[发明专利]湍流强度估算方法及装置

说明书

本申请提供一种湍流强度估算方法及装置。所述湍流强度估算方法包括：以预定的采样间隔，获取风力发电机组的历史数据，并对历史数据进行预处理；基于风力发电机组机舱前后方向的加速度与湍流强度之间的正相关关系，使用预处理后的数据，建立湍流强度估算模型；基于建立的湍流强度估算模型，来估算当前的湍流强度。根据本发明构思的湍流强度估算方法和湍流强度估算装置能够实现对湍流强度的实时且准确的估算，从而时刻保证风力发电机组的安全工作，并且通过在湍流强度过大时降低整机载荷，避免大偏航下风力发电机组停机问题，提高机组可利用率。

技术领域

以下描述涉及风电领域，具体地说，涉及一种湍流强度估算方法及装置。

背景技术

湍流强度是度量气流速度脉动程度的一种标准，通常使用脉动速度均方根与平均风速之比来表示湍流强度，即，I＝u'/U，其中，I是湍流强度，u'是脉动速度的均方根(即，风速的标准差)，U是平均风速。

在风电领域中，当现场风速发生较大变化(即，湍流强度)较大时，风力发电机组会受到较强的载荷冲击，因此需要时刻关注湍流强度，以在必要时实施相应的控制措施保证风力发电机组的安全。然而，目前的湍流强度的估算方法需要10分钟内风速的平均值和标准差，这使得湍流强度难以实时计算。此外，由于风速测量的不准确(机舱风速仪安装在叶轮之后，测得风速受到机组尾流影响大)、计算量过大等原因，在风力发电机组运行时无法对湍流强度进行准确估计。

发明内容

为了解决上述难以实施计算湍流强度以及难以准确估计湍流强度的问题，本发明提供一种湍流强度估算方法及装置。

根据本发明构思的一个方面，提供一种湍流强度估算方法。所述湍流强度估算方法可包括：以预定的采样间隔，获取风力发电机组的历史数据，并对历史数据进行预处理，所述历史数据至少包括风力发电机组机舱前后方向的加速度以及湍流强度；基于风力发电机组机舱前后方向的加速度与湍流强度之间的正相关关系，使用预处理后的数据，建立湍流强度估算模型；基于建立的湍流强度估算模型，来估算当前的湍流强度。

优选地，对历史数据进行预处理的步骤可包括：将历史数据中的湍流强度按照大小进行分类，并且基于每一类中的所有湍流强度分别确定与每一类对应的风力发电机组机舱前后方向的加速度绝对值、风速和功率值。

优选地，建立湍流强度估算模型的步骤可包括：以与每一类对应的风力发电机组机舱前后方向的加速度绝对值、功率值和风速作为输入，以湍流强度的类别作为输出，通过神经网络训练，建立湍流强度估算模型。

优选地，对历史数据进行预处理的步骤可包括：将湍流强度划分为常规湍流工况和极限湍流工况；针对每个功率值，在常规湍流工况，获得在每个特定风速的风力发电机组机舱前后方向的加速度绝对值的平均值作为第一加速度绝对值；针对每个功率值，在极限湍流工况，获得在每个特定风速的风力发电机组机舱前后方向的加速度绝对值的平均值作为第二加速度绝对值。

优选地，建立湍流强度估算模型的步骤可包括：针对每个功率值，以风速为自变量，以第一加速度绝对值为因变量，计算常规湍流工况下的第一函数，并且以风速为自变量，以第二加速度绝对值为因变量，计算极限湍流工况下的第二函数；根据所述第一函数和所述第二函数，在每个风速计算所述第一函数在该风速的第一加速度绝对值与所述第二函数在该风速的第二加速度绝对值之间的加权平均值，获得各个风速与计算的加速度绝对值的加权平均值的对应关系作为湍流强度估算模型。

优选地，估算当前的湍流强度的步骤可包括：根据当前的功率值，确定对应的湍流强度估算模型；如果在当前的风速，当前的风力发电机组机舱前后方向的加速度绝对值小于对应的湍流强度估算模型中的加速度绝对值的加权平均值，则当前的湍流强度为常规湍流工况；如果在当前的风速，当前的风力发电机组机舱前后方向的加速度绝对值大于对应的湍流强度估算模型中的加速度绝对值的加权平均值，则当前的湍流强度为极限湍流工况。