频繁尝试启停机流程。

根据本公开的实施例，覆冰情况包括风力发电机组冰冻停机情况，其中，基于覆冰情况，控制风力发电机组的运行，可以包括：确定风力发电机组冰冻停机；基于气象预报数据，确定冰冻结束时间；在冰冻结束时间之前，关闭风力发电机组的启停机流程；在冰冻结束时间，开启风力发电机组的启停机流程。根据本实施例，在预报结冰期间可以停止自动执行启停机流程，避免频繁尝试启停机流程，在预报冰冻结束后才恢复风力发电机组的启停机尝试，从而帮助风力发电机组顺利、安全地通过冰冻时期。

例如，在风力发电机组发生冰冻事件停机后，从气象预报数据中获知风力发电机组何时不再具备冰冻层累积变厚的条件，也即确定冰冻结束时间，在冰冻结束后，在尝试启机流程，避免在冰冻时期频繁启机带来的电量消耗。需要说明的是，当基于所述气象预报数据，预测到风力发电机组的覆冰情况为不符合覆冰条件时，相当于冰冻时间结束了，而不符合覆冰条件时，可以是覆冰累积速度小于一定值或者风力发电机组的叶片上覆冰厚度超过预定厚度值的面积小于一定值，对此本公开并不进行限定。

根据本公开的实施例，在冰冻结束时间之前的预定时间段内，以预设功率启动风力发电机组的加热装置。根据本实施例，在冰冻事件即将结束时，以合适的功率启动叶片上的加热装置，加速叶片表面覆冰的脱落，使得机组能够尽早恢复正常运行。

例如，在检测到冰冻事件即将结束时，可以以合适的功率启动叶片上加热装置，加速叶片表面覆冰的脱落，使得机组能够尽早恢复正常运行。上述合适的功率可以预先设定好，本公开对此并不进行限定。

为了方便理解上述实施例，下面结合图2进行系统的说明，图2是示出本公开的风力发电机组的运行控制方法的流程架构图，如图2所示，本实施例给出了一种利用气象数据辅助风电场在冰冻条件下控制运行状态的方法，即通过气象数据实时调整风力发电机组的运行控制策略，优化风力发电机组的防冰系统的运行状态。具体地，可以获取气象预报数据和气象观测数据，其中，气象预报数据包括温度、压强、湿度、风速等常规预报量，还包括大气液态水特性等诊断预报量，气象观测数据包括温度、压强、湿度、风速等常规观测量，还可以包括大气能见度、大气液态水特性等诊断观测量。将气象预报数据和气象观测数据输入到场站运行控制系统，场站运行控制系统基于气象预报数据和气象观测数据，判断风力发电机组的覆冰情况，从而基于覆冰情况控制风力发电机组的叶片加热除冰系统(如上述实施例中的加热装置)、风力发电机组的桨距角等。另外，还可以通过数据采集与监视控制(Supervisory Control And Data Acquisition，缩写为SCADA)系统分析风力发电机组的功率情况，将分析的功率情况输入场站运行控制系统，当场站运行控制系统检测到发生降功率事件时，可以根据降功率事件对风力发电机组进行启停机控制，如降功率事件为冰冻事件时，可在冰冻结束前停止启停机流程，在冰冻结束后，重新打开启停机流程。

综上，本公开将气象预报数据和气象观测数据引入到了风力发电机组地冰冻控制程序中，从而优化冰冻期风力发电机组地运行状态。由于覆冰情况(如覆冰累计速度、覆冰构型)与大气液态水含量、大气液态水平均半径、风速等相关，因此，本公开通过将大气液态水含量、大气液态水平均半径、风速等冰冻相关环境信息与风力发电机组的运行控制策略之间建立联系，即根据大气液态水含量、大气液态水平均半径、风速等冰冻相关环境信息可以获知风力发电机组的覆冰情况，从而根据获知的覆冰情况来调整风力发电机组本身以及除冰辅助装置的工作策略。

图3是示出本公开的风力发电机组的运行控制装置的框图，如图3所示，该装置包括获取单元30、预测单元32和控制单元34。

获取单元30，被配置为获取风力发电机组所处环境的气象预报数据；预测单元32，被配置为基于气象预报数据，预测风力发电机组的覆冰情况；控制单元34，被配置为基于覆冰情况，控制风力发电机组的运行。

