本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)控制領(lǐng)域，尤其涉及一種風(fēng)輪機(jī)能量感知及控制方法。
背景技術(shù)：
由于風(fēng)是大氣壓力差引起的空氣流動(dòng)所產(chǎn)生的，風(fēng)向和風(fēng)力的大小時(shí)刻都在變化。風(fēng)力發(fā)電具有波動(dòng)性、間歇性和隨機(jī)性的特點(diǎn)。這些特點(diǎn)所導(dǎo)致的風(fēng)輪機(jī)機(jī)組功率波動(dòng)，會(huì)對(duì)地區(qū)電網(wǎng)整體運(yùn)行產(chǎn)生影響，進(jìn)而會(huì)影響到整個(gè)地區(qū)總網(wǎng)內(nèi)的電壓穩(wěn)定。因此，當(dāng)風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)特別是大容量風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)接入電網(wǎng)時(shí)，就會(huì)給整個(gè)電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行帶來(lái)一定的隱患。同時(shí)，這些波動(dòng)性、間歇性和隨機(jī)性的特點(diǎn)，也會(huì)嚴(yán)重影響風(fēng)輪機(jī)的發(fā)電效率和使用壽命。
然而，風(fēng)輪機(jī)的能量可通過(guò)風(fēng)信息進(jìn)行能量估測(cè)，但是風(fēng)信息情況復(fù)雜包括了風(fēng)速和風(fēng)向信息，且獲得的該風(fēng)信息本來(lái)就不是很精確，因此預(yù)測(cè)的結(jié)果不會(huì)是精確的預(yù)測(cè)結(jié)果。
有鑒于此，特提出本發(fā)明。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種風(fēng)輪機(jī)能量感知及控制方法，通過(guò)測(cè)量風(fēng)輪機(jī)的轉(zhuǎn)速及空氣密度，結(jié)合模型可對(duì)風(fēng)輪機(jī)發(fā)電量進(jìn)行精確估測(cè)。并根據(jù)估測(cè)結(jié)果控制風(fēng)輪機(jī)機(jī)組并網(wǎng)或者保持空轉(zhuǎn)狀態(tài)。
為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用技術(shù)方案的基本構(gòu)思是：
一種風(fēng)輪機(jī)能量感知及控制方法，包括以下步驟：
s1、根據(jù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)建立風(fēng)輪機(jī)機(jī)組中風(fēng)輪機(jī)能量的估測(cè)模型；
s2、將當(dāng)前實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)和風(fēng)輪機(jī)模型輸入所述的估測(cè)模型得到估測(cè)結(jié)果；
s3、根據(jù)估測(cè)結(jié)果控制風(fēng)輪機(jī)機(jī)組并網(wǎng)或控制風(fēng)輪機(jī)機(jī)組保持空轉(zhuǎn)狀態(tài)；
其中，所述的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)包括風(fēng)輪機(jī)的實(shí)測(cè)轉(zhuǎn)速和對(duì)應(yīng)所述實(shí)測(cè)轉(zhuǎn)速同一時(shí)點(diǎn)的空氣密度。
在上述方案中，通過(guò)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)建立風(fēng)輪機(jī)中風(fēng)輪機(jī)能量的估測(cè)模型，比起通過(guò)風(fēng)信息來(lái)估測(cè)風(fēng)輪能量，準(zhǔn)確性更高。因?yàn)轱L(fēng)信息測(cè)量不準(zhǔn)確，且包括了風(fēng)速和風(fēng)向信息變化大。
優(yōu)選的，在步驟s1中，還包括以下步驟：
s101、采集目標(biāo)風(fēng)輪機(jī)的歷史數(shù)據(jù)，每一歷史數(shù)據(jù)包括了風(fēng)輪機(jī)的實(shí)測(cè)轉(zhuǎn)速、風(fēng)輪機(jī)所在地理位置的空氣密度以及對(duì)應(yīng)的風(fēng)輪機(jī)能量；
