CN117989054B - 一种国产化风机智能控制方法、系统和设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种国产化风机智能控制方法、系统和设备，涉及风力发电机技术领域，该方法包括：根据风速数据，以及风速预测模型，获得第一预测风速数据；根据风向数据，以及风向预测模型，获得第一预测风向数据；确定第一偏航角；确定第二偏航角；获取第二预测风速数据，以及第二预测风向数据；根据第一预测风速数据、第一预测风向数据、第二预测风速数据、第二预测风向数据、风速数据、风向数据、第一偏航角和第二偏航角，确定是否需要调整偏航角；如果需要调整偏航角，则根据第一预测风速数据和第一预测风向数据，确定优化偏航角。根据本发明，可精确确定风机迎风面的偏航角，提高风能的使用效率。

Description

一种国产化风机智能控制方法、系统和设备

技术领域

本发明涉及风力发电机技术领域，尤其涉及一种国产化风机智能控制方法、系统和设备。

背景技术

在相关技术中，CN108757306A公开了一种风力发电机控制方法、装置以及风力发电机，其中，该风力发电机控制方法包括：周期性获取风力发电机的实际风轮转速；根据获取的实际风轮转速对当前时间周期的风速进行估算，获得估算风速；根据估算风速以及当前时间周期的最优叶尖速比，计算风力发电机在当前时间周期的最优转速；将风力发电机的实际风轮转速调整至最优转速。该申请实施例能够根据外界实际风速周期性的对风力发电机进行调整，不需要在静态寻优的过程中耗费过多的时间，因此也就减少了在最终阶段浪费的风能，同时，能够更快的到达最大功率点、能够以更高的效率捕获风能以及更强的抗干扰能力。

CN108843521A公开了一种风力发电机的控制方法及装置。其中，该方法包括：采集风力发电机的风机数据，其中，风机数据是由传感器采集到的数据；根据采集到的风机数据修正风机模型，得到修正后的风机模型，其中，风机模型用于模拟风力发电机的状态；基于修正后的风机模型，调整风力发电机的控制参数；基于调整后的控制参数控制风力发电机。该发明解决了相关技术中风力发电机在运行时采用的控制参数与风力发电机的实际状态存在误差导致的风力发电机的发电效率无法达到最优的技术问题。

基于以上相关技术，可解决风力发电机的发电效率无法达到最优的技术问题，然而，相关技术并未考虑风向与风机的迎风面的偏航角的差异对风能的利用率的影响，即，无法在风机发电的过程中，根据风速和风向的变化，优化风机的偏航角，提高风能的使用效率。

公开于本申请背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本申请的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明提供一种国产化风机智能控制方法，能够解决无法在风机发电的过程中，根据风速和风向的变化，优化风机的偏航角，提高风能的利用率的技术问题。

根据本发明的第一方面，提供一种国产化风机智能控制方法,包括：

在当前时间周期的结束时刻，根据风机所在位置在当前时间周期内多个时刻的风速数据，以及风速预测模型，获得风机所在位置在下一个时间周期内多个时刻的第一预测风速数据；

在当前时间周期的结束时刻，根据风机所在位置在当前时间周期内多个时刻的风向数据，以及风向预测模型，获得风机所在位置在下一个时间周期内多个时刻的第一预测风向数据；

确定所述风机的迎风面在当前时间周期的结束时刻的第一偏航角；

确定所述风机的迎风面在前一个时间周期的结束时刻的第二偏航角；

获取风速预测模型在前一个时间周期的结束时刻预测获得的当前时间周期内多个时刻的第二预测风速数据，以及风向预测模型在前一个时间周期的结束时刻预测获得的当前时间周期内多个时刻的第二预测风向数据；

根据所述第一预测风速数据、所述第一预测风向数据、所述第二预测风速数据、所述第二预测风向数据、所述风速数据、所述风向数据、所述第一偏航角和所述第二偏航角，确定是否需要调整风机的迎风面的偏航角；

如果需要调整风机的迎风面的偏航角，则根据所述第一预测风速数据和所述第一预测风向数据，确定在下一个时间周期中风机的迎风面的优化偏航角；

将所述风机的迎风面的偏航角由所述第一偏航角调节至所述优化偏航角。

根据本发明的第二方面，提供一种国产化风机智能控制系统，包括：

第一预测风速模块，在当前时间周期的结束时刻，根据风机所在位置在当前时间周期内多个时刻的风速数据，以及风速预测模型，获得风机所在位置在下一个时间周期内多个时刻的第一预测风速数据；

第一预测风向模块，在当前时间周期的结束时刻，根据风机所在位置在当前时间周期内多个时刻的风向数据，以及风向预测模型，获得风机所在位置在下一个时间周期内多个时刻的第一预测风向数据；

第一偏航角模块，确定所述风机的迎风面在当前时间周期的结束时刻的第一偏航角；

第二偏航角模块，确定所述风机的迎风面在前一个时间周期的结束时刻的第二偏航角；

预测模块，获取风速预测模型在前一个时间周期的结束时刻预测获得的当前时间周期内多个时刻的第二预测风速数据，以及风向预测模型在前一个时间周期的结束时刻预测获得的当前时间周期内多个时刻的第二预测风向数据；

