[发明专利]风电机组的前馈控制方法、装置以及控制系统

说明书

提供一种风电机组的前馈控制方法、装置以及控制系统，该前馈控制方法包括：通过遥感测量装置获取所述风电机组前方的多个空间点位置处的入流风信息，所述多个空间点分布在多个不同的截面，所述多个不同的截面相对所述风电机组的距离不同；利用获取的入流风信息合成目标风速；基于合成的目标风速，预测目标点的入流风到达叶轮平面所需的来流到达时间；根据所预测的来流到达时间对风电机组进行前馈控制。采用本发明示例性实施例的风电机组的前馈控制方法、装置以及控制系统，通过风速合成提高了风速的计算精度，并利用精确的风速推测来流到达叶轮平面的时间，有效提升了前馈控制效果。

技术领域

本发明总体说来涉及风电技术领域，更具体地讲，涉及一种风电机组的前馈控制方法、装置以及控制系统。

背景技术

为了降低发电成本，提高单台风电机组的风能捕获面积，从而提高特定风场的风资源利用率，国际市场的MW级风电机组的设计容量越来越大，叶轮半径的尺寸也显著增长，如美国超导公司(American Superconductor Corp.)于2016年投入市场销售的10MW海上风电机组的叶轮直径就已达190m。一方面，风电机组的叶片的入流条件在时间、空间尺度上差异明显，具有极强的不确定性；另一方面，由于叶轮前方不可避免的存在诱导效应，实际到达叶轮平面的风速的大小并非是自由来流的大小，且来流风速不同，诱导效应的影响也不同，到达叶轮平面的速度衰减率也不同。因此，获得精准的入流风信息，从而加强对大型风电机组的控制是当前风电技术研发的焦点之一。

目前使用最广泛的测风传感器是固定在机舱上的被动测量传感器(如风杯、风速仪等)，在入流风达到传感器时才可以测得实时风速的相应信息。实际上，入流风尚未到达叶轮平面时，由于诱导效应的存在使得风电机组的叶轮已经处于吸收风能的状态，因此，风电机组的常规风速传感器测量风速值相对于入流风速值均偏小，同时叶轮旋转扰动的影响也无法规避。

随着技术的发展，新型遥感测量装置(如激光镭达等)已逐渐应用于风电机组的测试和控制中，但是由于诱导效应的影响，同样导致来流从不同截面处的风速到叶轮平面处的风速并非呈线性变化的，使得对入流风速的检测不够准确。

发明内容

本发明的示例性实施例的目的在于提供一种风电机组的前馈控制方法、装置以及控制系统，以克服上述至少一个缺陷。

在一个总体方面，提供一种风电机组的前馈控制方法，包括：通过遥感测量装置获取所述风电机组前方的多个空间点位置处的入流风信息，所述多个空间点分布在多个不同的截面，所述多个不同的截面相对所述风电机组的距离不同；利用获取的入流风信息合成目标风速；基于合成的目标风速，预测目标点的入流风到达叶轮平面所需的来流到达时间；根据所预测的来流到达时间对风电机组进行前馈控制。

可选地，利用获取的入流风信息合成目标风速的步骤可包括：针对入流风的每个截面，根据处于该截面的各空间点位置处的入流风信息，确定该截面的截面平均风速；根据各截面的截面平均风速来获得目标风速。

可选地，利用获取的入流风信息合成目标风速的步骤可还包括：确定每个截面对应的诱导效应影响系数，其中，根据各截面的截面平均风速来获得目标风速的步骤可包括：根据所有截面的截面平均风速以及对应的诱导效应影响系数，获得目标风速。

可选地，确定每个截面对应的诱导效应影响系数的步骤可包括：从所有截面中选择一截面作为参考截面；设定所述参考截面的诱导效应影响系数；根据所有截面中除所述参考截面之外的其他截面与所述参考截面之间的距离，调整所述参考截面的诱导效应影响系数，以获得所述其他截面的诱导效应影响系数。

可选地，根据所有截面的截面平均风速以及对应的诱导效应影响系数，获得目标风速的步骤可包括：为每个截面设置对应的权重值；分别计算每个截面的截面平均风速与对应的诱导效应影响系数的比值，将每个比值与对应的权重值的加权求和确定为目标风速。