风力发电机组的风能捕获方法、装置和风力发电机组的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及风电技术，尤其设及一种风力发电机组的风能捕获方法、装置和风力 发电机组。
【背景技术】
[0002] 风力发电机组是通过将捕获的风能转化为机械能，再将机械能转化为电能的设 备。
[0003] 风力发电机组在实际的运行中，为了提高最大化的利用风资源，提升发电量，一般 通过偏航系统调整风力发电机组的机头朝向，使得叶轮正对迎风向，风力发电机组中的偏 航控制策略主要通过风向标，采集当前风速和风向。
[0004] 然而，通过风向标不能准确的采集到当前风速和风向，无法捕获到最大风能，而如 果叶轮未正对迎风面导致风机载荷增加和尾流效应严重，严重影响风机正常运行和损失发 电量。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于，提供一种风力发电机组捕获最大风能方法，W及实现该方法 的装置，从而有效的提升风力发电机组对风能的捕获能力，W及风力发电机组的可靠性，同 时可W降低叶轮未正对迎风面而产生的风机载荷增加和尾流效应，减少风力发电机组故障 及维护成本。
[0006] 根据本发明的一方面，提供一种风力发电机组的风能捕获方法。所述方法包括：
[0007] 根据预定周期实时获取风况数据；
[000引对所述预定周期内获取的风况数据进行散点拟合，得到所述风况数据的几何中屯、 点，所述几何中屯、点用于表示最大风能值所在位置；
[0009] 将所述几何中屯、点与目标几何中屯、点进行比对，并根据比对结果执行相应的风力 发电机控制策略。
[0010] 根据本发明的另一方面，提供一种控制风力发电机组的风能捕获的装置。所述装 置包括：
[0011] 风况数据获取模块，用于根据预定周期实时获取风况数据；
[0012] 几何中屯、点确定模块，用于对所述预定周期内获取的风况数据进行散点拟合，得 到所述风况数据的几何中屯、点，所述几何中屯、点用于表示最大风能值所在位置；
[0013] 控制模块，用于将所述几何中屯、点与目标几何中屯、点进行比对，并根据比对结果 执行相应的风力发电机控制策略。
[0014] 根据本发明的又一方面，提供一种风力发电机组。所述风力发电机组包括上述实 施例提供的风力发电机组的风能捕获装置。
[0015] 根据本发明实施例提供的风力发电机组的风能捕获方法、装置和风力发电机组， 通过在预定周期内实时获取的风况数据，并对该风况数据进行散点拟合，获取该风况数据 的几何中屯、点，进而通过与目标几何中屯、点的比对，W对风力发电机组的风能捕获进行控 审IJ，从而有效的提升风力发电机组对风能的捕获能力，W及风力发电机组的可靠性，同时可 W降低叶轮未正对迎风面而产生的风机载荷增加和尾流效应，减少风力发电机组故障及维 护成本。
【附图说明】
[0016] 图1是示出根据本发明实施例一的风力发电机组的风能捕获方法的流程图；
[0017] 图2是示出根据本发明实施例二的风力发电机组的风能捕获方法的流程图；
[0018] 图3是示出极坐标系下风况数据的数据点构成的几何图形的示例性示意图；
[0019] 图4是示出极坐标系下风况数据对应的最大风能值所在的方向的示例性示意图；
[0020] 图5是示出风速单位向量投影到最大风能值所在的方向的示例性示意图；
[0021 ]图6是示出根据本发明实施例=的风力发电机组的风能捕获装置的逻辑框图；
[0022] 图7是示出根据本发明实施例=的风力发电机组的风能捕获装置的逻辑框图。
【具体实施方式】