确认模块，根据所述第一预测风速数据、所述第一预测风向数据、所述第二预测风速数据、所述第二预测风向数据、所述风速数据、所述风向数据、所述第一偏航角和所述第二偏航角，确定是否需要调整风机的迎风面的偏航角；

偏航角优化模块，如果需要调整风机的迎风面的偏航角，则根据所述第一预测风速数据和所述第一预测风向数据，确定在下一个时间周期中风机的迎风面的优化偏航角；

偏航角调节模块，将所述风机的迎风面的偏航角由所述第一偏航角调节至所述优化偏航角。

根据本发明的第三方面，提供一种国产化风机智能控制设备，包括：处理器；用于存储处理器可执行指令的存储器；其中，所述处理器被配置为调用所述存储器存储的指令，以执行所述国产化风机智能控制方法。

根据本发明的第四方面，提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令被处理器执行时实现所述国产化风机智能控制方法。

技术效果：根据本发明，可准确分析风向数据、风速数据和偏航角对风能利用率的 影响，并在预测下一个时间周期的风速数据和风向数据的情况下，确定能够使风能利用率 最大化的优化偏航角，减少了风能损耗，提升发电效率。在确定偏航角调整收益评分时，根 据风向函数、风速函数、第一偏航角和第二偏航角，确定偏航角调整收益评分，在计算过程 中，分别确定改变偏航角情况下减少的风通量损失和理论上风通量的总损失，来确定通过 改变偏航角能够减少的风通量损失，并且充分考虑了风向数据与偏航角的差异对风通量的 影响，提高了偏航角调整收益评分的科学性、客观性和准确性，提高了调整偏航角判断的准 确性。在确定预测风通量差异时，根据第一预测风向函数、第一预测风速函数和第一偏航 角，确定预测风通量差异，在计算过程中，分别确定理想状态下以及偏航角为第一偏航角的 情况下，下一时间周期流过风机的迎风面的通量，并且充分考虑了风向数据与偏航角的差 异对风通量的影响，提高了预测风通量差异的科学性、客观性和准确性，提高了调整偏航角 判断的准确性。在确定风通量收益评分时，根据风向函数、风速函数和第一偏航角，确定风 通量收益评分，在计算过程中，分别确定理想状态下以及偏航角为第一偏航角的情况下，风 在当前时间周期内流过风机的迎风面的通量，从而可准确描述能够利用的风通量的占比， 并且充分考虑了风向数据与偏航角的差异对风通量的影响，提高了风通量收益评分的科学 性、客观性和准确性，提高了调整偏航角判断的准确性。在确定风通量差异函数时，可根据 第一预测风速数据和第一预测风向数据，确定风通量差异函数，在计算过程中，分别确定理 想状态下以及偏航角为的情况下，下一个时间周期流过风机的迎风面的通量，并且充分 考虑了风向数据与偏航角的差异对风通量的影响，提高了风通量差异函数的科学性、客观 性和准确性，提高了优化偏航角的准确性。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，而非限制本发明。根据下面参考附图对示例性实施例的详细说明，本发明的其它特征及方面将更清楚。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施例，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他的实施例；

图1示例性地示出根据本发明实施例的国产化风机智能控制方法的流程示意图；

图2示例性地示出根据本发明实施例的国产化风机智能控制系统的框图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

下面以具体地实施例对本发明的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。

图1示例性地示出根据本发明实施例的国产化风机智能控制方法的流程示意图，所述方法包括：

步骤S101，在当前时间周期的结束时刻，根据风机所在位置在当前时间周期内多个时刻的风速数据，以及风速预测模型，获得风机所在位置在下一个时间周期内多个时刻的第一预测风速数据；

步骤S102，在当前时间周期的结束时刻，根据风机所在位置在当前时间周期内多个时刻的风向数据，以及风向预测模型，获得风机所在位置在下一个时间周期内多个时刻的第一预测风向数据；

步骤S103，确定所述风机的迎风面在当前时间周期的结束时刻的第一偏航角；

步骤S104，确定所述风机的迎风面在前一个时间周期的结束时刻的第二偏航角；

步骤S105，获取风速预测模型在前一个时间周期的结束时刻预测获得的当前时间周期内多个时刻的第二预测风速数据，以及风向预测模型在前一个时间周期的结束时刻预测获得的当前时间周期内多个时刻的第二预测风向数据；

步骤S106，根据所述第一预测风速数据、所述第一预测风向数据、所述第二预测风速数据、所述第二预测风向数据、所述风速数据、所述风向数据、所述第一偏航角和所述第二偏航角，确定是否需要调整风机的迎风面的偏航角；

