[发明专利]基于Jensen模型和双光束雷达的风机尾流区偏航误差修正方法

说明书

本发明公开了一种基于Jensen模型和双光束雷达的风机尾流区偏航误差修正方法，采集双光束雷达左、右光束测量的风速值，采集当前风电机组的偏航角，确定风场中风电机组的分布距离与分布角度；计算雷达测风点所处截面位置的尾流半径；判断后台风电机组测风雷达的两束光测点是均处于自然风速区，是一束光测点处于尾流区且另外一束光处于自然风速区，还是两束光测点均处于尾流区；判断后方风电机组处于左侧风速区还是右侧风速区；计算测风雷达的左、右光束测量风速值的补偿系数与补偿后的风电机组测风雷达左、右光束测量风速值；计算补偿后的风电机组的偏航误差值。本发明能够避免尾流效应对于风电机组动态偏航误差矫正的干扰。

技术领域

本发明涉及偏航误差的矫正技术，具体涉及一种基于Jensen模型和双光束雷达的风机尾流区偏航误差修正方法。

背景技术

风能作为一种丰富、清洁的新能源，是世界上最有前途的可再生能源之一。随着电网输送和容纳能力的增加，风电场业主更加关注风电机组发电效率的提升。较大的偏航误差会导致发电效率较低，因此，偏航误差的矫正对提高风电机组的发电效率有重要的意义。目前，已有基于风电机组测风雷达的动态偏航误差矫正方法。但是，受尾流区风速大小变化的影响，该方法在风电机组处于尾流区时计算的偏航误差值会与实际风向偏航误差值出现差异，这会导致尾流区的动态偏航误差矫正方法失效。

发明内容

本发明目的在于提出一种基于Jensen模型和双光束雷达的风机尾流区偏航误差修正方法。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种基于Jensen模型和双光束雷达的风机尾流区偏航误差修正方法，具体步骤如下：

步骤1，采集双光束雷达左、右光束测量的风速值，采集当前风电机组的偏航角，确定风场中风电机组的分布距离与分布角度；

步骤2，根据二维Jensen模型及风电机组的分布距离与分布角度，计算雷达测风点所处截面位置的尾流半径；

步骤3，判断后台风电机组测风雷达的两束光测点是均处于自然风速区，是一束光测点处于尾流区且另外一束光处于自然风速区，还是两束光测点均处于尾流区；

步骤4，根据前后风电机组的连线与前台风电机组中心轴线的夹角，判断后方风电机组处于左侧风速区还是右侧风速区；

步骤5，根据测风雷达测点处于风速区的位置，计算测风雷达的左、右光束测量风速值的补偿系数与补偿后的风电机组测风雷达左、右光束测量风速值；

步骤6，计算补偿后的风电机组的偏航误差值。

进一步的，步骤1中，利用安装在风电机组机舱上方的双光束测风雷达采集左、右光束测量的风速值，利用风电机组的SCADA系统采集当前风电机组的偏航角，根据风场的建造选址确定风场中风电机组的分布距离与分布角度。

进一步的，步骤2中，根据二维Jensen模型及风电机组的分布距离与分布角度，计算雷达测风点所处截面位置的尾流半径，具体方法为：

定义前后风电机组连线与前台风电机组中心轴线的夹角θ为：

θ＝θ_FWT-θ_x

式中，θ_x为后方机组当前的偏航角，θ_FWT为前方机组相对于后方机组所在的方位角；

定义后台风电机组雷达激光束测点所在截面与前方机组的垂直距离为L，计算公式为：

L＝Ld1cos(θ)-z₀×cos(α)

式中，Ld1为前后风电机组的机舱连线距离，z₀为雷达激光束测点与雷达的距离，α为激光束与后方机组中轴线的夹角；

雷达测风点所处截面位置的尾流半径计算公式为：