[发明专利]一种集成机载激光测风雷达的风机系统及运行控制方法

说明书

本发明提供了一种集成机载激光测风雷达的风机系统及运行控制方法。风机系统包括第一类风机和第二类风机；采用协同信息采集模型优化所述第一类风机、第二类风机部署位置；根据第一类风机、第二类风机数据、天气数据、历史数据采用神经网络构建风场信息，结合风场信息进行风机运行控制。通过优化设置激光测风雷达使用数量，降低了建设成本；结合了两类风机共同构建的风场信息情况预测的风速信息对风机进行运行控制，实现了更精准有效的风机控制。

技术领域

本发明涉及风力发电技术领域，尤其涉及一种集成机载激光测风雷达的风机系统及运行控制方法。

背景技术

随着风电技术的发展，机载式激光雷达的应用也越来越广泛。机载式激光雷达通过感知风机前方来流风速，经处理后形成风轮面前馈等效风速，作为雷达辅助控制器的输入。机载式的激光测风雷达，可以测量风机前方80米处的风向风速信息。可以于风机主控系统相集成，在风到达风轮前就可以早早地将所测得的风机前方的风向风速信息实时地传递给风机主机控制系统。获取正确的风向信息可以保证风机正确的偏航，从而提升风机的发电量并降低关键部件上的载荷。

激光测风雷达相对于传统的风向风速传感器，探测距离远、测量范围大、数据精度高，能够对风场信息进行测量，为风机控制系统提供更加准确的信息。风力发电机一般会按照地域的风场情况进行集群部署。

然而现有的机载式激光雷达风机运行控制方法存在以下问题：

1)每台风机都需要加装激光测风雷达，额外增加较大成本；缺乏科学的安装激光测风雷达的手段；

2)激光测风雷达仅单机使用，不能充分发挥探测范围大的优势；受负责地形和气候影响，单一传感器获得的风速风向数据不够准备，需要对整个风场信息进行融合才能获得最优数据。

发明内容

本发明的目的在于解决上述现有技术中存在的难题，一种集成机载激光测风雷达的风机系统，包括：所述风机系

统包括两类，第一类风机为加装激光测风雷达的风机，第二类风机为未加装激光测风雷达的风机；

所述激光测风雷达安装在所述第一类风机机舱上方，用于采集风向风速信息；

采用协同信息采集模型优化所述第一类风机、第二类风机部署位置。

优选的，所述采用协同信息采集模型优化所述第一类风机部署位置具体包括如下步骤：

设风机集群部署区域范围为D，数量为N，激光测风雷达的测量范围为W0，

N个风机，机舱位置的大地坐标系坐标为；

N个风机加装激光测风雷达后，测风区域分别为，其中为测风区域的空间描述；

采用迭代寻优的启发式算法，for k＝1,2,…,M，M为循环计算次数：

步骤S1，随机选取一个风机，确定该风机加装激光测风雷达的测风区域，将该风机加入选择列表Lk中，总测风区域；

步骤S2，随机选择剩余风机中的一个风机，确定该风机加装激光测风雷达的测风区域，计算所选风机加装激光测风雷达的总测风区域；

步骤S3，判断当前总测风区域是否满足对风场测量的需求，如果满足需求，将该风机加入列表L中，输出风机列表Lk，执行循环下一步，如果不满足，至步骤S4；

步骤S4，剩余风机逐一计算增加激光测风雷达后总测风区域，选取测风区域最大的风机加入列表Lk中；

步骤S5：按照步骤S2、S3、S4继续计算，直到输出Lk；

输出列表L1、L2、…、LM，根据列表长度进行优选，选择列表长度最短的一组风机组合加装激光测风雷达，即为所述第一类风机，其余为所述第二类风机。