步骤S107，如果需要调整风机的迎风面的偏航角，则根据所述第一预测风速数据和所述第一预测风向数据，确定在下一个时间周期中风机的迎风面的优化偏航角；

步骤S108，将所述风机的迎风面的偏航角由所述第一偏航角调节至所述优化偏航角。

根据本发明的实施例的国产化风机智能控制方法，可准确分析风向数据、风速数据和偏航角对风能利用率的影响，并在预测下一个时间周期的风速数据和风向数据的情况下，确定能够使风能利用率最大化的优化偏航角，减少了风能损耗，提升发电效率。

根据本发明的一个实施例，在步骤S101中，在当前时间周期的结束时刻，根据风机所在位置在当前时间周期内多个时刻的风速数据，以及风速预测模型，获得风机所在位置在下一个时间周期内多个时刻的第一预测风速数据。

例如，风速预测模型为深度学习神经网络模型，或时间序列模型等，可基于风机（即，风力发电机）所在位置在当前时间周期内多个时刻的风速数据进行运算，输出风机位置在下一个时间周期内多个时刻的预测风速数据，即，第一预测风速数据。

根据本发明的一个实施例，在步骤S102中，在当前时间周期的结束时刻，根据风机所在位置在当前时间周期内多个时刻的风向数据，以及风向预测模型，获得风机所在位置在下一个时间周期内多个时刻的第一预测风向数据。

例如，风向为风吹来的方向，即，风的来源相对于风机所在位置之间的连线的方向角，风向预测模型为深度学习神经网络模型，或时间序列模型等，可基于风机所在位置在当前时间周期内多个时刻的风向数据进行运算，输出风机位置在下一个时间周期内多个时刻的预测风向数据，即，第一预测风向数据。

根据本发明的一个实施例，在步骤S103中，确定所述风机的迎风面在当前时间周期的结束时刻的第一偏航角。

例如，偏航角为风机的迎风面的朝向角，将当前时间周期的结束时刻的偏航角设为第一偏航角。

根据本发明的一个实施例，在步骤S104中，确定所述风机的迎风面在前一个时间周期的结束时刻的第二偏航角。

例如，将前一个时间周期的结束时刻的迎风面的偏航角设为第二偏航角。

根据本发明的一个实施例，在步骤S105中，获取风速预测模型在前一个时间周期的结束时刻预测获得的当前时间周期内多个时刻的第二预测风速数据，以及风向预测模型在前一个时间周期的结束时刻预测获得的当前时间周期内多个时刻的第二预测风向数据。

例如，在历史数据中查找上一个时间周期中风速预测模型和风向预测模型预测的当前时间周期的多个时刻的预测风速数据和预测风向数据，即，第二预测风速数据和第二预测风向数据。

根据本发明的一个实施例，在步骤S106中，根据所述第一预测风速数据、所述第一预测风向数据、所述第二预测风速数据、所述第二预测风向数据、所述风速数据、所述风向数据、所述第一偏航角和所述第二偏航角，确定是否需要调整风机的迎风面的偏航角。

根据本发明的一个实施例，根据所述第一预测风速数据、所述第一预测风向数据、所述第二预测风速数据、所述第二预测风向数据、所述风速数据、所述风向数据、所述第一偏航角和所述第二偏航角，确定是否需要调整风机的迎风面的偏航角，包括：对所述风速数据和当前时间周期内的多个时刻进行拟合，获得风速函数，并对风向数据和当前时间周期内的多个时刻进行拟合，获得风向函数；对所述第一预测风速数据和下一个时间周期内的多个时刻进行拟合，获得第一预测风速函数，并对第一风向数据和下一个时间周期内的多个时刻进行拟合，获得第一预测风向函数；对所述第二预测风速数据和当前时间周期内的多个时刻进行拟合，获得第二预测风速函数，并对第二预测风向数据和当前时间周期内的多个时刻进行拟合，获得第二预测风向函数；如果所述第一偏航角不等于第二偏航角，则根据所述风向函数、所述风速函数、所述第一偏航角和所述第二偏航角，确定偏航角调整收益评分；根据所述第一预测风向函数、所述第一预测风速函数和所述第一偏航角，确定预测风通量差异；根据所述偏航角调整收益评分和所述确定预测风通量差异，确定调整评分；如果调整评分高于或等于预设评分阈值，则确定需要调整风机的迎风面的偏航角。

例如，对风速数据和当前时间周期内的时刻进行拟合，获得用于描述当前时间周期中风速数据随时间推移而变化的风速函数，并对风向数据和当前时间周期内的时刻进行拟合，获得用于描述当前时间周期中风向数据随时间推移而变化的风向函数。

例如，对第一预测风速数据和下一个时间周期内的时刻进行拟合，获得用于描述下一个时间周期中第一预测风速数据随时间推移而变化的第一预测风速函数，并对第一风向数据和下一个时间周期内的多个时刻进行拟合，获得用于描述下一个时间周期中第一预测风向数据随时间推移而变化的第一预测风向函数。

例如，对第二预测风速数据和当前时间周期内的多个时刻进行拟合，获得用于描述当前时间周期中第二预测风速数据随时间推移而变化的第二预测风速函数，并对第二预测风向数据和当前时间周期内的多个时刻进行拟合，获得用于描述当前时间周期中第二预测风向数据随时间推移而变化的第二预测风向函数。

