一种输出功率最大化的风力发电机组建模方法及系统与流程

本发明涉及风力发电机组，特别涉及一种输出功率最大化的风力发电机组建模方法及系统。

背景技术：

1、风力发电机组包括风轮、发电机；风轮中含叶片、轮毂、加固件等组成；它有叶片受风力旋转发电、发电机机头转动等功能。风力发电电源由风力发电机组、支撑发电机组的塔架、蓄电池充电控制器、逆变器、卸荷器、并网控制器、蓄电池组等组成。

2、风力发电通常需要将风机建在风源长期稳定输出的地方，从而可以收集更多的电能，目前，风力发电机发电的过程中，通常先通过风向标和风速计检测环境风向和风速，然后通过机舱下设置的偏航装置对机舱的角度进行调整，从而使叶片正对风向，提高输出功率，但是，叶片的转速与发电功率不是简单的线性关系，使得当叶片转速到达一定范围时，即使转速提升发电功率提升不明显，从而浪费了风能。

3、鉴于此，需要一种输出功率最大化的风力发电机组建模方法及系统。

技术实现思路

1、本发明实施例提供了一种输出功率最大化的风力发电机组建模方法及系统，以至少解决相关技术中风力发电不能保持最大输出功率的技术问题。

2、根据本发明实施例的一方面，提供了一种输出功率最大化的风力发电机组建模方法，包括：

3、根据风力发电机组多个运行工况，获取输出功率数据集，且运行工况与输出功率数据集相对应；

4、分析各输出功率数据中的输出功率最大化的概率分布；

5、根据各输出功率集中的输出功率值的曲线分布，确定能够代表该输出功率中的有效最大值，并确定与所述有效最大值相对应的工况参数的特征值；

6、根据每个工况参数对风力发电机组输出功率的影响程度，确定多个工况参数中的有效影响工况参数；

7、根据多个输出功率集的有效最大值及对应的有效影响工况参数的特征值，通过多项式展开法对风力发电机组进行建模。

8、可选地，所述s1具体包括：根据风力发电机组多个运行工况，通过蒙特卡洛法仿真获得多个输出功率数据集，多个运行工况与多个输出功率数据集一一对应，各输出功率数据集均包括叶轮数量分别在对应运行工况的多个子工况的输出功率值，多个运行工况的至少一个工况参数的特征值的参考值大小不相等，每个运行工况的多个子工况包括该运行工况在不同风速等级的工况参数的特征值，每个运行工况的多个子工况的特征值的至少一个工况参数的变化范围不同。

9、可选地，所述工况参数包括叶尖扰流器参数和风力发电机组的控制参数。

10、可选地，所述风力发电机组的控制参数包括：风力发电机的转速、叶片的桨距角和风力发电机的功率。

11、可选地，有效影响工况参数还包括风力发电机外界环境参数，风力发电机组建模方法还包括：对有效影响工况参数进行处理，控制风力发电机组在风力足够一直保持最大输出功率。

12、根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种输出功率最大化的风力发电机组建模系统，包括：

13、自生监测模块，其用于对风力发电机组的控制参数进行监测，其中，所述控制参数包括风力发电机的功率；

14、环境监测模块，其用于对风力发电机外界环境的情况进行监测；

15、中央处理器，其用于对所述自生监测模块和环境监测模块监测得到的数据进行处理，并根据处理得到的多个输出功率集的有效最大值及对应的有效影响工况参数的特征值，通过多项式展开法对风力发电机组进行建模，还用于根据处理后的数据发出反应信号，所述反应信号用于控制风力发电机组在风力足够一直保持最大输出功率；

16、数据模块，其用于对所述自生监测模块、环境监测模块和中央处理器处理的数据进行存储和传输。

17、可选地，还包括反应模块，其用于根据准实时中央处理器发出的反应信号对风力发电机进行调整，使风力发电机组在风力足够一直保持最大输出功率。

18、可选地，所述自身监测模块包括有转速监测单元、桨距角监测单元和功率监测单元，所述转速监测单元用于对风力发电机的转速进行监测，所述桨距角监测单元用于对叶片的桨距角进行监测，所述功率监测单元用于对风力发电机的功率进行监测。

19、根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包括存储的程序，其中，在所述程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行上述任意一项所述的输出功率最大化的风力发电机组建模方法。

20、根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种处理器，所述处理器用于运行程序，其中，所述程序运行时执行上述任意一项所述的输出功率最大化的风力发电机组建模方法。

21、与现有的技术相比，本发明具有如下有益效果：

22、1、本发明实施例中，该方法根据风力发电机组多个运行工况，获取输出功率数据集，且运行工况与输出功率数据集相对应；分析各输出功率数据中的输出功率最大化的概率分布；根据各输出功率集中的输出功率值的曲线分布，确定能够代表该输出功率中的有效最大值，并确定与所述有效最大值相对应的工况参数的特征值；根据每个工况参数对风力发电机组输出功率的影响程度，确定多个工况参数中的有效影响工况参数；根据多个输出功率集的有效最大值及对应的有效影响工况参数的特征值，通过多项式展开法对风力发电机组进行建模。该模型还根据准实时中央处理器发出的反应信号对风力发电机进行调整，使风力发电机组在风力足够一直保持最大输出功率。

