[发明专利]在线修正风力发电机组的对风偏差的方法和装置

说明书

提供一种在线修正风力发电机组的对风偏差的方法和装置，该方法包括：在每个采样时刻获取一组风力发电机组的运行数据，所述运行数据包括风速、风向角和输出功率；确定所获取的运行数据所属的风速区间；针对每个风速区间，获取该风速区间内各风速所对应的风向角和输出功率，通过对所获取的风向角和输出功率进行拟合来确定该风速区间下的最优风向角；基于获取的所有风速区间对应的最优风向角进行计算处理，以获得偏航静态对风偏差；利用所获得的偏航静态对风偏差对风力发电机组的风向角测量值进行修正。采用本发明示例性实施例的在线修正风力发电机组的对风偏差的方法和装置，能够有效减小偏航静态对风偏差，从而提高风力发电机组的偏航对风精度。

技术领域

本发明总体说来涉及风力发电技术领域，更具体地讲，涉及一种在线修正风力发电机组的对风偏差的方法和装置。

背景技术

风力发电机组的偏航对风偏差对其发电功率的影响较大，偏航对风偏差分为两类，一类是偏航动态对风偏差，这类对风偏差主要是由于风向变化造成的，可以根据偏航控制策略，基于所采集的风向角反馈，动态调整偏航对风偏差。另一类是偏航静态对风偏差，这类对风偏差主要是由于外部因素使得风向传感器风向测量不准确造成的，例如，由于叶轮转动对风向传感器的扰动、风向传感器安装偏差、调试精度等原因导致风向测量不准确。

风力发电机组的控制系统无法感知偏航静态对风偏差，一般是通过风向补偿矫正的方式来消除偏航静态对风偏差。

目前，对于单机端偏航静态对风偏差矫正存在多种方法，主要有能巢(wfc矫正算法)和离线矫正算法，两种矫正算法的原理基本一致。以离线矫正算法为例，该矫正算法的过程为：筛选有效数据，根据当前风速进行分仓，风速分仓后根据对风偏差确定所处的风向分仓，累积一定数据之后，根据分仓结果计算每个风速、风向分仓下的功率平均值，根据散点(风向-功率点)分布对每个风速进行曲线拟合，得到风向-功率对应关系曲线，进而确定功率最大点对应的最优风向，进一步计算最优风向的平均值，得到偏航静态对风偏差的矫正值。

但是，无论是采用能巢还是采用离线矫正算法，均存在明显的缺陷和限制因素，例如，若采用能巢矫正算法来计算偏航静态对风偏差，则需要对风场额外增加设备，导致能够应用该对风偏差矫正方式的风场受限，且算法的计算周期较长，需要三个月左右的数据才能得出结果。若采用离线矫正算法，则需要对离线数据进行分析，同样需要较长的时间收集离线数据，同时手动修改矫正值，随着时间推移，矫正值会发生变化，导致矫正无法持续迭代，进而影响矫正效果。

发明内容

本发明的示例性实施例的目的在于提供一种在线修正风力发电机组的对风偏差的方法和装置，以克服上述至少一种缺陷。

在一个总体方面，提供一种在线修正风力发电机组的对风偏差的方法，所述方法包括：在每个采样时刻获取一组风力发电机组的运行数据，所述运行数据包括风速、风向角和输出功率；确定所获取的运行数据所属的风速区间；针对每个风速区间，获取该风速区间内各风速所对应的风向角和输出功率，通过对所获取的风向角和输出功率进行拟合来确定该风速区间下的最优风向角；基于获取的所有风速区间对应的最优风向角进行计算处理，以获得偏航静态对风偏差；利用所获得的偏航静态对风偏差对风力发电机组的风向角测量值进行修正。

可选地，可通过以下方式确定任一风速区间下的最优风向角：构建关于风向角和输出功率的k阶次的多项式；基于所构建的多项式，在风向角寻优范围内以预定步长搜索使得输出功率达到最大值的风向角，将搜索到的风向角确定为所述任一风速区间下的最优风向角。

可选地，所述多项式的自变量为风向角，所述多项式的因变量为输出功率，可通过以下方式确定与任一风速区间对应的多项式的系数：建立用于求解与所述任一风速区间对应的多项式的系数的线性方程，其中，所述线性方程的一边为风向角功率矩阵，所述风向角功率矩阵由多个风向角功率求和项构成，所述线性方程的另一边为风向角矩阵与系数矩阵的乘积，所述风向角矩阵由多个风向角求和项构成，所述系数矩阵中的各元素为多项式的系数；通过对所建立的线性方程进行求解来获得所述任一风速区间对应的多项式的系数。