根据本发明的一个实施例，如果所述第一偏航角不等于第二偏航角，则根据所述风向函数、所述风速函数、所述第一偏航角和所述第二偏航角，确定偏航角调整收益评分，即，当前时间周期调整偏航角可减少的风通量的损失。

根据本发明的一个实施例，根据第一预测风向函数、第一预测风速函数和第一偏航角，确定预测风通量差异，即，下一时间周期理想状态（即，风向与偏航角在每时每刻均对准的情况）下的风通量，与偏航角为第一偏航角时的风通量的差异，该差异可作为风通量的损失。

根据本发明的一个实施例，根据偏航角调整收益评分和预测风通量差异的乘积，可获得下一个时间周期通过调整偏航角预计能够减少的风通量的损失，作为调整评分。如果调整评分高于或等于预设评分阈值，表示调整偏航角能够减少的风通量的损失较多，相比于不调整偏航角，调整之后能够利用的风能更多，则确定需要调整风机的迎风面的偏航角。

根据本发明的一个实施例，如果所述第一偏航角不等于第二偏航角，则根据所述 风向函数、所述风速函数、所述第一偏航角和所述第二偏航角，确定偏航角调整收益评分， 包括：根据公式（1）获得偏航角调整收益评分，

（1），

其中，为所述风速函数，为所述风向函数，为所述第一偏航角，为所 述第二偏航角，为当前时间周期的第1个时刻，为当前时间周期的第n个时刻，当前时间 周期包括的时刻的总数为n，。

根据本发明的一个实施例，公式（1）右侧部分通过如下公式（2）计算：

（2），

其中，S为风机的迎风面面积，为理想状态（即，风向与偏航角在每时 每刻均对准的情况）下，风在当前时间周期的第1个时刻到第n个时刻流过风机的迎风面的 通量，为风向与第二偏航角的偏差，表示在偏航角为第二偏航角的情况下，当前 时间周期的各个时刻的风向与偏航角的偏差，为风向与第二偏航角 的偏差的余弦值与风速的乘积，表示风力在第二偏航角上的速度，为偏航角为第二偏航角的情况下，风在当前时间周期的第1 个时刻到第n个时刻流过风机的迎风面的通量，为理想状态下风在当前时间周期的第1个 时刻到第n个时刻流过风机的迎风面的通量，与在偏航角为第二偏航角的情况下风在当前 时间周期的第1个时刻到第n个时刻流过风机的迎风面的通量的差值，即，理论上风通量的 差距。为各个时刻的风向与第一偏航角的偏差，为风向与 第一偏航角的偏差的余弦值与风速的乘积，表示风力在第一偏航角上的速度，为在将偏航角调整为第一偏航角的情况下，风在当前时间周 期的第1个时刻到第n个时刻流过风机的迎风面的通量，为在将偏航角调整为第一 偏航角的情况下风在当前时间周期的第1个时刻到第n个时刻流过风机的迎风面的通量，与 在不调整偏航角的情况下风在当前时间周期的第1个时刻到第n个时刻流过风机的迎风面 的通量的差值，即，调整偏航角后风通量的差距。为调整偏航角后风通量的差距与理论上风通 量的差距的比值，该比值表示通过调整偏航角，所减少的风通量的损失与风通量的总损失 之间的比值，该比值越大，表示通过调整偏航角能够减少的风通量损失越多，即，有更多的 风通量可以作为风能利用。

通过这种方式，根据风向函数、风速函数、第一偏航角和第二偏航角，确定偏航角调整收益评分，在计算过程中，分别确定改变偏航角情况下减少的风通量损失和理论上风通量的总损失，来确定通过改变偏航角能够减少的风通量损失，并且充分考虑了风向数据与偏航角的差异对风通量的影响，提高了偏航角调整收益评分的科学性、客观性和准确性，提高了调整偏航角判断的准确性。

根据本发明的一个实施例，根据所述第一预测风向函数、所述第一预测风速函数 和所述第一偏航角，确定预测风通量差异，包括：根据公式（3）确定预测风通量差异，

（3），

其中，为所述第一预测风速函数，为所述第一预测风向函数，为所 述第一偏航角，为下一个时间周期的第1个时刻，为下一个时间周期的第n个时刻，下一 个时间周期包括的时刻的总数为n，，S为风机的迎风面的面积。

根据本发明的一个实施例，为理想状态（即，风向与偏航角在每时 每刻均对准的情况）下风在下一个时间周期的第1个时刻到第n个时刻流过风机的迎风面的 通量，为各个时刻的第一预测风向与第一偏航角的偏差，为第一预测风向与第一偏航角的偏差的余弦值与第一预测风速的 乘积，表示第一预测风速在第一偏航角上的速度，为在将 偏航角为第一偏航角的情况下，风在下一个时间周期的第1个时刻到第n个时刻流过风机的 迎风面的通量，为理想状态下下一个时 间周期的第1个时刻到第n个时刻流过风机的迎风面的通量，与偏航角为第一偏航角的情况 下风在下一个时间周期的第1个时刻到第n个时刻流过风机的迎风面的通量的差，表示在当 前时间周期的结束时刻不改变偏航角的情况下，下一个时间周期的理论上风通量的差距， 即，预测风通量差异。

