[发明专利]一种自动收缩的风力发电叶片及其控制方法

说明书

本发明涉及一种自动收缩的风力发电叶片及其控制方法，风力发电叶片包括固定叶片和伸缩叶片，数据监测平台接收风速测量装置采集的风速数据和风向数据并传输至处理器，处理器根据风速数据和风向数据计算叶片伸缩长度，叶片收缩控制系统控制伸缩叶片伸展或收缩；控制方法包括以下步骤：获取训练数据集；构建并训练机器学习模型；实时采集风速数据和风向数据并基于机器学习模型计算叶片伸缩长度；叶片收缩控制系统控制伸缩叶片伸展或收缩。与现有技术相比，本发明基于机器学习模型，根据风速数据和风向数据计算叶片伸缩长度，控制更加精准，能得到在当前风速和风向下的最佳叶片伸缩长度，既不会损伤叶片，也能更有效的捕捉风能，提高发电效率。

技术领域

本发明涉及风力发电技术领域，尤其是涉及一种自动收缩的风力发电叶片及其控制方法。

背景技术

随着社会发展和科技进步，能源越来越受到关注。风能作为一种清洁能源，环保无污染，且取之不尽用之不竭，风力发电机是将风能转换为机械功，机械功带动转子旋转，最终输出交流电的电力设备，风力发电机的出力与叶片长度的二次方成正比关系，即叶片长度越长，扫风面积越大，风力发电机的出力就越大。

常规的风力发电机组设计时，其额定发电量风速确定一般均以风电场平均风速为准，而且风力发电机组的风轮直径固定不变，由于达到额定风速30-70％的时间较多较长，加之风轮叶片直径不可调节，使得风力发电机组很少有达到满载发电的天数，发电机组年发电效率低下，发电成本提高。如果单纯的把固定结构的风轮叶片加长，当遇到强风速天气时，又易造成风力发电机组的损坏，甚至发生危害。

中国专利CN201320303202.4公开了一种可伸缩的风力发电机叶片，可以根据风量的大小调节伸缩叶片的长度，减小受风面积，防止大风对叶片和风力发电机造成的损坏。但是，如何确定不同风速下最佳的伸缩叶片长度，使得叶片不会损坏并达到最高的发电效率成为亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种自动收缩的风力发电叶片及其控制方法，基于机器学习模型，根据风速数据和风向数据计算叶片伸缩长度，控制更加精准，能得到在当前风速和风向下的最佳叶片伸缩长度，既不会损伤叶片，也能更有效的捕捉风能，提高发电效率。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种自动收缩的风力发电叶片，包括固定叶片、伸缩叶片、叶片收缩控制系统和风速测量装置，所述固定叶片固定在风机转轴上，所述伸缩叶片可纵向滑动地安装在固定叶片上，所述叶片收缩控制系统用于控制伸缩叶片伸展或收缩，还包括数据监测平台和处理器；

所述数据监测平台分别与风速测量装置和处理器连接，用于接收风速测量装置采集的风速数据和风向数据并将其传输至处理器，所述数据监测平台还用于实时监测发电效率和叶片伸缩长度；

所述处理器与叶片收缩控制系统连接，用于根据机器学习模型和数据监测平台传输的数据计算叶片伸缩长度，并将叶片伸缩长度传输至叶片收缩控制系统。

进一步的，所述风速测量装置为超声波风速传感器，所述超声波风速传感器的数量至少为1个。

进一步的，所述风速测量装置通过无线通信模块与数据监测平台无线连接。

更进一步的，所述无线通信模块为蓝牙通信模块、WiFi通信模块、Zigbee通信模块、3G通信模块和4G通信模块中的至少一种。

进一步的，还包括数据存储平台，数据存储平台与数据监测平台连接，所述数据存储平台用于存储风速数据和风向数据、以及与风速数据和风向数据相对应的发电效率和叶片伸缩长度。

更进一步的，所述数据存储平台为云数据存储平台。

进一步的，还包括报警系统，报警系统与数据监测平台连接，所述报警系统用于根据预设置的安全阈值和数据监测平台的监测数据发出报警信息。