風力發電機組的風能捕獲方法、裝置和風力發電機組的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及風電技術，尤其設及一種風力發電機組的風能捕獲方法、裝置和風力 發電機組。
【背景技術】
[0002] 風力發電機組是通過將捕獲的風能轉化為機械能，再將機械能轉化為電能的設 備。
[0003] 風力發電機組在實際的運行中，為了提高最大化的利用風資源，提升發電量，一般 通過偏航系統調整風力發電機組的機頭朝向，使得葉輪正對迎風向，風力發電機組中的偏 航控制策略主要通過風向標，采集當前風速和風向。
[0004] 然而，通過風向標不能準確的采集到當前風速和風向，無法捕獲到最大風能，而如 果葉輪未正對迎風面導致風機載荷增加和尾流效應嚴重，嚴重影響風機正常運行和損失發 電量。
【發明內容】
[0005] 本發明的目的在于，提供一種風力發電機組捕獲最大風能方法，W及實現該方法 的裝置，從而有效的提升風力發電機組對風能的捕獲能力，W及風力發電機組的可靠性，同 時可W降低葉輪未正對迎風面而產生的風機載荷增加和尾流效應，減少風力發電機組故障 及維護成本。
[0006] 根據本發明的一方面，提供一種風力發電機組的風能捕獲方法。所述方法包括：
[0007] 根據預定周期實時獲取風況數據；
[000引對所述預定周期內獲取的風況數據進行散點擬合，得到所述風況數據的幾何中屯、 點，所述幾何中屯、點用于表示最大風能值所在位置；
[0009] 將所述幾何中屯、點與目標幾何中屯、點進行比對，并根據比對結果執行相應的風力 發電機控制策略。
[0010] 根據本發明的另一方面，提供一種控制風力發電機組的風能捕獲的裝置。所述裝 置包括：
[0011] 風況數據獲取模塊，用于根據預定周期實時獲取風況數據；
[0012] 幾何中屯、點確定模塊，用于對所述預定周期內獲取的風況數據進行散點擬合，得 到所述風況數據的幾何中屯、點，所述幾何中屯、點用于表示最大風能值所在位置；
[0013] 控制模塊，用于將所述幾何中屯、點與目標幾何中屯、點進行比對，并根據比對結果 執行相應的風力發電機控制策略。
[0014] 根據本發明的又一方面，提供一種風力發電機組。所述風力發電機組包括上述實 施例提供的風力發電機組的風能捕獲裝置。
[0015] 根據本發明實施例提供的風力發電機組的風能捕獲方法、裝置和風力發電機組， 通過在預定周期內實時獲取的風況數據，并對該風況數據進行散點擬合，獲取該風況數據 的幾何中屯、點，進而通過與目標幾何中屯、點的比對，W對風力發電機組的風能捕獲進行控 審IJ，從而有效的提升風力發電機組對風能的捕獲能力，W及風力發電機組的可靠性，同時可 W降低葉輪未正對迎風面而產生的風機載荷增加和尾流效應，減少風力發電機組故障及維 護成本。
【附圖說明】
[0016] 圖1是示出根據本發明實施例一的風力發電機組的風能捕獲方法的流程圖；
[0017] 圖2是示出根據本發明實施例二的風力發電機組的風能捕獲方法的流程圖；
[0018] 圖3是示出極坐標系下風況數據的數據點構成的幾何圖形的示例性示意圖；
[0019] 圖4是示出極坐標系下風況數據對應的最大風能值所在的方向的示例性示意圖；
[0020] 圖5是示出風速單位向量投影到最大風能值所在的方向的示例性示意圖；
[0021 ]圖6是示出根據本發明實施例=的風力發電機組的風能捕獲裝置的邏輯框圖；
[0022] 圖7是示出根據本發明實施例=的風力發電機組的風能捕獲裝置的邏輯框圖。
【具體實施方式】
[0023] 本方案的發明構思是，考慮到一個幾何圖形的幾何中屯、點可W反映出該幾何圖形 中的點聚集較集中的位置，因此，可通過將目標幾何中屯、點與在預定周期內采集的風況數 據對應的幾何中屯、點進行比對，W使風力發電機組執行相應的控制策略，從而有效的提升 風力發電機組對風能的捕獲能力，W及風力發電機組的可靠性，同時可W降低葉輪未正對 迎風面而產生的風機載荷增加和尾流效應，減少風力發電機組故障及維護成本。