s102、從歷史數(shù)據(jù)中抽取n個(gè)歷史數(shù)據(jù)構(gòu)成n個(gè)訓(xùn)練樣本；
s103、建立風(fēng)輪機(jī)能量的估測(cè)模型，將步驟s102中的n個(gè)訓(xùn)練樣本帶入該風(fēng)輪機(jī)能量的估測(cè)模型中進(jìn)行訓(xùn)練，以確定風(fēng)輪機(jī)能量的估測(cè)模型中的各個(gè)參數(shù)。
優(yōu)選的，所述的風(fēng)輪機(jī)能量的估測(cè)模型的輸入數(shù)據(jù)包括風(fēng)輪機(jī)模型、目標(biāo)風(fēng)輪機(jī)的實(shí)測(cè)轉(zhuǎn)速以及對(duì)應(yīng)的空氣密度；
優(yōu)選的，所述的風(fēng)輪機(jī)模型包括風(fēng)輪機(jī)的各項(xiàng)參數(shù)；
優(yōu)選的，所述的各項(xiàng)參數(shù)包括風(fēng)輪機(jī)的槳葉參數(shù)，風(fēng)輪機(jī)的型號(hào)、風(fēng)輪機(jī)的總重，葉片的材料、葉片的總長(zhǎng)。
優(yōu)選的，所述的空氣密度通過(guò)以下步驟獲取：
s1001、給風(fēng)輪機(jī)組設(shè)置氣壓傳感器來(lái)采集風(fēng)輪機(jī)所在位置的空氣氣壓值；
s1002、給風(fēng)輪機(jī)組設(shè)置溫度傳感器來(lái)采集對(duì)應(yīng)步驟s1001中的空氣氣壓值同一時(shí)點(diǎn)的空氣溫度值；
s1003、將步驟s1001中獲得的空氣氣壓值和步驟s1002中獲得的空氣溫度值代入氣體狀態(tài)公式得到所述的空氣密度。
優(yōu)選的，在步驟s1中，包括將風(fēng)輪機(jī)機(jī)組的各風(fēng)輪機(jī)按照類(lèi)型分類(lèi)分為n類(lèi)風(fēng)輪機(jī)，分別針對(duì)各n類(lèi)風(fēng)輪機(jī)建立n種風(fēng)輪機(jī)能量的估測(cè)模型，并分別針對(duì)各風(fēng)輪機(jī)能量的估測(cè)模型進(jìn)行模型訓(xùn)練，確定各參數(shù)值。
優(yōu)選的，所述的估測(cè)結(jié)果為風(fēng)輪機(jī)的能量，在步驟s3中所述的根據(jù)估測(cè)結(jié)果控制風(fēng)輪機(jī)機(jī)組并網(wǎng)或控制風(fēng)輪機(jī)機(jī)組保持空轉(zhuǎn)狀態(tài)包括：判斷風(fēng)輪機(jī)機(jī)組是否滿足并網(wǎng)的條件，若判斷結(jié)果為是，則控制風(fēng)輪機(jī)機(jī)組并網(wǎng)，若判斷結(jié)果為否，則控制風(fēng)輪機(jī)機(jī)組保持空轉(zhuǎn)狀態(tài)。
優(yōu)選的，所述的并網(wǎng)條件包括風(fēng)輪機(jī)機(jī)組中各風(fēng)輪機(jī)的能量達(dá)到了并網(wǎng)的目標(biāo)功率。
優(yōu)選的，所述的方法還包括建立風(fēng)速預(yù)測(cè)模型，用于預(yù)測(cè)未來(lái)風(fēng)速信息，所述的判斷所述的風(fēng)輪機(jī)機(jī)組是否滿足并網(wǎng)的條件還包括在當(dāng)前各風(fēng)輪機(jī)的能量達(dá)到并網(wǎng)的目標(biāo)功率之后進(jìn)一步預(yù)測(cè)未來(lái)n時(shí)間段內(nèi)的風(fēng)速信息，判斷未來(lái)n時(shí)間段內(nèi)的風(fēng)速持續(xù)性是否良好，若判斷結(jié)果為是，則判斷風(fēng)輪機(jī)機(jī)組符合并網(wǎng)的條件，否則判斷風(fēng)輪機(jī)機(jī)組不符合并網(wǎng)的條件。
在上述方案中通過(guò)預(yù)測(cè)未來(lái)的n時(shí)間段內(nèi)的風(fēng)速信息可預(yù)測(cè)到未來(lái)的風(fēng)輪機(jī)能量，從而合理的控制風(fēng)輪機(jī)組并網(wǎng)或保持空轉(zhuǎn)。
優(yōu)選的，步驟s3還包括以下步驟：
s301、判斷所述的估測(cè)結(jié)果是否滿足并網(wǎng)的條件，若判斷結(jié)果為是，則控制風(fēng)輪機(jī)機(jī)組并網(wǎng)，進(jìn)入步驟s305，否則進(jìn)入步驟s302；
s302、判斷是否通過(guò)調(diào)節(jié)風(fēng)輪機(jī)的工作參數(shù)可控制風(fēng)輪機(jī)的能量達(dá)到所述的目標(biāo)功率，若判斷結(jié)果為是，則進(jìn)入步驟s303，否則進(jìn)入步驟s304；
