[发明专利]一种风力发电机光影污染检测装置及检测方法

说明书

本发明提出一种风力发电机光影污染检测装置及检测方法，属于风力发电工程技术领域。检测装置包括有源驱动传感器阵列、第一支架、第二支架、有源驱动方位轴。有源驱动传感器阵列包括第一传感器阵列、第二传感器阵列、第三传感器阵列。调整有源驱动方位轴的旋转角度以及有源驱动传感器阵列的安装平面与地面的夹角，以改变第二传感器阵列的方位角，使其与太阳方位角一致，确保第二传感器阵列接收太阳直射光，第一传感器阵列和第三传感器阵列接收太阳散射光。本发明能够在光照强度较弱的天气情况下，通过精确检测日间风机叶片旋转是否产生光影污染，合理控制风机启动或停运，减少风力发电机不必要的停机时间，从而减少发电量损失。

技术领域

本发明涉及风力发电工程技术领域，具体涉及一种风力发电机光影污染检测装置及检测方法。

背景技术

风力发电是我国清洁能源发电的主要力量。风机在日间运行的时候，由于太阳光照射在旋转叶片上，会产生覆盖面较广的光影区域。随着风电的大规模建设，风电场选址时，其与居民区的距离越来越近。若风电场附近存在民居，由风机叶轮阴影的闪烁而造成的光影污染对人类日常生活会造成巨大的滋扰。

为了减少风机日间运行对附近居民产生的光影污染滋扰，现有技术是通过软件预测可能产生光影污染的时段，进而在所预测的影响时间段内手动或者自动关闭风机。然而，基于阴影检测而控制风机停机的现有技术中，没有考虑多云、阴天和雾霾等光照强度较弱天气情况下，光影实际不会造成滋扰。在这些情况下，如果也按照光影污染存在滋扰而强制风机停机，会造成不必要的发电量损失以及其他相关损耗。

中国专利申请(CN201310604345.3)“一种环境友好型的风电机组控制系统及方法”，公开了判断模块一旦检测出阴影区域D的数据与当地居民区信息有交集，则控制风力发电机的偏航电极进行一定的规避动作，当风机偏航角度大于15°时，则必须强制风机停机工作，直到计算角度合理再重新启动。该发明仅提及，光照情况通过主控PLC中的光敏传感器采集回来，在光照强度极低的情况下不采用该发明所提出的控制方法，却没有公开光照强度极低的判断依据，因此也不涉及光照强度极低的情况下对风机的控制方法。

中国专利申请(CN201780042351.0)“阴影检测”，公开了通过对风力涡轮机的至少一部分建模来确定阴影的检测。该发明提出相对于模型布置第一光伏传感器和第二光伏传感器，使得第一光伏传感器检测光源，并且第二光伏传感器在其中将产生阴影的情况期间检测阴影。第一光伏传感器和第二光伏传感器之间的电压差指示出现阴影。然而，当光照强度较弱时，第一光伏传感器和第二光伏传感器之间仍然存在电压差并指示出现阴影，若基于该阴影检测方法控制风机停运，可能会造成不必要的发电量损失。

中国专利申请(CN200480010520.5)公开了运行风力发电装置的方法，其中在一个光直接辐射区域探测一个第一光强度并在一个阴影区域探测一个第二光强度，并且其中如果所述第一光强度和所述第二光强度之间的差大于一个预先设定的值，那么所述风力发电装置停机。中国专利申请(CN200780100486.4)公开了一种风轮机的阴影控制系统，其中，关闭条件包括直射光强度与间接光强度之间的比较结果超过直射光对间接光阈值；并且公开了直射光强度是在被太阳照射时测量的，间接光强度是未被太阳照射时测量的。可见，现有技术中，是将太阳直射光下的传感器测量值与阴影下的传感器测量值之间的差值，作为检测阴影是否形成的输入数据。在光照较弱的特殊天气情况下，虽然两个传感器测量值之间的差值大于阈值，但是由于受到大气散射等影响，实际的太阳光照射下是无法形成阴影，因而这种阴影检测结果往往不够准确，最终造成风力发电机不必要的停机，使得发电量损失、效率下降。

因此，考虑光照强度较弱的天气下，优化设计风机阴影的检测方法，合理控制风机停机时间，避免发电量的损失。

发明内容