风速计算方法、装置、设备、存储介质以及程序产品与流程

本申请涉及风电场控制，尤其涉及风速计算方法、装置、设备、存储介质以及程序产品。

背景技术：

1、相关技术中，随着风电技术的发展，为最大化风力涡轮机的能量捕获，主要是通过前馈控制根据预测的风速和风向，提前调整叶轮的角度或转速，使得风力涡轮机在各种风速条件下都能够达到最佳性能。其中，对叶轮的有效风速进行准确计算是对风力涡轮机进行前馈控制算法的基础，而叶轮有效风速一般依据雷达各测量截面的雷达截面风速估算得到。

2、但是不同测量截面风速延时不同，且因湍流的随机性，风速波形有差异，雷达测风会在很大程度上影响前馈控制效果。

技术实现思路

1、本申请的主要目的在于提供一种风速计算方法、装置、设备、存储介质以及程序产品，旨在通过优化雷达测风结果，提高前馈控制效果，使得风力涡轮机稳定运行。

2、为实现上述目的，本申请提出一种风速计算方法，包括：

3、获取测风雷达的多个测量截面的雷达截面风速以及风力涡轮机的桨叶角、发电功率、发电机转速以及发电机转矩；

4、利用风机桨叶角、发电功率、发电机转速以及发电机转矩，得到叶轮等效风速；

5、利用卡尔曼滤波算法，将多个雷达截面风速与叶轮等效风速进行融合，得到叶轮有效风速；

6、利用叶轮有效风速，对风力涡轮机进行前馈控制以调整桨叶的角度。

7、在一实施例中，利用风机桨叶角、发电功率、发电机转速以及发电机转矩，得到叶轮等效风速的步骤包括：

8、获取叶轮在当前运行状态下的桨距角；

9、将风机桨叶角、发电功率、发电机转速以及发电机转矩，输入到风机数学模型得到叶尖速比的三次方与风能利用系数的比值；

10、基于桨距角和叶尖速比的三次方与风能利用系数的比值之间的映射关系，确定叶轮的叶尖速比；

11、对叶尖速比进行折算，得到叶轮等效风速。

12、在一实施例中，将风机桨叶角、发电功率、发电机转速以及发电机转矩，输入到风机模型中得到叶尖速比三次方与风能利用系数的比值，包括：

13、将风机桨叶角、发电功率、发电机转速以及发电机转矩输入动力学模型，得到动力学模型输出的空气力矩；

14、利用空气力矩以及公式一，计算得到叶尖速比三次方与风能利用系数的比值；

15、公式一包括：

16、tair表示空气力矩，ρ表示空气密度，r为风轮面半径，cp表示风能利用系数，λ表示叶尖速比，ωr表示发电机转速。

17、在一实施例中，利用卡尔曼滤波算法，将多个雷达截面风速与所述叶轮等效风速进行融合，得到叶轮有效风速的步骤包括：

18、利用快速集成经验模态分解法，对多个雷达截面风速进行分解重构处理，得到多个重构风速；

19、利用卡尔曼滤波算法，将多个重构风速与所述叶轮等效风速进行融合，得到叶轮有效风速。

20、在一实施例中，利用快速集成经验模态分解法，对多个雷达截面风速进行分解重构处理，得到多个重构风速的步骤包括：

21、对各所述雷达截面风速进行分解，得到与各所述雷达截面风速相对应的多个固有模态函数；

22、对与各所述雷达截面风速相对应的多个固有模态函数进行平均处理，得到平均固有模态函数；

23、对所述平均固有模态函数进行叠加重构处理，得到所述重构风速。

24、在一实施例中，利用卡尔曼滤波算法，将多个重构风速与所述叶轮等效风速进行融合，得到叶轮有效风速的步骤包括：

25、对多个重构风速进行平均处理，得到雷达合成风速；

26、利用所述雷达合成风速与所述叶轮等效风速，得到卡尔曼增益；

27、利用所述卡尔曼增益、所述雷达合成风速以及所述叶轮等效风速，得到得到所述叶轮有效风速。

28、此外，为实现上述目的，本申请还提出一种风速计算装置，风速计算装置包括：

29、获取模块，用于获取测风雷达的多个测量截面的雷达截面风速以及风力涡轮机的桨叶角、发电功率、发电机转速以及发电机转矩；

30、获得模块，用于利用风机桨叶角、发电功率、发电机转速以及发电机转矩，得到叶轮等效风速；

31、融合模块，用于利用卡尔曼滤波算法，将多个雷达截面风速与叶轮等效风速进行融合，得到叶轮有效风速；

32、调整模块，用于利用叶轮有效风速，对风力涡轮机进行前馈控制以调整桨叶的角度。

33、此外，为实现上述目的，本申请还提出一种风速计算设备，设备包括：存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，计算机程序配置为实现如上文的风速计算方法的步骤。

