[发明专利]风电机组的极端风况条件的预测方法、装置及设备

说明书

本公开提供一种风电机组的极端风况条件的预测方法、装置及设备，所述方法包括：对测风塔风况数据进行处理以获得风况数据片段；基于所述风况数据片段中的风速与风况参数的联合概率分布，预测预定重现周期的风况参数；以及输出预测的所述预定重现周期的风况参数。

技术领域

本公开涉及风力发电技术，具体的，涉及一种针对风电机组运行环境的极端风况条件的预测方法、装置及设备。

背景技术

风力发电机组在设计过程中需要考虑外部环境条件以及机组的运行状态，其中，外部环境条件又分为正常条件和极端条件。极端外部极端风况条件是指具有一定重现周期的风况条件(例如，一年一遇或50年一遇)。极端风况条件主要包括：极端湍流、极端运行阵风、极端运行相干阵风、极端风剪切以及极端风向变化。

目前，风力发电机组设计中应用的极端风况参数主要来自于IEC61400-1标准中的推荐公式。IEC61400-1是国际通用标准，其中推荐的公式是根据德国、美国和澳大利亚等国家有限的测风塔数据统计、拟合和假设得来，但该标准并没有考虑具体地区(例如，中国的部分地区)的气候条件、地形地貌等条件。随着机组叶轮直径的增长，这些极端风况参数对机组关键部件的开发起到了主导作用。

目前风力发电机组设计参数，依据IEC61400-1标准中给出的推荐公式进行极端风况参数的设定，会导致在平坦地形上的极端风况条件的参数设置过于保守，而在复杂地形上该参数设置又存在风险，机组的经济性、竞争性和可靠性等都由此受到非常大的影响与限制。

发明内容

提供本发明内容以按照简化形式介绍选择的构思，以下在具体实施方式中进一步描述选择的构思。本发明内容不意在确定所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不意在用于帮助确定所要求保护的主题的范围。

本发明将逆一阶可靠性方法及测风塔的高频采样数据相结合，应用于极端风况参数的计算与预测上，能够更加准确的计算风电场位置处的极端风况条件，从而打破极端风况参数只能按照标准推荐公式来计算的现状，为风电机组的开发设计打开新的局面。

根据本公开的一个方面，一种风电机组的极端风况条件的预测方法包括：对测风塔风况数据进行处理以获得风况数据片段；基于所述片风况数据片段中的风速与风况参数的联合概率分布，预测预定重现周期的风况参数；以及输出预测的所述预定重现周期的风况参数。

根据本公开的实施例，在所述预测方法中，对测风塔的风况数据进行处理的步骤可包括：获取测风塔高频采样数据，其中，高频采样数据包括时间戳、风速和风向中的至少一种变量；确定所述高频采样数据是否满足预定条件；以预定时间长度对满足所述预定条件的高频采样数据进行数据片段切割，以获得所述风况数据片段。

根据本公开的实施例，在所述预测方法中，所述预定条件包括数据完整率超过预定阈值。

根据本公开的实施例，在所述预测方法中，所述风况参数可包括风速标准差、风速变化幅值、风向变化幅值、风剪切值和风电机组载荷中的至少一个。

根据本公开的实施例，在所述预测方法中，预测所述预定重现周期的风况参数的步骤可包括：基于高斯概率函数确定所述预定重现周期的可靠性指标，其中，所述可靠性指标与针对风速值的第一标准正态变量和针对风况参数的第二标准正态变量的平方和相关联；通过所述第一标准正态变量和所述第二标准正态变量的联合概率分布计算所述风况参数相对于风速的函数；基于计算出的函数预测所述预定重现周期的风况参数。

根据本公开的另一方面，一种风电机组的极端风况条件的预测装置包括：数据处理单元，被配置为对测风塔风况数据进行处理以获得风况数据片段；数据分析单元，被配置为基于所述风况数据片段中的风速与风况参数的联合概率分布，预测预定重现周期的风况参数；以及数据输出单元，被配置为输出预测的所述预定重现周期的风况参数。