根据本公开的实施例，控制单元34，还被配置为基于气象预报数据，获取大气液态水含量和大气液态水平均半径；基于大气液态水含量和大气液态水平均半径，预测风力发电机组的覆冰情况。

根据本公开的实施例，覆冰情况包括覆冰累积速度，其中，控制单元34，还被配置为确定覆冰累积速度所在的速度区间；将风力发电机组的加热装置的功率调整为与速度区间对应的功率；和/或，确定覆冰累积速度所在的速度区间和速度区间对应的风力发电机组发生冰冻事件的概率；响应于概率大于预设阈值，减小风力发电机组的桨距角。

根据本公开的实施例，覆冰情况包括覆冰构型，其中，控制单元34，还被配置为基于覆冰构型确定风力发电机组的叶片上覆冰厚度超过预定厚度值的面积；响应于面积处于预设面积区间内，将风力发电机组的加热装置的功率调整为与预设面积区间对应的功率。

根据本公开的实施例，覆冰情况包括覆冰累积速度和覆冰构型，其中，控制单元34，还被配置为确定覆冰累积速度所在的速度区间，并确定风力发电机组的加热装置的与速度区间对应的第一功率；基于覆冰构型确定风力发电机组的叶片上覆冰厚度超过预定厚度值的面积，并响应于面积处于预设面积区间内，在第一功率的基础上增加预设功率，得到第二功率；将风力发电机组的加热装置的功率调整为第二功率。

根据本公开的实施例，覆冰情况包括覆冰累积速度和覆冰构型，其中，控制单元34，还被配置为确定覆冰累积速度所在的速度区间，并确定速度区间内风力发电机组发生冰冻事件的第一概率；基于覆冰构型确定风力发电机组的叶片上覆冰厚度超过预定厚度值的面积，并响应于面积处于预设面积区间内，在第一概率的基础上增加预设概率，得到第二概率；响应于第二概率大于预设阈值，减小风力发电机组的桨距角。

根据本公开的实施例，覆冰情况包括风力发电机组冰冻停机情况，其中，控制单元34，还被配置为确定风力发电机组冰冻停机；基于气象预报数据，确定冰冻结束时间；在冰冻结束时间之前，关闭风力发电机组的启停机流程；在冰冻结束时间，开启风力发电机组的启停机流程。

根据本公开的实施例，控制单元34，还被配置为在冰冻结束时间之前的预定时间段内，以预设功率启动风力发电机组的加热装置。

根据本公开的实施例，预测单元32，还被配置为获取风力发电机组所处环境的气象观测数据；基于气象预报数据和气象观测数据，预测风力发电机组的覆冰情况。

根据本公开的实施例，提供了一种存储指令的计算机可读存储介质，其中，当指令被至少一个计算装置运行时，促使至少一个计算装置执行如上述任一实施例的风力发电机组的运行控制方法。

根据本公开的实施例，提供了一种包括至少一个计算装置和至少一个存储指令的存储装置的系统，其中，指令在被至少一个计算装置运行时，促使至少一个计算装置执行如上述任一实施例的风力发电机组的运行控制方法。

根据本公开的实施例，还提供了一种风力发电机组，包括如上述的风力发电机组的运行控制装置。

虽然已表示和描述了本公开的一些实施例，但本领域技术人员应该理解，在不脱离由权利要求及其等同物限定其范围的本公开的原理和精神的情况下，可以对这些实施例进行修改。

Claims (13)

