一种风电场尾流偏航控制优化系统的制作方法

1.本实用新型涉及风电场尾流偏航控制领域，具体涉及一种风电场尾流偏航控制优化系统。


背景技术：

2.在众多可再生能源技术中，风力发电是最成熟、最具大规模开发条件和商业化发展前景的发电方式之一。在我国众多的清洁能源形式当中，风电目前占有最大的容量比例和市场份额。但是风电场在精细化利用风能方面仍有待改进，目前对于风电机尾流效应对于下游风电机的影响是目前研究的热点，也已经取得较好的研究成果，不过在工程应用方面仍有欠缺。
3.风电场的尾流偏航控制是通过变桨或者偏航动作，改变上游机组的尾流特性，减少其对下游机组的影响，从而增加下游风电机组的发电量，进而提升风电场整场的发电量，是目前工程应用研究的一个重点，不过目前风电机偏航模型较复杂，导致对于全局最优偏航角的求解过程漫长，不利于将该方法用于风电场的实时偏航优化。目前进行偏航优化的方式主要是在指定风速、风向范围进行全局的偏航优化，存在风电场尾流偏航控制不及时的问题。


技术实现要素：

4.针对现有技术中的不足，本实用新型提供一种风电场尾流偏航控制优化系统，其通过驱动风电机组的偏航角度使风电场尾流偏航控制更加及时。
5.为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案进行：
6.一种风电场尾流偏航控制优化系统，其包括：
7.第一处理器；
8.与所述第一处理器通信连接的风力监测单元，所述风力监测单元用于向所述第一处理器传递海上风电场区域的风力数据；
9.分别与所述第一处理器和所述风力监测单元通信连接的第二处理器；
10.与所述第二处理器通信连接的风机偏航单元；
11.其中，所述第一处理器根据接收的所述风力数据，通过预设在所述第一处理器的第一处理逻辑将风电机组进行分类，所述第二处理器根据接收的所述风力数据和风电机组的分类情况，通过预设在所述第二处理器的第二处理逻辑获得风电机组的最优偏航角，最后通过所述风机偏航单元控制所述风电机组的偏航角度。
12.如上所述的风电场尾流偏航控制优化系统，进一步的，所述风力监测单元包括：
13.用于测量风速数据的第一传感器；以及，
14.用于测量风向数据的第二传感器。
15.本实用新型与现有技术相比，其有益效果在于：本实用新型提出的风电场尾流偏航控制优化系统可以加快最优偏航角的求解速度，使风电场能更好的实现实时偏航优化。
而且本实用新型具有适应性好的优点，可以应用在不同风电场结构中，也可以根据风速、风向自动判断需要进行尾流偏航控制的风电机数。
附图说明
16.为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图进行简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
17.图1为本实用新型实施例的风电场尾流偏航控制优化系统的结构示意图；
18.图2为本实用新型实施例的风电场尾流偏航控制优化系统的流程图。
具体实施方式
19.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
20.实施例：
21.需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，本实用新型实施例的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
22.在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个、三个等，除非另有明确具体的限定。此外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
23.需要说明的是，为更加清楚、简洁限定本实用新型的电路构造，本实用新型根据电路的介质流的流向描述线路的构造，即根据电路中信号流的流向描述电路的构造，本实用新型不并不涉及对逻辑方法提出新的技术内容。
24.本实用新型提供一种风电场尾流偏航控制优化系统，其通过驱动风电机组的偏航角度使风电场尾流偏航控制更加及时。其可以包括：第一处理器、风力监测单元、第二处理器以及风机偏航单元，风力监测单元与所述第一处理器通信连接，所述风力监测单元用于向所述第一处理器传递海上风电场区域的风力数据；第二处理器分别与所述第一处理器和所述风力监测单元通信连接；风机偏航单元与所述第二处理器通信连接；其中，所述第一处理器根据接收的所述风力数据，通过预设在所述第一处理器的第一处理逻辑将风电机组进
行分类，所述第二处理器根据接收的所述风力数据和风电机组的分类情况，通过预设在所述第二处理器的第二处理逻辑获得风电机组的最优偏航角，最后通过所述风机偏航单元控制所述风电机组的偏航角度。
25.具体的，第一处理器预先设定有将风电机组进行分类的处理逻辑，第二处理器预先设定有根据接收的所述风力数据和风电机组的分类情况获得风电机组的最优偏航角的处理逻辑，需要说明的是，本实施例并不探讨上述处理逻辑，风力监测单元可以是任何可以获得需要风力数据的传感器组合，第一处理器根据设定好的处理逻辑将风电机组进行分类，第二处理器根据接收的风力数据和风电机组的分类情况，通过预设在自身处理器内的处理逻辑获得风电机组的最优偏航角，最后通过风机偏航单元控制风电机组的偏航角度，以实现使风电场尾流偏航控制更加及时。
