[发明专利]一种基于功率曲线分析的风电机组偏航误差固有偏差辨识及补偿方法

说明书

本发明公开了一种基于功率曲线分析的风电机组偏航误差固有偏差辨识及补偿方法。该方法基于包括风速、有功功率、偏航误差、环境温度以及环境气压等在内的风电机组数据采集与监视控制(SCADA)系统实时运行数据，首先对数据进行一定程度的预处理之后依据一定偏航误差间隔划分风速及功率数据，并通过标准功率曲线拟合流程分别对不同偏航误差间隔下的功率曲线进行拟合，进一步将不同功率曲线进行量化分析并基于区间判断准则确定偏航误差固有偏差值的区间范围，最终将辨识得到的固有偏差值直接以增量形式补偿到偏航误差实际测量值上。本方法基于数据驱动，对风电机组运行数据无特殊要求，具有较强的普适性，对风电机组的性能提升有着很强的应用价值。

技术领域

本发明涉及一种风电机组偏航误差固有偏差辨识及补偿方法，特别涉及一种基于功率曲线分析的风电机组偏航误差固有偏差辨识及补偿方法。

背景技术

在传统化石能源资源匮乏和污染严重的现代社会，风能作为一种无污染、可再生的新能源而广泛为大众所青睐，风电产业也由此成为国内外大力发展的新型可再生能源产业之一。在我国，近十年来有关风电场的建设与相关研究工作无论是从数量上还是质量上来说都有着显著的提升，但在大力发展风力发电行业的同时，也伴随着风电机组自身的不断退化所导致的一系列负面因素。现今风电机组在使用的过程中，由于风速具有间歇性与高度不确定性的特点，对风电机组本身的性能评估造成了较大的影响，而准确对风电机组的性能状况进行评估并积极探究风电机组的性能提升有效手段则是提高风电在新能源发电中竞争力的重中之重。

目前，风力发电系统在应对风向变化时，通过偏航系统进行调整的方式来获得最大的风能捕获效率。如图2所示为风电机组偏航控制策略示意图，其中偏航系统及执行器的具体控制策略是希望保证偏航误差的值尽可能的小，体现到实际中的物理意义即为尽可能控制风电机组的叶片扫掠面正对来流风向，即控制偏航误差θ的角度尽可能的接近0°。在当今风电行业的相关应用中，风电机组对于偏航误差角度的确定采用直接测量的方式：即在机舱后方安装风向仪并将风向仪零刻线的位置校准至与机舱方向平行；在风电机组的正常运行状况下，传感器将测量得到的风向值反馈给偏航系统，偏航系统基于自身的偏航控制策略，控制机舱向正对来流风方向调整。但风向仪在实际安装与运行维护时主要存在着以下两大问题：

(1)装机工人往往不会借助测量设备，而是仅凭经验或目测的方式进行风向仪零刻线位置的校准；

(2)风向仪在实际运行下的反复转动过程中同样可能由于机械原因出现回程误差。

这两方面的逐渐积累往往会给偏航误差角度的测量带来较大的误差，从而影响偏航系统的性能。因此，在基于数据分析的智能辨识与补偿技术在风电机组的性能提升领域的相关研究仍然处于技术空白的背景下，基于控制器改进的研究思路，需要针对风电机组机舱风向仪零位误差的确定这一问题，将偏航误差固有偏差值进行辨识并反馈补偿至偏航系统中，从而达到提升风力发电系统出力性能的目的是十分有意义的。

发明内容

本发明目的在于填补基于数据分析的智能辨识与补偿技术在风电机组的性能提升领域的技术空白，提出一种基于功率曲线分析的风电机组偏航误差固有偏差辨识及补偿方法。该方法基于数据分析，对风电机组在不同偏航误差区间下的真实功率曲线进行拟合并设计相应的指标进行性能量化，最终结合简单有效的偏航误差固有偏差辨识准则及偏航误差固有偏差补偿策略实现对偏航误差固有偏差的辨识与补偿，对风电机组的发电出力性能提升具有很高的实际应用价值。

本发明的目的通过以下的技术方案实现：一种基于功率曲线分析的风电机组偏航误差固有偏差辨识及补偿方法，包括以下步骤：