s303、調(diào)節(jié)風(fēng)輪機(jī)的工作參數(shù)至風(fēng)輪機(jī)的能量達(dá)到所述的目標(biāo)功率，并控制風(fēng)輪機(jī)機(jī)組并網(wǎng)，進(jìn)入步驟s305；
s304、控制風(fēng)輪機(jī)機(jī)組空轉(zhuǎn)，進(jìn)入步驟s301；
s305、控制結(jié)束；
優(yōu)選的，所述調(diào)節(jié)風(fēng)輪機(jī)的工作參數(shù)包括調(diào)節(jié)風(fēng)輪機(jī)的轉(zhuǎn)速和/或調(diào)節(jié)槳距角和/或調(diào)節(jié)風(fēng)輪機(jī)的朝向。
優(yōu)選的，所述的方法還包括根據(jù)風(fēng)輪機(jī)的歷史數(shù)據(jù)建立風(fēng)輪機(jī)功率預(yù)測(cè)模型，用于根據(jù)當(dāng)前風(fēng)速預(yù)測(cè)風(fēng)輪機(jī)功率，在所述的步驟s302中，所述的判斷是否通過(guò)調(diào)節(jié)風(fēng)輪機(jī)工作參數(shù)可控制風(fēng)輪機(jī)的能量可達(dá)到所述的目標(biāo)功率包括：將當(dāng)前風(fēng)速輸入所述的風(fēng)輪機(jī)功率預(yù)測(cè)模型中，獲得該風(fēng)速下的預(yù)測(cè)功率，比較該預(yù)測(cè)功率和所述的目標(biāo)功率的大小，若所述的預(yù)測(cè)功率大于所述的目標(biāo)功率，則判斷通過(guò)調(diào)節(jié)風(fēng)輪機(jī)的工作參數(shù)可控制風(fēng)輪機(jī)的能量達(dá)到所述的目標(biāo)功率，否則，判斷通過(guò)調(diào)節(jié)風(fēng)輪機(jī)的工作參數(shù)不能夠達(dá)到控制風(fēng)輪機(jī)的能量至所述的目標(biāo)功率。
本發(fā)明中通過(guò)測(cè)量風(fēng)輪機(jī)的轉(zhuǎn)速及空氣密度，結(jié)合模型可對(duì)風(fēng)輪機(jī)發(fā)電量進(jìn)行精確估測(cè)。并根據(jù)估測(cè)結(jié)果控制風(fēng)輪機(jī)機(jī)組并網(wǎng)或者保持空轉(zhuǎn)狀態(tài)。
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)的描述。
附圖說(shuō)明
附圖作為本發(fā)明的一部分，用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步的理解，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說(shuō)明用于解釋本發(fā)明，但不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定。顯然，下面描述中的附圖僅僅是一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他附圖。在附圖中：
圖1是本發(fā)明的控制流程圖。
需要說(shuō)明的是，這些附圖和文字描述并不旨在以任何方式限制本發(fā)明的構(gòu)思范圍，而是通過(guò)參考特定實(shí)施例為本領(lǐng)域技術(shù)人員說(shuō)明本發(fā)明的概念。
具體實(shí)施方式
為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，以下實(shí)施例用于說(shuō)明本發(fā)明，但不用來(lái)限制本發(fā)明的范圍。
在本發(fā)明的描述中，需要說(shuō)明的是，術(shù)語(yǔ)“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。
在本發(fā)明的描述中，需要說(shuō)明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語(yǔ)“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過(guò)中間媒介間接相連。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語(yǔ)在本發(fā)明中的具體含義。
實(shí)施例
參見(jiàn)圖1所示，本發(fā)明提供一種風(fēng)輪機(jī)能量感知及控制方法，包括以下步驟：
s1、根據(jù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)建立風(fēng)輪機(jī)機(jī)組中風(fēng)輪機(jī)能量的估測(cè)模型；