通过这种方式，根据第一预测风向函数、第一预测风速函数和第一偏航角，确定预测风通量差异，在计算过程中，分别确定理想状态下以及偏航角为第一偏航角的情况下，下一时间周期流过风机的迎风面的通量，并且充分考虑了风向数据与偏航角的差异对风通量的影响，提高了预测风通量差异的科学性、客观性和准确性，提高了调整偏航角判断的准确性。

根据本发明的一个实施例，可利用当前时间周期的偏航角调整收益评分（即，通过调整偏航角能够减少的风通量损失的比例）作为下一个时间周期通过调整偏航角能够减少的风通量损失的比例的估计值，并将该减少的风通量损失的比例的估计值与下一个时间周期的理论上风通量的差距相乘，可获得下一个时间周期估计能够减少的风通量的损失作为调整评分，即，能够利用的风通量的增加值。如果调整评分较高，则减少的风通量的损失较多，能够利用的风通量的增加值较多，使得能够利用的风能较多，从而提升发电效率。

根据本发明的一个实施例，根据所述第一预测风速数据、所述第一预测风向数据、所述第二预测风速数据、所述第二预测风向数据、所述风速数据、所述风向数据、所述第一偏航角和所述第二偏航角，确定是否需要调整风机的迎风面的偏航角，还包括：如果所述第一偏航角等于第二偏航角，则根据所述风向函数、所述风速函数和所述第一偏航角，确定风通量收益评分；根据所述第一预测风向函数、所述第一预测风速函数和所述第一偏航角，确定预测风通量差异；根据所述风通量收益评分和所述预测风通量差异，确定调整评分；如果调整评分高于或等于预设评分阈值，则确定需要调整风机的迎风面的偏航角。

例如，如果第一偏航角等于第二偏航角，即，当前时间周期的开始时刻，未对偏航角进行调整，则根据风向函数、风速函数和第一偏航角，确定风通量收益评分，即，当前时间周期实际利用到的风通量的比例。

根据本发明的一个实施例，根据风通量收益评分和预测风通量差异，确定调整评分，例如，根据当前时间周期实际利用到的风通量的比例与下一时间周期理想状态下的风通量与偏航角为第一偏航角的风通量的差异的乘积，确定调整评分，即，下一时间周期可回收的风通量。

根据本发明的一个实施例，如果所述第一偏航角等于第二偏航角，则根据所述风 向函数、所述风速函数和所述第一偏航角，确定风通量收益评分，包括：根据公式（4）确定风 通量收益评分，

（4），

其中，为所述风速函数，为所述风向函数，为所述第一偏航角，为当 前时间周期的第1个时刻，为当前时间周期的第n个时刻，当前时间周期包括的时刻的总 数为n，。

根据本发明的一个实施例，，为理想状态（即，风向与偏航角在每时每刻均对准的情况）下，风在当前时间 周期的第1个时刻到第n个时刻流过风机的迎风面的通量，为 在偏航角为第一偏航角的情况下，风在当前时间周期的第1个时刻到第n个时刻流过风机的 迎风面的通量，为在偏航角为第一偏航角的情况下风在当前时间周 期的第1个时刻到第n个时刻流过风机的迎风面的通量，与在理想状态下风在当前时间周期 的第1个时刻到第n个时刻流过风机的迎风面的通量，即，实际利用到的风通量的比例。

通过这种方式，根据风向函数、风速函数和第一偏航角，确定风通量收益评分，在计算过程中，分别确定理想状态下以及偏航角为第一偏航角的情况下，风在当前时间周期内流过风机的迎风面的通量，从而可准确描述能够利用的风通量的占比，并且充分考虑了风向数据与偏航角的差异对风通量的影响，提高了风通量收益评分的科学性、客观性和准确性，提高了调整偏航角判断的准确性。

根据本发明的一个实施例，可利用当前时间周期的实际利用到的风通量的比例作为下一个时间周期能够利用的风通量的比例，该比例与预测风通量差异相乘，即为在预测风通量差异中，能够回收利用的风通量，可将该值作为调整评分，如果调整评分较高，则减少的风通量的损失较多，能够回收利用的风通量较多，使得能够利用的风能较多，从而提升发电效率。

根据本发明的一个实施例，在步骤S107中，如果需要调整风机的迎风面的偏航角，则根据所述第一预测风速数据和所述第一预测风向数据，确定在下一个时间周期中风机的迎风面的优化偏航角。

根据本发明的一个实施例，如果需要调整风机的迎风面的偏航角，则根据所述第一预测风速数据和所述第一预测风向数据，确定在下一个时间周期中风机的迎风面的优化偏航角，包括：根据所述第一预测风速数据和所述第一预测风向数据，确定风通量差异函数；对所述风通量差异函数进行求导，获得风通量差异导函数；根据风通量差异导函数，确定风通量差异函数的极值；确定所述风通量差异函数的极值中的最小值，并将与所述最小值对应的偏航角确定为优化偏航角。