[0024] 下面結合附圖詳細描述本發明的示例性實施例。
[00巧]實施例一
[0026] 圖1是示出根據本發明實施例一的風力發電機組的風能捕獲方法的流程圖。通過 包括如圖6所示的裝置執行該方法。
[0027] 參照圖1，在步驟S110,根據預定周期實時獲取風況數據。
[0028] 其中，預定周期可根據實際情況進行設定，例如20秒、1分鐘、5分鐘或10分鐘等。風 況數據可包括風速的數據和/或風向的數據等，風向可W通過預定的基準方向而確定，例 如，若基準方向為正北方向，則風向的數值可W是相對于正北方向的夾角的數值。
[0029] 具體地，可W預先設置用于采集當前時刻的風速和/或風向等風況數據的風況數 據采集部件，該風況數據采集模塊具體可為雷達、風速儀或風向標等。當風力發電機組工作 時，可通過如雷達等風況數據采集部件采集某時間點的瞬時風速的數值和相應的風向。為 了便于對某時間段的風況數據的分析，可W預先設定一定的時長（即預定周期），風力發電 機組可通過雷達等風況數據采集部件實時采集該預定周期內的瞬時風速的數值和相應的 風向。
[0030] 此外，由于風力發電機組周圍的環境、風速和風向的數據時時變化，為了降低風力 發電機組的處理壓力，也可W設置數據采集的時間間隔，如5秒或10秒等。運樣，每當到達該 時間間隔時，風況數據采集部件采集當前時刻的瞬時風速的數值和相應的風向，W此類推， 直到達到預定周期對應的時長后，得到該預定周期內采集到的多個時間點的風況數據。
[0031] 在步驟S120,對該預定周期內獲取的風況數據進行散點擬合，得到該風況數據的 幾何中屯、點，該幾何中屯、點用于表示最大風能值所在位置。
[0032] 其中，散點擬合可為對離散的數據點進行擬合，W使多個離散的數據點組合成一 個幾何圖形。
[0033] 具體地，可W將雷達等風況數據采集部件采集的瞬時風速的數值和相應的風向等 數據根據預定的規則設置在坐標系（如平面直角坐標系或極坐標系等）中，設置完成后，可 W將多個時間點的風況數據的數據點依次連接，連接后的數據點可W形成一個幾何圖形， 考慮到一個幾何圖形的幾何中屯、點可W反映出該幾何圖形中的點聚集較集中的位置，因 此，可W通過風況數據的幾何中屯、點的方式確定當前風力發電機組最大風能值所在的方 向，基于此，可W根據規則圖形或不規則圖形的幾何中屯、點的算法，計算該幾何圖形的幾何 中屯、點，并得到該幾何中屯、點的風速的數值和風向，從而得到該風況數據的幾何中屯、點。
[0034] 在步驟S130,將該幾何中屯、點與目標幾何中屯、點進行比對，并根據比對結果執行 相應的風力發電機控制策略。
[0035] 其中，目標幾何中屯、點可W是預先存儲的幾何中屯、點，目標幾何中屯、點可W是前 一預定周期獲取的風況數據對應的幾何中屯、點，也可W是當前時刻W前的時間段內的風況 數據對應的幾何中屯、點。
[0036] 具體地，本發明實施例中，W目標幾何中屯、點為前一預定周期獲取的風況數據對 應的幾何中屯、點為例進行詳細說明，具體如下:為了對風力發電機組的風能捕獲進行控制， 可W通過上述步驟SllO和S120的處理確定前一預定周期的目標幾何中屯、點，并將其存儲在 風力放電機組中，其中，目標幾何中屯、點的數據可W包括風速的數值和相應的風向。可將預 定周期內實時獲取的風況數據的幾何中屯、點與前一預定周期的目標幾何中屯、點進行比較， 如果該幾何中屯、點與目標幾何中屯、點的風況數據不同，則可將風力發電機組的機頭從目標 幾何中屯、點向該幾何中屯、點調整，W此對風力發電機組的風能捕獲進行控制，使得風力發 電機