[发明专利]一种基于风机传感器的偏航校准方法

说明书

本发明提供的一种基于风机传感器的偏航校准方法，首先通过风机传感器采集T1时间内的机组运行数据，并对数据中不正常的数据进行剔除；然后基于机组仿真模型，创建多变量功率矩阵，构建数值参照系统；再将T1时间内的风向偏差作为固定偏差，获得来流方向与测量风向的关系式，得到实测功率与通过多变量功率矩阵得到的差值功率线性先关；再使用最优线性相关度法或者最小残差法，求得最优解；最后将求得的最优解输入给风机控制器进行偏航补偿，实现对机组偏航校准。在不增加额外设备的基础上，解决风机风向测量存在偏差的问题，实现零成本偏航校准，可靠性高、无需维护。可批量应用于现有机组，有效提高风电机组偏航对风的准确性，提升机组发电量。

技术领域

本发明涉及偏航校准技术领域，具体涉及基于风机传感器的偏航校准方法。

背景技术

风力发电机组是将风能转化为电能的一种装置，通过风轮从风中获取能量，由传动链传递至发电机进行发电，通常大型风力发电机由发电机控制风轮扭矩、变桨系统控制叶片桨距角来维持风机在各种风况下稳定运行。

对风准确性将直接影响风机发电量，在具有相同偏航执行精度的前提下，风向测量存在偏移时将导致风机持续跟踪至错误的风向，直接导致发电量的降低，准确的风向测量可以有效提高机组发电量。应用于风机偏航风向测量的手段主要由两种：一是通过传统的机舱机械式风向仪进行风向测量，因受叶片尾流、机舱外形、地形、维护和设备老化的影响，容易造成测量风向偏离实际来流风向。二是通过机舱式激光雷达进行风向测量，由于其成本高昂，尚不具备大规模应用的基础。

现有技术中，专利CN 201420751873.1公开了一种风力发电机组偏航校准测试系统，主要通过机舱安装激光雷达实现机组偏航校准，能够快速精准检测风电机组随风向变化的偏航角度与实际风向的偏差。但是其需要安装激光雷达，成本较高，不具备规模化应用的条件。

论文《风电机组偏航校正分析方法研究》中提出一种基于风机运行数据的风电机组偏航校正方法，通过寻找角度区间最优功率方法得到偏航误差角，局限性在于该方法仅能利用最优控制区内的数据进行区间功率曲线对比，对区间数据完整性要求较高；此外，该方法不能进行功率曲线外推，存在较大偏航误差情况下无法得到理想的偏航误差。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种基于风机传感器的偏航校准方法，在不增加额外设备的基础上，解决风机风向测量存在偏差的问题，实现零成本偏航校准，并且可靠性高，无需维护。

本发明提供的一种基于风机传感器的偏航校准方法，包括以下步骤：

S1、通过风机传感器采集T1时间内的机组运行数据，包括：发电机功率、空气密度、风向、风速，并对风机运行数据中不正常的数据进行剔除；

S2、基于机组仿真模型，创建风速、风向、空气密度的多变量功率矩阵，构建数值参照系统；

S3、将T1时间内的风向偏差作为固定偏差，获得来流方向与测量风向的关系式，得到实测功率与通过多变量功率矩阵得到的插值功率线性相关；

S4、根据测量风向以及对应的空气密度、风速通过向量运算遍历所有偏移风向，每一个偏移风向下进行插值计算，并求出插值功率与实测功率拟合最优解；

S5、将求得的最优解D_{offset_opt}输入给风机控制器进行偏航补偿，实现对机组偏航校准。

进一步的，在S1中发电机功率、空气密度、风向、风速的获取方法为获取系统PLC端或SCADA端的发电机功率、空气密度、风向、风速。

进一步的，在S2中创建多变量功率矩阵的具体方法为：输入风速Vs、风向Ds、空气密度ρ_S三个变量序列，取固定湍流强度，计算出不同(Vs，Ds，ρ_S)下的功率Ps，得到多变量功率矩阵Ps＝M(Vs，Ds，ρ_S)。