[发明专利]基于扇区的风力发电机组的控制方法及控制系统

说明书

提供一种基于扇区的风力发电机组的控制方法及控制系统。本申请的控制方法及控制系统通过基于风资源参数和尾流效应将风力发电机组的原始扇区进行扇区重构，并且针对扇区重构获得的新扇区进行载荷计算和载荷叠加，并且使用寻优算法，在满足疲劳载荷的约束的情况下，找到使得风力发电机组发电量最大的工作参数。因此，本申请的控制方法及其控制系统能够精细化评估风电场中的不同风力发电机组的各个扇区的风资源条件和机组间的尾流特性，充分发挥风电场中的各个风力发电机组的发电性能，在保证风电机组安全的前提下，实现风电机组经济性最优。

技术领域

以下描述涉及风电领域，更具体地说，涉及一种基于扇区的风力发电机组的控制方法及控制系统。

背景技术

随着全球范围内能源危机形势愈发明显，开发可再生能源已成为世界各国能源发展战略的重大举措。风能因其在全球范围内蕴藏量巨大、可再生、分布广、无污染的特性，使风力发电成为研究较为广泛的一种可再生能源。

风电场由多台风力发电机组构成，每台风力发电机组的安全稳定运行，关系着整个风电场的稳定运行。场群群控，即通过对单台风力发电机组的控制调整实现风电场总体规划目标。为此，不仅需要考虑单台风力发电机组自身状况，还要考虑风电场全部风力发电机组之间的相互协作。

当风力发电机组运行在复杂地形条件下，风力发电机组各个扇区的地形存在很大的差异，导致各个扇区风资源状况差异很大。现在常用的风力发电机组控制策略没有考虑不同扇区风资源的差异性，也就是说，目前对风电场中的每个风力发电机组的扇区均采用以22.5°或20°进行划分，没有考虑各个风力发电机组所在机位点的实际风资源情况，使得基于划分的扇区对风力发电机组的控制不合理，从而导致风电场中的全部风力发电机组无法实现较好的经济性。

发明内容

为了解决由于不同扇区风资源的差异性而导致的风电场全部风力发电机组无法实现较好的经济性的技术问题，本发明提供一种基于扇区的风力发电机组的控制方法及控制系统。

根据本发明的一方面，提供一种基于扇区的风力发电机组的控制方法，包括：针对多个风速段中的每个风速段，获取风力发电机组的每个原始扇区的风资源参数；基于获取的风资源参数对原始扇区进行重构；基于重构后的扇区进行使得所述风力发电机组的发电量最大的寻优操作；根据寻优操作的结果来控制所述风力发电机组。

优选地，基于获取的风资源参数对原始扇区进行重构的步骤包括：将每个原始扇区拆分成以预定度数为间隔的多个第一扇区，并且基于所述风力发电机组的每个原始扇区的风资源参数来获取所述多个第一扇区中的每个第一扇区的风资源参数；基于所述多个第一扇区中的每个第一扇区的风资源参数以及所述风力发电机组的尾流效应，针对每个风速段分别计算所述多个第一扇区中的每个第一扇区的综合湍流强度；基于所述多个第一扇区中的每个第一扇区的综合湍流强度，进行扇区重构以形成多个第二扇区作为所述重构后的扇区，并且获取所述多个第二扇区中的每个第二扇区的风资源参数和综合湍流强度。

优选地，基于重构后的扇区进行使得所述风力发电机组的发电量最大的寻优操作的步骤包括：基于所述风力发电机组的工作参数、所述多个第二扇区中的每个第二扇区的风资源参数和每个第二扇区的综合湍流强度以及空气密度，针对每个风速段分别计算所述风力发电机组的每个大部件的载荷量；针对所述风力发电机组的每个大部件，将针对每个风速段计算的载荷量进行叠加，以得到每个大部件的疲劳载荷；以每个大部件的疲劳载荷为约束条件，以所述风力发电机的发电量最大为目标函数，调整所述风力发电机组的工作参数，并且返回到计算每个第一扇区的综合湍流强度的步骤。

优选地，风资源参数包括：各个扇区的风切变指数、入流角、在每个风速段的环境湍流强度、风速和风速概率密度分布参数。