26.上述实施例的处理逻辑可以是根据历史经验数据制定的分类标准，然后根据分类标准和风力数据对应制定最优偏航角的列表，当然也可以利用其他已有的公开的算法，如第一处理器可以是分组单元，第二处理器可以是是最优偏航角求解单元，分组单元与风力监测单元、最优偏航角求解单元连接，以获取风力数据用于建立尾流简化模型，根据现有的预设在第一处理器内的尾流简化模型判断各风机之间是否存在尾流效应相互影响的关系，再通过现有的分组模块将尾流效应产生影响的风机分为同一组，再对分组进行最优偏航角求解，分组的风机数小于整个风电场，加快了最优偏航角的求解速度，使风电场尾流偏航控制更加及时，当然也可以根据其他逻辑对。与现有技术相比，本实用新型提出的风电场尾流偏航控制优化系统，将风电场全局最优偏航角的求解问题转换成各个分组最优偏航角的求解问题，可以加快最优偏航角的求解速度，使风电场能更好的实现实时偏航优化。而且本实用新型具有适应性好的优点，可以应用在不同风电场结构中，也可以根据风速、风向自动判断需要进行尾流偏航控制的风电机数。
27.可以理解的是，本实用新型实施例中使用的处理器可以包括一个或者多个处理核心。处理器利用各种接口和线路连接整个服务器内的各个部分，通过运行或执行存储在存储器内的指令、程序、代码集或指令集，以及调用存储在存储器内的数据，执行服务器的各种功能和处理数据。可选地，处理器可以采用数字信号处理(digitalsignalprocessing，dsp)、现场可编程门阵列(field－programmablegatearray，fpga)、可编程逻辑阵列(programmablelogicarray，pla)中的至少一种硬件形式来实现。处理器可集成中央处理器(centralprocessingunit，cpu)和调制解调器等中的一种或几种的组合。其中，cpu主要处理操作系统和应用程序等；调制解调器用于处理无线通信。可以理解的是，上述调制解调器也可以不集成到处理器中，单独通过一块芯片进行实现。
28.预设在处理器的处理逻辑可以利用程序代码编写，当程序产品在处理器上运行时，程序代码用于使处理器执行本说明书上述描述的根据本技术各种示例性实施方式。其中，用于执行各个实施例的可执行的计算机程序代码或“代码”可以用诸如c、c++、c#、smalltalk、java、javascript、visualbasic、结构化查询语言(例如，transact-sql)、perl之类的高级编程语言或者用各种其它编程语言编写。
29.预设在处理器的处理逻辑还可以固定于存储器，存储器可以包括随机存储器(randomaccessmemory，ram)，也可以包括只读存储器(read-onlymemory)。可选地，该存储器包括非瞬时性计算机可读介质(non-transitorycomputer-readablestoragemedium)。存
储器可用于存储指令、程序、代码、代码集或指令集。存储器可包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储用于实现操作系统的指令、用于至少一个功能的指令、用于实现上述实施例的指令等；存储数据区可存储根据服务器的使用所创建的数据等。
30.再次参见图1，图1展示了一种风电场尾流偏航控制优化系统，其可以包括：风力数据监测单元、分组单元、最优偏航角求解单元以及偏航单元。其中，风力数据监测单元包括风速传感器和风向传感器，用于监测风电场的风速、风向等风力数据。分组单元与风力数据监测单元和最优偏航角求解单元连接，以获取风力数据建立尾流简化模型，根据预设的尾流简化模型判断各风机之间是否存在尾流效应相互影响的关系，再通过现有的分组模块将尾流效应产生影响的风机分为同一组，再对分组进行最优偏航角求解，分组的风机数小于整个风电场，可以加快最优偏航角的求解速度，使风电场尾流偏航控制更加及时。最优偏航角求解单元用于求解分组的最优偏航角，以风力数据监测单元获取的风速和风向数据作为输入数据，对分组内各个风机建立偏航尾流模型，使用尾流叠加方法，以分组最大出力为目标建立目标函数，使用最优偏航角求解模块进行求解。偏航单元根据最优偏航角求解单元求解出的各个风机最优偏航角，以进行风电场的尾流偏航控制，得到全局最大出力。
31.为了更好地理解本实用新型，下面对本风电场尾流偏航控制优化系统的工作流程进行阐述。
32.参见图2，本实用新型实施例的风电场尾流偏航控制优化系统通过尾流简化模型对风电机进行分组，从而简化了风电场全局最优偏航角的求解。
33.建立尾流简化模型可以表示风机尾流影响的范围。通过使用尾流简化模型，可以判断上游风电机的尾流是否影响到下游的风电机，并将相互之间有尾流影响风电机分为一组，不同分组的风电机之间的尾流不互相影响。
34.如果分组只有一台风电机，则说明该风电机不在其它风电机尾流范围内，该风电机的尾流也不影响到其它风电机，所以该风电机的最优偏航角为0。
35.如果分组有多台风电机，则说明分组中的风电机尾流相互影响，需要进行偏航优化。首先根据预设的逻辑建立风电机的偏航尾流模型，以表示偏航风电机尾流的各点处的风速。使用偏航尾流模型表示上游风电机的尾流，对于同时受多个尾流影响的下游风电机，需要使用预设的现有的尾流叠加方法来计算该风电机的输入风速。用上述方法对所有风电机建模后，以全局出力最大为目标，按照预设的逻辑构建出目标函数，并求解出分组中所有风电机的最优偏航角。
36.完成所有分组的最优偏航角求解后，得到的所有最优偏航角就构成了风电场全局最优偏航角。
37.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
38.上述实施例只是为了说明本实用新型的技术构思及特点，其目的是在于让本领域
内的普通技术人员能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡是根据本实用新型内容的实质所做出的等效的变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围内。