s2、將當(dāng)前實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)和風(fēng)輪機(jī)模型輸入所述的估測(cè)模型得到估測(cè)結(jié)果；
s3、根據(jù)估測(cè)結(jié)果控制風(fēng)輪機(jī)機(jī)組并網(wǎng)或控制風(fēng)輪機(jī)機(jī)組保持空轉(zhuǎn)狀態(tài)；
其中，所述的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)包括風(fēng)輪機(jī)的實(shí)測(cè)轉(zhuǎn)速和對(duì)應(yīng)所述實(shí)測(cè)轉(zhuǎn)速同一時(shí)點(diǎn)的空氣密度。
在上述方案中，通過(guò)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)建立風(fēng)輪機(jī)中風(fēng)輪機(jī)能量的估測(cè)模型，比起通過(guò)風(fēng)信息來(lái)估測(cè)風(fēng)輪能量，準(zhǔn)確性更高。因?yàn)轱L(fēng)信息測(cè)量不準(zhǔn)確，且包括了風(fēng)速和風(fēng)向信息變化大。
優(yōu)選的，在步驟s1中，還包括以下步驟：
s101、采集目標(biāo)風(fēng)輪機(jī)的歷史數(shù)據(jù)，每一歷史數(shù)據(jù)包括了風(fēng)輪機(jī)的實(shí)測(cè)轉(zhuǎn)速、風(fēng)輪機(jī)所在地理位置的空氣密度以及對(duì)應(yīng)的風(fēng)輪機(jī)能量；
s102、從歷史數(shù)據(jù)中抽取n個(gè)歷史數(shù)據(jù)構(gòu)成n個(gè)訓(xùn)練樣本；
s103、建立風(fēng)輪機(jī)能量的估測(cè)模型，將步驟s102中的n個(gè)訓(xùn)練樣本帶入該風(fēng)輪機(jī)能量的估測(cè)模型中進(jìn)行訓(xùn)練，以確定風(fēng)輪機(jī)能量的估測(cè)模型中的各個(gè)參數(shù)。
優(yōu)選的，所述的風(fēng)輪機(jī)能量的估測(cè)模型的輸入數(shù)據(jù)包括風(fēng)輪機(jī)模型、目標(biāo)風(fēng)輪機(jī)的實(shí)測(cè)轉(zhuǎn)速以及對(duì)應(yīng)的空氣密度；
優(yōu)選的，所述的風(fēng)輪機(jī)模型包括風(fēng)輪機(jī)的各項(xiàng)參數(shù)；
優(yōu)選的，所述的各項(xiàng)參數(shù)包括風(fēng)輪機(jī)的槳葉參數(shù)，風(fēng)輪機(jī)的型號(hào)、風(fēng)輪機(jī)的總重，葉片的材料、葉片的總長(zhǎng)。
優(yōu)選的，所述的空氣密度通過(guò)以下步驟獲?。?/p>
s1001、給風(fēng)輪機(jī)組設(shè)置氣壓傳感器來(lái)采集風(fēng)輪機(jī)所在位置的空氣氣壓值；
s1002、給風(fēng)輪機(jī)組設(shè)置溫度傳感器來(lái)采集對(duì)應(yīng)步驟s1001中的空氣氣壓值同一時(shí)點(diǎn)的空氣溫度值；
s1003、將步驟s1001中獲得的空氣氣壓值和步驟s1002中獲得的空氣溫度值代入氣體狀態(tài)公式得到所述的空氣密度。
優(yōu)選的，在步驟s1中，包括將風(fēng)輪機(jī)機(jī)組的各風(fēng)輪機(jī)按照類(lèi)型分類(lèi)分為n類(lèi)風(fēng)輪機(jī)，分別針對(duì)各n類(lèi)風(fēng)輪機(jī)建立n種風(fēng)輪機(jī)能量的估測(cè)模型，并分別針對(duì)各風(fēng)輪機(jī)能量的估測(cè)模型進(jìn)行模型訓(xùn)練，確定各參數(shù)值。
優(yōu)選的，所述的估測(cè)結(jié)果為風(fēng)輪機(jī)的能量，在步驟s3中所述的根據(jù)估測(cè)結(jié)果控制風(fēng)輪機(jī)機(jī)組并網(wǎng)或控制風(fēng)輪機(jī)機(jī)組保持空轉(zhuǎn)狀態(tài)包括：判斷風(fēng)輪機(jī)機(jī)組是否滿足并網(wǎng)的條件，若判斷結(jié)果為是，則控制風(fēng)輪機(jī)機(jī)組并網(wǎng)，若判斷結(jié)果為否，則控制風(fēng)輪機(jī)機(jī)組保持空轉(zhuǎn)狀態(tài)。
優(yōu)選的，所述的并網(wǎng)條件包括風(fēng)輪機(jī)機(jī)組中各風(fēng)輪機(jī)的能量達(dá)到了并網(wǎng)的目標(biāo)功率。