23、2、本发明实施例中，该系统可以通过风速监测单元、风向监测单元和风力监测单元对风力发电机外界的风速、风向及风力进行测量，通过转速监测单元、桨距角监测单元和功率监测单元对风力发电机的转速、桨距角和功率进行测量，然后测量的数据进入中央处理器中，通过数据储存单元进行储存，然后通过实验出的数据对测量的数据进行处理，处理后的数据在进行计算，计算好的数据运行，后进入中央处理器中，当达到最大输出功率时，偏航调整单元、叶片调整单元和齿轮箱调整单元不工作，发电机配比单元工作，对齿轮箱配备的发电机数量进行增加，增加后的数据再次进入中央处理器，然后在通过环境监测模块和自生监测模块的数据进入中央处理器中，当未达到最大输出功率时，航调整单元、叶片调整单元和齿轮箱调整单元工作，通过自生监测模块和环境监测模块产生的数据对风力发电机的机舱的角度、叶片的角度和齿轮箱的齿轮比进行调整，调整后的数据与环境监测模块和自生监测模块的数据再次进入中央处理器进行处理，从而使风力发电机组在风力足够可以一直保持最大输出功率。

技术特征：

1.一种输出功率最大化的风力发电机组建模方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的输出功率最大化的风力发电机组建模方法，其特征在于，所述s1具体包括：根据风力发电机组多个运行工况，通过蒙特卡洛法仿真获得多个输出功率数据集，多个运行工况与多个输出功率数据集一一对应，各输出功率数据集均包括叶轮数量分别在对应运行工况的多个子工况的输出功率值，多个运行工况的至少一个工况参数的特征值的参考值大小不相等，每个运行工况的多个子工况包括该运行工况在不同风速等级的工况参数的特征值，每个运行工况的多个子工况的特征值的至少一个工况参数的变化范围不同。

3.根据权利要求2所述的输出功率最大化的风力发电机组建模方法，其特征在于，所述工况参数包括叶尖扰流器参数和风力发电机组的控制参数。

4.根据权利要求3所述的输出功率最大化的风力发电机组建模方法，其特征在于，所述风力发电机组的控制参数包括：风力发电机的转速、叶片的桨距角和风力发电机的功率。

5.根据权利要求3所述的输出功率最大化的风力发电机组建模方法，其特征在于，有效影响工况参数还包括风力发电机外界环境参数，风力发电机组建模方法还包括：对有效影响工况参数进行处理，控制风力发电机组在风力足够一直保持最大输出功率。

6.一种输出功率最大化的风力发电机组建模系统，其特征在于，包括：

7.根据权利要求6所述的输出功率最大化的风力发电机组建模系统，其特征在于，还包括反应模块，其用于根据准实时中央处理器发出的反应信号对风力发电机进行调整，使风力发电机组在风力足够一直保持最大输出功率。

8.根据权利要求6所述的输出功率最大化的风力发电机组建模系统，其特征在于，所述自身监测模块包括有转速监测单元、桨距角监测单元和功率监测单元，所述转速监测单元用于对风力发电机的转速进行监测，所述桨距角监测单元用于对叶片的桨距角进行监测，所述功率监测单元用于对风力发电机的功率进行监测。

9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质包括存储的程序，其中，在所述程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行权利要求1至5中任意一项所述的输出功率最大化的风力发电机组建模方法。

10.一种处理器，其特征在于，所述处理器用于运行程序，其中，所述程序运行时执行权利要求1至5中任意一项所述的输出功率最大化的风力发电机组建模方法。

技术总结
本发明公开了一种输出功率最大化的风力发电机组建模方法及系统，根据风力发电机组多个运行工况，获取输出功率数据集；分析各输出功率数据中的输出功率最大化的概率分布；根据各输出功率集中的输出功率值的曲线分布，确定能够代表该输出功率中的有效最大值，并确定与有效最大值相对应的工况参数的特征值；根据每个工况参数对风力发电机组输出功率的影响程度，确定多个工况参数中的有效影响工况参数；根据多个输出功率集的有效最大值及对应的有效影响工况参数的特征值，通过多项式展开法对风力发电机组进行建模。该模型还根据准实时中央处理器发出的反应信号对风力发电机进行调整，使风力发电机组在风力足够一直保持最大输出功率。

技术研发人员：刘默斯,孙志媛,孙艳,黄丽娟,卢广陵,彭博雅,宋益,张翌晖
受保护的技术使用者：广西电网有限责任公司电力科学研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12