[发明专利]一种考虑机组尾流的风电场偏航控制方法

说明书

一种考虑机组尾流的风电场偏航控制方法，根据机组功率P_i^实时和风能捕获系数关系，将风场发电功率最大化问题转化为求解轴向诱导系数a_i最优问题，它可以预测风电场尾流效果的风电场的“内部模型”，通过控制偏航尾流偏差，下风向机组的尾流和风轮的轴向诱导均引导开，采用优化风电机组偏航角度方法，减少尾流相互作用来增加风电场的发电量；仅考虑下风向相邻机组，对轴向诱导系数a_i进行迭代计算，由于自由风空气的混合作用，将极大地减少尾流衰减影响，极大缩短诱导系数a_i的计算时间。本发明测量结果比较准确，可靠性高，控制效果更理想。

技术领域

本发明涉及风力发电技术领域，特别涉及一种考虑机组尾流的风电场偏航控制方法。

背景技术

目前，随着风场容量增大，风场中的机组尾流相互作用效果已成为一个研究风电机组控制算法的重要领域。尾流相互作用的拓扑和量级基于时变的大气条件(例如：风向、风速、尾流、大气稳定性)，也基于每台机组可调节的运行点(通过改变控制设置，例如：发电机转矩、变桨角度、偏航角度等)。

尾流是一种气流结构，它具有减少风速的特征，因为机组风轮从流入的气流中吸收动态能量，并且由于机组阻挡了气流而增加尾流。在风电场中的机组，通过风轮下风向的尾流，可以影响其它机组的性能。假如一台机组它机位没有被自由气流完全覆盖，而是位于尾流路径中，风速减少将导致机组的发电量降低；另一方面，尾流中增加的尾流和剪切将导致位于下风向机组动态载荷的增加。

目前工业实践中，现有技术通过调节变桨和转矩的风电场控制的这种方法，风场中的机组仍然采用各自机组最大化发电性能的控制方式，忽略了尾流对其他机组的影响。整个风场系统的响应相对应控制给定变化相当缓慢，由于气流从一台机组传递到另一台机组的延时很长，使得风电场的偏航控制变得更加困难。

发明内容

为了克服风电场中由于上风向机组尾流影响导致位于下风向机组，风速减少将导致发电量降低和尾流和剪切增大使动态载荷增加，而通过调节变桨和转矩，各自机组最大化发电性能的控制方式的不足，其忽略了尾流对其他机组的影响。本发明提供了一种可以预测风电场尾流效果的风电场的“内部模型”，通过控制偏航尾流偏差，下风向机组的尾流和风轮的轴向诱导均被引导开，采用优化风电机组偏航角度方法，减少尾流相互作用来增加风电场的发电量。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种考虑机组尾流的风电场偏航控制方法，该方法获取风力发电机组所处地点风轮直径D_i、机组坐标[x,y]，根据Jensen模型，确定所述风电机组后的尾流直径D_w,i,q，D_w,i为机组i的风轮尾流直径，q为风轮中心距离分为三个不同的区域；

获取所述风电机组的偏航角度γ_i和尾流中心线角度ξ_i(x)，确定所述风电机组的下风向尾流中心位置y_w,i(x)，由机组坐标Y、偏航导向侧向偏移y_w,偏航,i、旋转导向侧向偏移y_w,旋转,i三部份组成；

由所述风电机组尾流直径D_w,i,q和所述下风向尾流中心位置y_w,i(x)，确定尾流区机组i和下风向机组j的尾流重叠面积

由所述风电机组后的尾流直径D_w,i,q，确定所述风电机组的尾流衰减系数c_w,i,q(x)，尾流衰减率用于调节偏航角度；

由轴向诱导系数a_i、尾流衰减系数c_w,i,q(x)、尾流重叠面积确定受尾流风影响的有效风速v₂(j)；