风力发电机组在风剪切风况下的变桨控制方法及发电机组与流程

本公开涉及风力发电领域，更具体地，涉及一种风力发电机组在风剪切风况下的变桨控制方法及发电机组。

背景技术：

1、随着风力发电机组的叶轮直径和整机容量的增大，整机成本的制约也随之增大，风力发电机组的净空问题或极限载荷问题成为机组开发过程中重要的影响因素，特别是在极端的风剪切风况下，影响尤为显著。

2、然而，在相关技术中，缺少对风剪切风况相关的识别方法和相应的机组控制策略，这使得在面对风剪切风况时，风力发电机组的净空问题或极限载荷问题无法得到有效解决，从而影响机组的安全性和可靠性。

技术实现思路

1、鉴于相关技术中缺少在风剪切风况下的识别与机组控制的问题，本公开提供一种风力发电机组在风剪切风况下的变桨控制方法及发电机组。

2、本公开的第一方面提供一种风力发电机组在风剪切风况下的变桨控制方法，所述变桨控制方法包括：基于风速数据，确定在风力发电机组的叶轮的第一来风的风速的第一特征量和在所述叶轮的第二来风的风速的第二特征量；分别确定所述第一特征量的第一趋势量和所述第二特征量的第二趋势量，其中，所述第一趋势量表征在所述第一来风到达所述叶轮之前的预设时间段内所述第一特征量的变化的累积量，所述第二趋势量表征在所述预设时间段内所述第二特征量的变化的累积量；基于所述第一趋势量与所述第二趋势量，确定所述第一来风与所述第二来风之间的风剪切风况；基于所述风剪切风况，对所述风力发电机组进行变桨控制。

3、可选地，通过以下方式确定所述第一趋势量和所述第二趋势量：基于所述第一特征量在所述预设时间段内的累积量以及所述第一特征量的第一初始值在所述预设时间段内的累积量，确定所述第一趋势量；基于所述第二特征量在所述预设时间段内的累积量以及所述第二特征量的第二初始值在所述预设时间段内的累积量，确定所述第二趋势量，其中，所述第一初始值为在所述预设时间段内的特定时刻的第一特征量，所述第二初始值为在所述预设时间段内的特定时刻的第二特征量。

4、可选地，所述基于所述第一趋势量与所述第二趋势量，确定所述第一来风与所述第二来风之间的风剪切风况，包括：基于所述第一特征量在所述预设时间段内的累积量和所述第二特征量在所述预设时间段内的累积量，确定所述第一特征量和所述第二特征量之间的第一差异量；基于所述第一趋势量、所述第二趋势量和所述第一差异量，确定所述风剪切风况。

5、可选地，所述基于所述第一趋势量、所述第二趋势量和所述第一差异量，确定所述风剪切风况，包括：确定所述第一趋势量与所述第二趋势量之间的第二差异量；基于所述第一差异量和所述第二差异量，确定风剪切参数，其中，所述风剪切参数表征所述第一来风与所述第二来风之间的风剪切的程度；基于所述风剪切参数，确定所述风剪切风况。

6、可选地，所述第一差异量与所述第二差异量均为正数，或者所述第一差异量与所述第二差异量均为负数。

7、可选地，所述基于所述第一趋势量与所述第二趋势量，确定所述第一来风与所述第二来风之间的风剪切风况，包括：响应于所述第一趋势量满足第一预设条件、所述第一趋势量满足第二预设条件且所述第一差异量满足第三预设条件，或者响应于在所述第一趋势量满足所述第一预设条件且所述第一趋势量满足所述第二预设条件后的预设时间长度内所述第一差异量满足所述第三预设条件，确定存在风剪切风况，其中，所述第一预设条件表示在所述预设时间段内所述第一特征量的变化的累积量超过所述风力发电机组的设计趋势边界；所述第二预设条件表示在所述预设时间段内所述第二特征量的变化的累积量超过所述风力发电机组的设计趋势边界；所述第三预设条件表示所述第一特征量和所述第二特征量之间的差异量超过所述风力发电机组的设计差异边界，其中，所述第一预设条件的设计趋势边界的数值与所述第二预设条件的设计趋势边界的数值互为相反数。

8、可选地，通过以下方式对所述风力发电机组进行变桨控制：基于所述风剪切风况和风速相关量，确定附加桨距角，其中，所述风速相关量为与所述风力发电机组当前受到的风速相关的参量；基于所述附加桨距角，对所述风力发电机组进行变桨控制。

9、可选地，通过以下方式确定所述第一特征量和所述第二特征量：基于测风设备获取由来风侧指向所述叶轮的多个路径上的多个点处的风速数据；根据所述风速数据、每个路径的指向、所述多个点中的每个点距所述叶轮的距离以及所述叶轮上在当前时刻的风速处理参数，确定每个路径上在当前时刻的合成风速，其中，所述风速处理参数基于在前一时刻的所述第一特征量和所述第二特征量来确定；基于每个路径上在当前时刻的合成风速，确定在当前时刻的所述第一特征量和所述第二特征量。

10、可选地，通过以下方式对所述风力发电机组进行变桨控制：基于所述第一特征量和所述第二特征量，确定所述叶轮前方来风的风速特征量；根据所述风速特征量偏离所述风力发电机组的额定风速的程度，确定附加桨距角；基于所述附加桨距角，对所述风力发电机组进行变桨控制，其中，所述风速特征量偏离所述额定风速的程度与所述附加桨距角呈负相关。

11、可选地，所述根据所述风速特征量偏离所述风力发电机组的额定风速的程度，确定附加桨距角，包括：基于所述风力发电机组的额定风速、切入风速、切出风速和预设的修正值，确定多个风速区间以及与每个风速区间对应的候选附加桨距角；将与所述风速特征量所满足的风速区间对应的候选附加桨距角确定为所述附加桨距角。

12、可选地，所述多个风速区间包括第一风速区间、第二风速区间和第三风速区间，所述第一风速区间基于预设的修正值和所述额定风速确定，并且包括所述额定风速；所述第二风速区间基于所述风力发电机组的切入风速和所述第一风速区间确定，并且小于所述第一风速区间；所述第三风速区间基于所述风力发电机组的切出风速和所述第一风速区间确定，并且大于所述第一风速区间，其中，与所述第一风速区间对应的候选附加桨距角大于与所述第三风速区间对应的候选附加桨距角以及与所述第一风速区间对应的候选附加桨距角。

13、本公开的第二方面提供一种计算机设备，计算机设备包括：至少一个处理器；至少一个存储计算机可执行指令的存储器，其中，所述计算机可执行指令在被所述至少一个处理器运行时，促使所述至少一个处理器执行根据本公开的实施例所述的风力发电机组在风剪切风况下的变桨控制方法。

14、本公开的第三方面提供一种风力发电机组，所述风力发电机组包括根据本公开的实施例所述的计算机设备。

15、本公开的第四方面提供一种计算机可读存储介质，当所述计算机可读存储介质中的指令被至少一个处理器运行时，促使所述至少一个处理器执行根据本公开的实施例所述的风力发电机组在风剪切风况下的变桨控制方法。

16、根据本公开的风力发电机组在风剪切风况下的变桨控制方法及发电机组，可以基于风速数据，确定叶轮的不同来风的风速的特征量，并且可以根据不同来风的风速的特征量分别确定其各自的趋势量，该趋势量可以表征风速的特征量在一段时间内的变化的累积量，基于这样的趋势量可以更准确地判断风剪切风况，从而可以基于风剪切风况，对风力发电机组进行变桨控制，以及时应对极限载荷问题和净空问题，确保机组的安全性。