1.一种风力发电机组的运行控制方法，其特征在于，包括：

获取风力发电机组所处环境的气象预报数据；

基于所述气象预报数据，预测所述风力发电机组的覆冰情况；

基于所述覆冰情况，控制所述风力发电机组的运行。

2.如权利要求1所述的运行控制方法，其特征在于，所述基于所述气象预报数据，预测风力发电机组的覆冰情况，包括：

基于所述气象预报数据，获取大气液态水含量和大气液态水平均半径；

基于所述大气液态水含量和所述大气液态水平均半径，预测所述风力发电机组的覆冰情况。

3.如权利要求1所述的运行控制方法，其特征在于，所述覆冰情况包括覆冰累积速度，

其中，所述基于所述覆冰情况，控制所述风力发电机组的运行，包括：

确定所述覆冰累积速度所在的速度区间；

将所述风力发电机组的加热装置的功率调整为与所述速度区间对应的功率；

和/或，

确定所述覆冰累积速度所在的速度区间和所述速度区间对应的所述风力发电机组发生冰冻事件的概率；

响应于所述概率大于预设阈值，减小所述风力发电机组的桨距角。

4.如权利要求1所述的运行控制方法，其特征在于，所述覆冰情况包括覆冰构型，

其中，所述基于所述覆冰情况，控制所述风力发电机组的运行，包括：

基于所述覆冰构型确定所述风力发电机组的叶片上覆冰厚度超过预定厚度值的面积；

响应于所述面积处于预设面积区间内，将所述风力发电机组的加热装置的功率调整为与所述预设面积区间对应的功率。

5.如权利要求1所述的运行控制方法，其特征在于，所述覆冰情况包括覆冰累积速度和覆冰构型，

其中，所述基于所述覆冰情况，控制所述风力发电机组的运行，包括：

确定所述覆冰累积速度所在的速度区间，并确定所述风力发电机组的加热装置的与所述速度区间对应的第一功率；

基于所述覆冰构型确定所述风力发电机组的叶片上覆冰厚度超过预定厚度值的面积，并响应于所述面积处于预设面积区间内，在所述第一功率的基础上增加预设功率，得到第二功率；

将所述风力发电机组的加热装置的功率调整为所述第二功率。

6.如权利要求1所述的运行控制方法，其特征在于，所述覆冰情况包括覆冰累积速度和覆冰构型，

其中，所述基于所述覆冰情况，控制所述风力发电机组的运行，包括：

确定所述覆冰累积速度所在的速度区间，并确定所述速度区间内所述风力发电机组发生冰冻事件的第一概率；

基于所述覆冰构型确定所述风力发电机组的叶片上覆冰厚度超过预定厚度值的面积，并响应于所述面积处于预设面积区间内，在所述第一概率的基础上增加预设概率，得到第二概率；

响应于所述第二概率大于预设阈值，减小所述风力发电机组的桨距角。

7.如权利要求1所述的运行控制方法，其特征在于，所述覆冰情况包括所述风力发电机组冰冻停机情况，

其中，所述基于所述覆冰情况，控制所述风力发电机组的运行，包括：

确定所述风力发电机组冰冻停机；

基于所述气象预报数据，确定冰冻结束时间；

在所述冰冻结束时间之前，关闭所述风力发电机组的启停机流程；

在所述冰冻结束时间，开启所述风力发电机组的启停机流程。

8.如权利要求7所述的运行控制方法，其特征在于，还包括：

在所述冰冻结束时间之前的预定时间段内，以预设功率启动所述风力发电机组的加热装置。

9.如权利要求1所述的运行控制方法，其特征在于，所述基于所述气象预报数据，预测所述风力发电机组的覆冰情况，包括：

获取所述风力发电机组所处环境的气象观测数据；

基于所述气象预报数据和所述气象观测数据，预测所述风力发电机组的覆冰情况。

10.一种风力发电机组的运行控制装置，其特征在于，包括：

获取单元，被配置为获取风力发电机组所处环境的气象预报数据；

预测单元，被配置为基于所述气象预报数据，预测所述风力发电机组的覆冰情况；

控制单元，被配置为基于所述覆冰情况，控制所述风力发电机组的运行。

11.一种存储指令的计算机可读存储介质，其特征在于，当所述指令被至少一个计算装置运行时，促使所述至少一个计算装置执行如权利要求1至9中的任一权利要求所述的风力发电机组的运行控制方法。

12.一种包括至少一个计算装置和至少一个存储指令的存储装置的系统，其特征在于，所述指令在被所述至少一个计算装置运行时，促使所述至少一个计算装置执行如权利要求1至9中的任一权利要求所述的风力发电机组的运行控制方法。

13.一种风力发电机组，其特征在于，包括如权利要求10所述的风力发电机组的运行控制装置。