例如，根据第一预测风速数据和第一预测风向数据，确定风通量差异函数，即，风 通量的差异随偏航角变化而变化的函数。对风通量差异函数进行求导，获得风通量差异 导函数，进而可根据风通量差异导函数，确定令风通量差异导函数等于0的偏航角的值， 将对应的偏航角的值代入风通量差异函数，确定风通量差异函数的极值，根据极值中的 最小值对应的偏航角确定优化偏航角。

根据本发明的一个实施例，根据所述第一预测风速数据和所述第一预测风向数 据，确定风通量差异函数，包括：根据公式（5）确定风通量差异函数，

（5），

其中，为所述第一预测风速函数，为所述第一预测风向函数，为下一 个时间周期的第1个时刻，为下一个时间周期的第n个时刻，下一个时间周期包括的时刻 的总数为n，，S为风机的迎风面的面积，为风机的迎风面的偏航角。

根据本发明的一个实施例，为理想状态（即，风向与偏航角在每时 每刻均对准的情况）下，按照第一预测风速，风在下一个时间周期的第1个时刻到第n个时刻 流过风机的迎风面的通量，为偏航角在为时，按照第一预 测风速，风在下一个时间周期的第1个时刻到第n个时刻流过风机的迎风面的通量，为在理想状态下与偏航角为时，风通 量的差异。在该函数中，偏航角为变量，即，随着偏航角的变化，风通量差异函数的函数 值也会发生变化。函数值的最小值即为对风通量的利用率最高时，上述风通量的差异值，函 数值的最小值对应的偏航角即为优化偏航角。通过风通量差异函数求导获得的风通量差异 导函数，可求解优化偏航角。

通过这种方式，可根据第一预测风速数据和第一预测风向数据，确定风通量差异 函数，在计算过程中，分别确定理想状态下以及偏航角为的情况下，下一个时间周期流过 风机的迎风面的通量，并且充分考虑了风向数据与偏航角的差异对风通量的影响，提高了 风通量差异函数的科学性、客观性和准确性，提高了优化偏航角的准确性。

根据本发明的一个实施例，在步骤S108中，将所述风机的迎风面的偏航角由所述第一偏航角调节至所述优化偏航角。使得下一个周期对风通量的预期的利用率最大化。

根据本发明的实施例的国产化风机智能控制方法，可准确分析风向数据、风速数 据和偏航角对风能利用率的影响，并在预测下一个时间周期的风速数据和风向数据的情况 下，确定能够使风能利用率最大化的优化偏航角，减少了风能损耗，提升发电效率。在确定 偏航角调整收益评分时，根据风向函数、风速函数、第一偏航角和第二偏航角，确定偏航角 调整收益评分，在计算过程中，分别确定改变偏航角情况下减少的风通量损失和理论上风 通量的总损失，来确定通过改变偏航角能够减少的风通量损失，并且充分考虑了风向数据 与偏航角的差异对风通量的影响，提高了偏航角调整收益评分的科学性、客观性和准确性， 提高了调整偏航角判断的准确性。在确定预测风通量差异时，根据第一预测风向函数、第一 预测风速函数和第一偏航角，确定预测风通量差异，在计算过程中，分别确定理想状态下以 及偏航角为第一偏航角的情况下，下一时间周期流过风机的迎风面的通量，并且充分考虑 了风向数据与偏航角的差异对风通量的影响，提高了预测风通量差异的科学性、客观性和 准确性，提高了调整偏航角判断的准确性。在确定风通量收益评分时，根据风向函数、风速 函数和第一偏航角，确定风通量收益评分，在计算过程中，分别确定理想状态下以及偏航角 为第一偏航角的情况下，风在当前时间周期内流过风机的迎风面的通量，从而可准确描述 能够利用的风通量的占比，并且充分考虑了风向数据与偏航角的差异对风通量的影响，提 高了风通量收益评分的科学性、客观性和准确性，提高了调整偏航角判断的准确性。在确定 风通量差异函数时，可根据第一预测风速数据和第一预测风向数据，确定风通量差异函数， 在计算过程中，分别确定理想状态下以及偏航角为的情况下，下一个时间周期流过风机 的迎风面的通量，并且充分考虑了风向数据与偏航角的差异对风通量的影响，提高了风通 量差异函数的科学性、客观性和准确性，提高了优化偏航角的准确性。

图2示例性地示出根据本发明实施例的国产化风机智能控制系统的框图，所述系统包括：

第一预测风速模块，在当前时间周期的结束时刻，根据风机所在位置在当前时间周期内多个时刻的风速数据，以及风速预测模型，获得风机所在位置在下一个时间周期内多个时刻的第一预测风速数据；

第一预测风向模块，在当前时间周期的结束时刻，根据风机所在位置在当前时间周期内多个时刻的风向数据，以及风向预测模型，获得风机所在位置在下一个时间周期内多个时刻的第一预测风向数据；