[0023] 本方案的发明构思是，考虑到一个几何图形的几何中屯、点可W反映出该几何图形 中的点聚集较集中的位置，因此，可通过将目标几何中屯、点与在预定周期内采集的风况数 据对应的几何中屯、点进行比对，W使风力发电机组执行相应的控制策略，从而有效的提升 风力发电机组对风能的捕获能力，W及风力发电机组的可靠性，同时可W降低叶轮未正对 迎风面而产生的风机载荷增加和尾流效应，减少风力发电机组故障及维护成本。
[0024] 下面结合附图详细描述本发明的示例性实施例。
[00巧]实施例一
[0026] 图1是示出根据本发明实施例一的风力发电机组的风能捕获方法的流程图。通过 包括如图6所示的装置执行该方法。
[0027] 参照图1，在步骤S110,根据预定周期实时获取风况数据。
[0028] 其中，预定周期可根据实际情况进行设定，例如20秒、1分钟、5分钟或10分钟等。风 况数据可包括风速的数据和/或风向的数据等，风向可W通过预定的基准方向而确定，例 如，若基准方向为正北方向，则风向的数值可W是相对于正北方向的夹角的数值。
[0029] 具体地，可W预先设置用于采集当前时刻的风速和/或风向等风况数据的风况数 据采集部件，该风况数据采集模块具体可为雷达、风速仪或风向标等。当风力发电机组工作 时，可通过如雷达等风况数据采集部件采集某时间点的瞬时风速的数值和相应的风向。为 了便于对某时间段的风况数据的分析，可W预先设定一定的时长（即预定周期），风力发电 机组可通过雷达等风况数据采集部件实时采集该预定周期内的瞬时风速的数值和相应的 风向。
[0030] 此外，由于风力发电机组周围的环境、风速和风向的数据时时变化，为了降低风力 发电机组的处理压力，也可W设置数据采集的时间间隔，如5秒或10秒等。运样，每当到达该 时间间隔时，风况数据采集部件采集当前时刻的瞬时风速的数值和相应的风向，W此类推， 直到达到预定周期对应的时长后，得到该预定周期内采集到的多个时间点的风况数据。
[0031] 在步骤S120,对该预定周期内获取的风况数据进行散点拟合，得到该风况数据的 几何中屯、点，该几何中屯、点用于表示最大风能值所在位置。
[0032] 其中，散点拟合可为对离散的数据点进行拟合，W使多个离散的数据点组合成一 个几何图形。
[0033] 具体地，可W将雷达等风况数据采集部件采集的瞬时风速的数值和相应的风向等 数据根据预定的规则设置在坐标系（如平面直角坐标系或极坐标系等）中，设置完成后，可 W将多个时间点的风况数据的数据点依次连接，连接后的数据点可W形成一个几何图形， 考虑到一个几何图形的几何中屯、点可W反映出该几何图形中的点聚集较集中的位置，因 此，可W通过风况数据的几何中屯、点的方式确定当前风力发电机组最大风能值所在的方 向，基于此，可W根据规则图形或不规则图形的几何中屯、点的算法，计算该几何图形的几何 中屯、点，并得到该几何中屯、点的风速的数值和风向，从而得到该风况数据的几何中屯、点。
[0034] 在步骤S130,将该几何中屯、点与目标几何中屯、点进行比对，并根据比对结果执行 相应的风力发电机控制策略。
[0035] 其中，目标几何中屯、点可W是预先存储的几何中屯、点，目标几何中屯、点可W是前 一预定周期获取的风况数据对应的几何中屯、点，也可W是当前时刻W前的时间段内的风况 数据对应的几何中屯、点。
[0036] 具体地，本发明实施例中，W目标几何中屯、点为前一预定周期获取的风况数据对 应的几何中屯、点为例进行详细说明，具体如下:为了对风力发电机组的风能捕获进行控制， 可W通过上述步骤SllO和S120的处理确定前一预定周期的目标几何中屯、点，并将其存储在 风力放电机组中，其中，目标几何中屯、点的数据可W包括风速的数值和相应的风向。可将预 定周期内实时获取的风况数据的几何中屯、点与前一预定周期的目标几何中屯、点进行比较， 如果该几何中屯、点与目标几何中屯、点的风况数据不同，则可将风力发电机组的机头从目标 几何中屯、点向该几何中屯、点调整，W此对风力发电机组的风能捕获进行控制，使得风力发 电机