34、此外，为实现上述目的，本申请还提出一种存储介质，存储介质为计算机可读存储介质，存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如上文的风速计算方法的步骤。

35、此外，为实现上述目的，本申请还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如上文的风速计算方法的步骤。

36、本申请提出的一个或多个技术方案，至少具有以下技术效果：

37、在本申请中，获取测风雷达的多个测量截面的雷达截面风速以及风力涡轮机的桨叶角、发电功率、发电机转速以及发电机转矩；利用上述信息结合风机模型，得到叶轮等效风速；利用卡尔曼滤波算法，将多个雷达截面风速与叶轮等效风速进行融合，得到叶轮有效风速；利用叶轮有效风速，对风力涡轮机进行前馈控制以调整桨叶的角度。

38、本实施例中，相较于相关技术中直接利用采集到的雷达截面风速对风力涡轮机进行前馈控制以调整桨叶的角度。本实施例中在利用雷达截面风速对风力涡轮机进行前馈控制之前，利用风机桨叶角、发电功率、发电机转速以及发电机转矩计算得到叶轮等效风速，可以较为准确地表示叶轮受到的风力影响，同时由于雷达截面风速可能会因为风场的复杂性而无法准确反映叶轮面风速，但通过与叶轮等效风速融合，可以修正雷达截面风速，以消除一些环境因素和测量误差的影响，从而使得到的有效风速更为准确，进而可以将叶轮有效风速用于前馈控制，使得风力涡轮机的运行更加稳定。

技术特征：

1.一种风速计算方法，其特征在于，所述方法包括：

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用所述风机桨叶角、所述发电功率、所述发电机转速以及所述发电机转矩，得到叶轮等效风速的步骤包括：

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述将所述风机桨叶角、所述发电功率、所述发电机转速以及所述发电机转矩，输入到风机模型中得到叶尖速比三次方与风能利用系数的比值，包括：

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用卡尔曼滤波算法，将多个所述雷达截面风速与所述叶轮等效风速进行融合，得到叶轮有效风速的步骤包括：

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述利用快速集成经验模态分解法，对多个所述雷达截面风速进行分解重构处理，得到多个重构风速的步骤包括：

6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述利用卡尔曼滤波算法，将多个重构风速与所述叶轮等效风速进行融合，得到叶轮有效风速的步骤包括：

7.一种风速计算装置，其特征在于，所述装置包括：

8.一种风速计算设备，其特征在于，所述设备包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序配置为实现如权利要求1至6中任一项所述的风速计算方法的步骤。

9.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质为计算机可读存储介质，所述存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至6中任一项所述的风速计算方法的步骤。

10.一种计算机程序产品，其特征在于，所述计算机程序产品包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至6中任一项所述的风速计算方法的步骤。

技术总结本申请公开了一种风速计算方法、装置、设备、存储介质以及程序产品，涉及风电场控制技术领域，公开的风速计算方法，包括：获取测风雷达的多个测量截面的雷达截面风速以及风力涡轮机的桨叶角、发电功率、发电机转速以及发电机转矩；利用风机桨叶角、发电功率、发电机转速以及发电机转矩，得到叶轮等效风速；利用卡尔曼滤波算法，将多个雷达截面风速与叶轮等效风速进行融合，得到叶轮有效风速；利用叶轮有效风速，对风力涡轮机进行前馈控制以调整桨叶的角度。本申请可以提高前馈风速的有效性，使其更能体现风轮面入流风的能量大小。技术研发人员：冯浩,赵晓春,杜佳佳受保护的技术使用者：三一重能股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/9/26