優(yōu)選的，所述的方法還包括建立風(fēng)速預(yù)測(cè)模型，用于預(yù)測(cè)未來(lái)風(fēng)速信息，所述的判斷所述的風(fēng)輪機(jī)機(jī)組是否滿足并網(wǎng)的條件還包括在當(dāng)前各風(fēng)輪機(jī)的能量達(dá)到并網(wǎng)的目標(biāo)功率之后進(jìn)一步預(yù)測(cè)未來(lái)n時(shí)間段內(nèi)的風(fēng)速信息，判斷未來(lái)n時(shí)間段內(nèi)的風(fēng)速持續(xù)性是否良好，若判斷結(jié)果為是，則判斷風(fēng)輪機(jī)機(jī)組符合并網(wǎng)的條件，否則判斷風(fēng)輪機(jī)機(jī)組不符合并網(wǎng)的條件。
在上述方案中通過(guò)預(yù)測(cè)未來(lái)的n時(shí)間段內(nèi)的風(fēng)速信息可預(yù)測(cè)到未來(lái)的風(fēng)輪機(jī)能量，從而合理的控制風(fēng)輪機(jī)組并網(wǎng)或保持空轉(zhuǎn)。
優(yōu)選的，步驟s3還包括以下步驟：
s301、判斷所述的估測(cè)結(jié)果是否滿足并網(wǎng)的條件，若判斷結(jié)果為是，則控制風(fēng)輪機(jī)機(jī)組并網(wǎng)，進(jìn)入步驟s305，否則進(jìn)入步驟s302；
s302、判斷是否通過(guò)調(diào)節(jié)風(fēng)輪機(jī)的工作參數(shù)可控制風(fēng)輪機(jī)的能量達(dá)到所述的目標(biāo)功率，若判斷結(jié)果為是，則進(jìn)入步驟s303，否則進(jìn)入步驟s304；
s303、調(diào)節(jié)風(fēng)輪機(jī)的工作參數(shù)至風(fēng)輪機(jī)的能量達(dá)到所述的目標(biāo)功率，并控制風(fēng)輪機(jī)機(jī)組并網(wǎng)，進(jìn)入步驟s305；
s304、控制風(fēng)輪機(jī)機(jī)組空轉(zhuǎn)，進(jìn)入步驟s301；
s305、控制結(jié)束；
優(yōu)選的，所述調(diào)節(jié)風(fēng)輪機(jī)的工作參數(shù)包括調(diào)節(jié)風(fēng)輪機(jī)的轉(zhuǎn)速和/或調(diào)節(jié)槳距角和/或調(diào)節(jié)風(fēng)輪機(jī)的朝向。
優(yōu)選的，所述的方法還包括根據(jù)風(fēng)輪機(jī)的歷史數(shù)據(jù)建立風(fēng)輪機(jī)功率預(yù)測(cè)模型，用于根據(jù)當(dāng)前風(fēng)速預(yù)測(cè)風(fēng)輪機(jī)功率，在所述的步驟s302中，所述的判斷是否通過(guò)調(diào)節(jié)風(fēng)輪機(jī)工作參數(shù)可控制風(fēng)輪機(jī)的能量可達(dá)到所述的目標(biāo)功率包括：將當(dāng)前風(fēng)速輸入所述的風(fēng)輪機(jī)功率預(yù)測(cè)模型中，獲得該風(fēng)速下的預(yù)測(cè)功率，比較該預(yù)測(cè)功率和所述的目標(biāo)功率的大小，若所述的預(yù)測(cè)功率大于所述的目標(biāo)功率，則判斷通過(guò)調(diào)節(jié)風(fēng)輪機(jī)的工作參數(shù)可控制風(fēng)輪機(jī)的能量達(dá)到所述的目標(biāo)功率，否則，判斷通過(guò)調(diào)節(jié)風(fēng)輪機(jī)的工作參數(shù)不能夠達(dá)到控制風(fēng)輪機(jī)的能量至所述的目標(biāo)功率。
本發(fā)明中通過(guò)測(cè)量風(fēng)輪機(jī)的轉(zhuǎn)速及空氣密度，結(jié)合模型可對(duì)風(fēng)輪機(jī)發(fā)電量進(jìn)行精確估測(cè)。并根據(jù)估測(cè)結(jié)果控制風(fēng)輪機(jī)機(jī)組并網(wǎng)或者保持空轉(zhuǎn)狀態(tài)。
以上所述僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上的限制，雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本專(zhuān)利的技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)，當(dāng)可利用上述提示的技術(shù)內(nèi)容做出些許更動(dòng)或修飾為等同變化的等效實(shí)施例，但凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明方案的范圍內(nèi)。