第一偏航角模块，确定所述风机的迎风面在当前时间周期的结束时刻的第一偏航角；

第二偏航角模块，确定所述风机的迎风面在前一个时间周期的结束时刻的第二偏航角；

预测模块，获取风速预测模型在前一个时间周期的结束时刻预测获得的当前时间周期内多个时刻的第二预测风速数据，以及风向预测模型在前一个时间周期的结束时刻预测获得的当前时间周期内多个时刻的第二预测风向数据；

确认模块，根据所述第一预测风速数据、所述第一预测风向数据、所述第二预测风速数据、所述第二预测风向数据、所述风速数据、所述风向数据、所述第一偏航角和所述第二偏航角，确定是否需要调整风机的迎风面的偏航角；

偏航角优化模块，如果需要调整风机的迎风面的偏航角，则根据所述第一预测风速数据和所述第一预测风向数据，确定在下一个时间周期中风机的迎风面的优化偏航角；

偏航角调节模块，将所述风机的迎风面的偏航角由所述第一偏航角调节至所述优化偏航角。

根据本发明的一个实施例，提供一种国产化风机智能控制方法设备，包括：处理器；用于存储处理器可执行指令的存储器；其中，所述处理器被配置为调用所述存储器存储的指令，以执行所述国产化风机智能控制方法。

根据本发明的一个实施例，提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令被处理器执行时实现所述国产化风机智能控制方法。

本发明可以是方法、装置、系统和/或计算机程序产品。计算机程序产品可以包括计算机可读存储介质，其上载有用于执行本发明的各个方面的计算机可读程序指令。

本领域的技术人员应理解，上述描述及附图中所示的本发明的实施例只作为举例而并不限制本发明。本发明的目的已经完整并有效地实现。本发明的功能及结构原理已在实施例中展示和说明，在没有背离所述原理下，本发明的实施方式可以有任何变形或修改。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (3)

1.一种国产化风机智能控制方法，其特征在于，包括：

在当前时间周期的结束时刻，根据风机所在位置在当前时间周期内多个时刻的风速数据，以及风速预测模型，获得风机所在位置在下一个时间周期内多个时刻的第一预测风速数据；

在当前时间周期的结束时刻，根据风机所在位置在当前时间周期内多个时刻的风向数据，以及风向预测模型，获得风机所在位置在下一个时间周期内多个时刻的第一预测风向数据；

确定所述风机的迎风面在当前时间周期的结束时刻的第一偏航角；

确定所述风机的迎风面在前一个时间周期的结束时刻的第二偏航角；

获取风速预测模型在前一个时间周期的结束时刻预测获得的当前时间周期内多个时刻的第二预测风速数据，以及风向预测模型在前一个时间周期的结束时刻预测获得的当前时间周期内多个时刻的第二预测风向数据；

根据所述第一预测风速数据、所述第一预测风向数据、所述第二预测风速数据、所述第二预测风向数据、所述当前时间周期内多个时刻的风速数据、所述当前时间周期内多个时刻的风向数据、所述第一偏航角和所述第二偏航角，确定是否需要调整风机的迎风面的偏航角；

如果需要调整风机的迎风面的偏航角，则根据所述第一预测风速数据和所述第一预测风向数据，确定在下一个时间周期中风机的迎风面的优化偏航角；

将所述风机的迎风面的偏航角由所述第一偏航角调节至所述优化偏航角；

根据所述第一预测风速数据、所述第一预测风向数据、所述第二预测风速数据、所述第二预测风向数据、所述当前时间周期内多个时刻的风速数据、所述当前时间周期内多个时刻的风向数据、所述第一偏航角和所述第二偏航角，确定是否需要调整风机的迎风面的偏航角，包括：

对所述当前时间周期内多个时刻的风速数据和当前时间周期内的多个时刻进行拟合，获得当前时间周期的风速函数，并对当前时间周期内多个时刻的风向数据和当前时间周期内的多个时刻进行拟合，获得当前时间周期的风向函数；

对所述第一预测风速数据和下一个时间周期内的多个时刻进行拟合，获得第一预测风速函数，并对第一风向数据和下一个时间周期内的多个时刻进行拟合，获得第一预测风向函数；

对所述第二预测风速数据和当前时间周期内的多个时刻进行拟合，获得第二预测风速函数，并对第二预测风向数据和当前时间周期内的多个时刻进行拟合，获得第二预测风向函数；

如果所述第一偏航角不等于第二偏航角，则根据所述当前时间周期的风向函数、所述当前时间周期的风速函数、所述第一偏航角和所述第二偏航角，确定偏航角调整收益评分；

根据所述第一预测风向函数、所述第一预测风速函数和所述第一偏航角，确定预测风通量差异；

根据所述偏航角调整收益评分和所述预测风通量差异，确定调整评分；

如果调整评分高于或等于预设评分阈值，则确定需要调整风机的迎风面的偏航角；

如果所述第一偏航角不等于第二偏航角，则根据所述当前时间周期的风向函数、所述当前时间周期的风速函数、所述第一偏航角和所述第二偏航角，确定偏航角调整收益评分，包括：

根据公式

，

获得偏航角调整收益评分，其中，/>为所述当前时间周期的风速函数，/>为所述当前时间周期的风向函数，/>为所述第一偏航角，/>为所述第二偏航角，/>为当前时间周期的第1个时刻，/>为当前时间周期的第n个时刻，当前时间周期包括的时刻的总数为n，；

