[发明专利]风力发电机组的尾流控制方法和装置

说明书

提供一种风力发电机组的尾流控制方法和装置，所述尾流控制方法包括：确定当前的风向；确定当前的风向偏离预定方向的角度值，所述预定方向为从所述上游风力发电机组所在位置到下游风力发电机组所在位置的连线方向；根据所述角度值与设定角度阈值的比较结果选择针对所述上游风力发电机组的控制方式，以基于选择的控制方式来控制所述上游风力发电机组运行。采用本发明示例性实施例的风力发电机组的尾流控制方法和装置，能够根据当前的风向偏离预定方向的角度值的变化来选择适合于变化的角度值的用于减少上游风力发电机组所形成的尾流对下游风力发电机组的影响的尾流控制方式。

技术领域

本发明总体说来涉及风力发电技术领域，更具体地讲，涉及一种风力发电机组的尾流控制方法和装置。

背景技术

风力发电机组是一种把流动空气中的风能转换为电能的装置。风力发电机组吸收空气中部分能量并施加扰动后，会在风力发电机组的下游形成受风力发电机组影响的尾流区，相对于自由来流，尾流区中空气速度减小，湍流度增大。风场中的风力发电机组会受到附近其他风力发电机组尾流的影响，造成发电量损失，也会增大疲劳载荷，影响风力发电机组的使用寿命。

为减小风场中尾流的不利影响，现有技术中一般采用风电场优化控制的方法提高风电场发电量，降低风力发电机组载荷。其优化控制的核心思路是使部分风力发电机组、尤其是上游风力发电机组偏离最优运行状态，减小上游风力发电机组所形成的尾流对下游风力发电机组的影响，以提高下游风力发电机组的发电量，最终提高整个风电场的发电量，同时减小了下游风力发电机组的载荷。

目前使风力发电机组偏离最优运行状态的方法包括改变叶轮转速、调整偏航角度和调整叶片桨距角。

但是通过调整偏航角度来使风力发电机组偏离最优运行状态的方法在尾流控制过程中随着来流风向的变化偏航角度会发生急速变化，这不利于风力发电机组的稳定运行。而且如设置较大的偏航偏角则会使上游风力发电机组偏离最优运行状态更远，会造成上游风力发电机组自身更大的发电量损失。

而降低叶轮转速和增大桨距角的尾流控制方式可在一定程度上减小上游风力发电机组尾流对下游机组的影响，但却无法完全避免，尾流控制效果相对偏航控制小。在下游风力发电机组部分处于上游风力发电机组尾流区时，风轮在运行过程中仍会由于上游风力发电机组尾流影响发生疲劳载荷显著增大的情况。

发明内容

本发明的示例性实施例的目的在于提供一种风力发电机组的尾流控制方法和装置，能够基于当前的风向偏离预定方向的角度值的变化来选择合适的尾流控制方式，以减少在尾流控制过程中上游风力发电机组的发电量损失，并提升风电场的整体发电量。

根据本发明示例性实施例的一方面，提供一种风力发电机组的尾流控制方法，所述尾流控制方法包括：确定当前的风向；确定当前的风向偏离预定方向的角度值，所述预定方向为从上游风力发电机组所在位置到下游风力发电机组所在位置的连线方向；根据所述角度值与设定角度阈值的比较结果选择针对所述风力发电机组的控制方式，以基于选择的控制方式来控制所述上游风力发电机组运行。

可选地，根据所述角度值与设定角度阈值的比较结果选择针对所述上游风力发电机组的控制方式的步骤可包括：针对下游风力发电机组的轮毂中心处于所述上游风力发电机组所形成的尾流的中心线，风向偏离所述预定方向的角度值为零的情况，如果所述角度值的绝对值大于所述设定角度阈值，则通过偏航控制方式控制所述上游风力发电机组运行；如果所述角度值的绝对值不大于所述设定角度阈值，则通过组合控制方式控制所述上游风力发电机组运行。

可选地，通过偏航控制方式控制所述上游风力发电机组运行的步骤可包括：基于所述上游风力发电机组的尾流模型确定设定偏航角度值，控制所述上游风力发电机组旋转所述设定偏航角度值，其中，所述设定偏航角度值可为基于当前的风向使所述尾流完全偏离下游风力发电机组所需的偏航角度，或者，可控制所述上游风力发电机组逐步旋转预定偏航角度，直至从下游风力发电机组接收到指示所述尾流完全偏离下游风力发电机组的消息。