技术特征：
1.一种风电场尾流偏航控制优化系统，其特征在于，包括：第一处理器；与所述第一处理器通信连接的风力监测单元，所述风力监测单元用于向所述第一处理器传递海上风电场区域的风力数据；分别与所述第一处理器和所述风力监测单元通信连接的第二处理器；与所述第二处理器通信连接的风机偏航单元；其中，所述第一处理器根据接收的所述风力数据，通过预设在所述第一处理器的第一处理逻辑将风电机组进行分类，所述第二处理器根据接收的所述风力数据和风电机组的分类情况，通过预设在所述第二处理器的第二处理逻辑获得风电机组的最优偏航角，最后通过所述风机偏航单元控制所述风电机组的偏航角度。2.根据权利要求1所述的风电场尾流偏航控制优化系统，其特征在于，所述风力监测单元包括：用于测量风速数据的第一传感器；以及，用于测量风向数据的第二传感器。

技术总结
本实用新型公开了一种风电场尾流偏航控制优化系统，涉及风电场尾流偏航控制领域，其包括：第一处理器、与所述第一处理器通信连接的风力监测单元、第二处理器以及与所述第二处理器通信连接的风机偏航单元；所述风力监测单元用于向所述第一处理器传递海上风电场区域的风力数据；第二处理器分别与所述第一处理器和所述风力监测单元通信连接；其中，所述第一处理器根据接收的所述风力数据，通过预设在所述第一处理器的第一处理逻辑将风电机组进行分类，所述第二处理器根据接收的所述风力数据和风电机组的分类情况，通过预设在所述第二处理器的第二处理逻辑获得风电机组的最优偏航角，最后通过所述风机偏航单元控制所述风电机组的偏航角度。组的偏航角度。组的偏航角度。


技术研发人员：韦桥斌 张淇宣 雷燕龙
受保护的技术使用者：广东粤电珠海海上风电有限公司
技术研发日：2022.12.13
技术公布日：2023/6/7