根据所述第一预测风向函数、所述第一预测风速函数和所述第一偏航角，确定预测风通量差异，包括：

根据公式

，

确定预测风通量差异，其中，/>为所述第一预测风速函数，/>为所述第一预测风向函数，/>为所述第一偏航角，/>为下一个时间周期的第1个时刻，/>为下一个时间周期的第n个时刻，下一个时间周期包括的时刻的总数为n，/>，S为风机的迎风面的面积；

根据所述偏航角调整收益评分和所述预测风通量差异，确定调整评分，包括：将偏航角调整收益评分和预测风通量差异的乘积，作为调整评分；

根据所述第一预测风速数据、所述第一预测风向数据、所述第二预测风速数据、所述第二预测风向数据、所述当前时间周期内多个时刻的风速数据、所述当前时间周期内多个时刻的风向数据、所述第一偏航角和所述第二偏航角，确定是否需要调整风机的迎风面的偏航角，还包括：

如果所述第一偏航角等于第二偏航角，则根据所述当前时间周期的风向函数、所述当前时间周期的风速函数和所述第一偏航角，确定风通量收益评分；

根据所述第一预测风向函数、所述第一预测风速函数和所述第一偏航角，确定预测风通量差异；

根据所述风通量收益评分和所述预测风通量差异，确定调整评分；

如果调整评分高于或等于预设评分阈值，则确定需要调整风机的迎风面的偏航角；

如果所述第一偏航角等于第二偏航角，则根据所述当前时间周期的风向函数、所述当前时间周期的风速函数和所述第一偏航角，确定风通量收益评分，包括：

根据公式

，

确定风通量收益评分，其中，/>为所述当前时间周期的风速函数，/>为所述当前时间周期的风向函数，/>为所述第一偏航角，/>为当前时间周期的第1个时刻，/>为当前时间周期的第n个时刻，当前时间周期包括的时刻的总数为n，/>；

如果需要调整风机的迎风面的偏航角，则根据所述第一预测风速数据和所述第一预测风向数据，确定在下一个时间周期中风机的迎风面的优化偏航角，包括：

根据所述第一预测风速数据和所述第一预测风向数据，确定风通量差异函数；

对所述风通量差异函数进行求导，获得风通量差异导函数；

根据风通量差异导函数，确定风通量差异函数的极值；

确定所述风通量差异函数的极值中的最小值，并将与所述最小值对应的偏航角确定为优化偏航角；

根据所述第一预测风速数据和所述第一预测风向数据，确定风通量差异函数，包括：

根据公式

，

确定风通量差异函数，其中，/>为所述第一预测风速函数，/>为所述第一预测风向函数，/>为下一个时间周期的第1个时刻，/>为下一个时间周期的第n个时刻，下一个时间周期包括的时刻的总数为n，/>，S为风机的迎风面的面积，/>为风机的迎风面的偏航角。

2.一种国产化风机智能控制系统，其特征在于，用于执行权利要求1所述的方法，包括：

第一预测风速模块，在当前时间周期的结束时刻，根据风机所在位置在当前时间周期内多个时刻的风速数据，以及风速预测模型，获得风机所在位置在下一个时间周期内多个时刻的第一预测风速数据；

第一预测风向模块，在当前时间周期的结束时刻，根据风机所在位置在当前时间周期内多个时刻的风向数据，以及风向预测模型，获得风机所在位置在下一个时间周期内多个时刻的第一预测风向数据；

第一偏航角模块，确定所述风机的迎风面在当前时间周期的结束时刻的第一偏航角；

第二偏航角模块，确定所述风机的迎风面在前一个时间周期的结束时刻的第二偏航角；

预测模块，获取风速预测模型在前一个时间周期的结束时刻预测获得的当前时间周期内多个时刻的第二预测风速数据，以及风向预测模型在前一个时间周期的结束时刻预测获得的当前时间周期内多个时刻的第二预测风向数据；

确认模块，根据所述第一预测风速数据、所述第一预测风向数据、所述第二预测风速数据、所述第二预测风向数据、所述当前时间周期内多个时刻的风速数据、所述当前时间周期内多个时刻的风向数据、所述第一偏航角和所述第二偏航角，确定是否需要调整风机的迎风面的偏航角；

偏航角优化模块，如果需要调整风机的迎风面的偏航角，则根据所述第一预测风速数据和所述第一预测风向数据，确定在下一个时间周期中风机的迎风面的优化偏航角；

偏航角调节模块，将所述风机的迎风面的偏航角由所述第一偏航角调节至所述优化偏航角。

3.一种国产化风机智能控制设备，其特征在于，包括：处理器；用于存储处理器可执行指令的存储器；其中，所述处理器被配置为调用所述存储器存储的指令，以执行权利要求1所述的方法。