[发明专利]基于尾流场优化控制的多台风机阵列年发电量提升方法

说明书

本发明公开了一种基于尾流场优化控制的多台风机阵列年发电量提升方法，计算第二台风机雷达的测风点所处截面位置在第一台风机尾流区的尾流半径，判断第二台风机雷达的测风点在第一台风机尾流区的位置，计算第二台风机雷达左、右测风点测量风速的补偿系数及补偿后的第二台风机的偏航误差角度；计算风场阵列所有风机补偿后的偏航误差角度；计算各台风机的风轮平面所处截面位置在不同上游风机尾流区的尾流半径，计算风机在不同上游风机尾流区的平均风速，计算风机阵列的功率输出之和；用遗传算法实时计算风机阵列功率之和最大时对应的各台风机的主动偏航角，优化控制风机的偏航状态。本发明以整个风电场功率最优为目标，有效提高了风电场发电效益。

技术领域

本发明属于风机控制技术领域，具体涉及一种基于尾流场优化控制的多台风机阵列年发电量提升方法。

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机发电效率的提升。上游风机的尾流会使下游风机的功率输出出现显著降低，因此，针对尾流效应的风电场控制优化策略，对于提高风电场整体发电效率具有重要意义。目前，已有的风电机组偏航控制策略的多以风电机组偏航误差角度为零为目标。但是，受风电场中尾流效应的影响，该方法还难以实现风电场功率最优的目标。

发明内容

本发明目的在于提出一种基于尾流场优化控制的多台风机阵列年发电量提升方法。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种基于尾流场优化控制的多台风机阵列年发电量提升方法，具体步骤如下：

步骤1，采集风场阵列第一台风机的入流风速、入流风向与偏航误差角度，采集第一台风机下游各台风机的双光束激光雷达左、右测风点测量的风速值，确定风场中风机之间的间距与方位角度；

步骤2，根据二维Jensen模型及第一台和第二台风机之间的间距与方位角度，计算第二台风机雷达的测风点所处截面位置在第一台风机尾流区的尾流半径；

步骤3，判断第二台风机雷达的测风点在第一台风机尾流区的位置，是两处测风点均处于自然风速区，是一处测风点处于第一台风机尾流区且另一处测风点处于自然风速区，还是两处测风点均处于第一台风机尾流区，并且判断第二台风机处于第一台风机的尾流中心轴线的左侧还是右侧；

步骤4，根据第二台风机雷达的测风点在第一台风机尾流区的位置，计算第二台风机雷达左、右测风点测量风速的补偿系数，计算补偿后的第二台风机的偏航误差角度；

步骤5，基于步骤2-4的方法，结合补偿后的第二台风机偏航误差角度，计算第三台风机补偿后的偏航误差角度，之后再计算第四台风机补偿后的偏航误差角度，依次重复，直到计算出风场阵列所有风机补偿后的偏航误差角度；

步骤6，设置各台风机的主动偏航角，计算各台风机的风轮平面所处截面位置在不同上游风机尾流区的尾流半径，并且判断风机的风轮平面在不同上游风机尾流区的位置，是完全处于自然风速区，是部分处于尾流区，还是完全处于尾流区；

步骤7，根据各台风机的风轮平面在不同上游风机尾流区的位置，计算风机在不同上游风机尾流区的平均风速；

步骤8，考虑尾流叠加效应，计算各台风机风轮平面的等效入流风速，进一步计算风机阵列的功率输出之和；

步骤9，使用遗传算法，实时计算风机阵列功率之和最大时对应的各台风机的主动偏航角，并使用计算所得的风机主动偏航角去优化控制风机的偏航状态。

进一步的，步骤1中，利用风机的SCADA系统或者其他测控系统采集风场阵列第一台风机的入流风速与入流风向，利用安装在风场阵列第一台风机机舱上方的双光束激光雷达采集偏航误差角度，利用安装在下游风机机舱上方的双光束激光雷达采集左、右测风点测量的风速值，根据风场的建造选址确定风场中任意风机之间的间距与方位角度。