具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本发明涉及一种双风轮风力发电机组的运行区间划分及其运行策略制定，尤其涉及一种前后风轮在开放气流条件下的串列式双风轮(同向或对向旋转) 风力发电机组的最优区间划分。本发明针对双风轮风力发电机组，规划其运行区间，制定运行策略，利用运行区间中的最优运行状态指导运行策略来控制双风轮风力发电机组运行。

以下结合附图，详细说明本申请各实施例提供的技术方案。

图1为本说明书实施例提供的一种双风轮风力发电机组运行控制方法的流程示意图。如图1所示，该流程可以包括以下步骤：

步骤110：定义风轮的运行状态和双风轮风力发电机组的整机运行状态；

步骤120：利用双风轮风力发电机组的来流风速划分双风轮风力发电机组的工作点；

步骤130：针对每一个工作点，确定所有整机运行状态中输出功率最大的状态作为当前工作点的最佳整机运行状态；

步骤140：基于测得的来流风速和最佳整机运行状态表确定前风轮和后风轮的控制参数；

步骤150：基于所述控制参数对前风轮和后风轮进行控制。

可选的，所述定义风轮的运行状态和双风轮发电机组的整机运行状态，具体可以包括：

基于前风轮的桨距角与转速调节范围，确定前风轮的运行状态；

基于后风轮的桨距角与转速调节范围，确定后风轮的运行状态；

根据前风轮和后风轮的运行状态的不同组合，确定到整机运行状态。

可选的，所述方法还可以包括：

基于所述前风轮的运行状态生成前风轮运行状态编码；

基于所述后风轮的运行状态生成后风轮运行状态编码；

基于所述前风轮运行状态编码和所述后风轮运行状态编码生成整机运行状态编码。

可选的，确定所有整机运行状态中输出功率最大的状态作为当前工作点的最佳整机运行状态，具体可以包括：

筛选所有整机运行状态中输出功率最大的状态；

将所有整机运行状态中输出功率最大的状态作为当前工作点的最佳整机运行状态。

可选的，通过穷举遍历方式、遗传算法、粒子群算法或支持向量机方法筛选所有整机运行状态中输出功率最大的状态。

可选的，按照前风轮桨距角、前风轮转速、后风轮桨距角、后风轮转速的遍历顺序，对双风轮风力发电机组的运行状态进行穷举。

可选的，所述利用双风轮风力发电机组的来流风速划分双风轮风力发电机组的工作点，具体可以包括：

将双风轮风力发电机组的来流风速范围按照某一间隔步长划分为一系列典型值工作点。

可选的，运行风速范围为3m/s-21m/s,以0.5m/s的间隔将运行风速范围划分为多个工作点。

可选的，所述方法还可以包括：基于所有工作点的最佳整机运行状态，生成双风轮风力发电机组的运行区间表。

可选的，所述基于测得的来流风速和最佳整机运行状态表确定前风轮和后风轮的控制参数，具体可以包括：

利用激光雷达测风仪所测得来流风速，作为控制输入，通过查询所述运行区间表，得到前风轮和后风轮的桨距角和转速的目标值。

图1中的方法，通过通过遍历运行状态，找到运行风速范围内各个风速下的最佳运行状态，并制定了一套可行的控制策略使双风轮风力发电机组能够始终运行在最佳运行状态。

基于图1的方法，本说明书实施例还提供了该方法的一些具体实施方式，下面进行说明。

实施例一

参考单风轮中气动功率系数的定义，双风轮风力发电机组的气动功率系数可以表示为：

其中，C_P是双风轮风力发电机组气动功率系数；P_u是前风轮的轴功率；P_d是后风轮的轴功率；ρ是空气密度；A_u是前风轮转子面积；A_d是后风轮转子面积；v是经过转子的平均风速。

气动功率系数表征了风轮从来流中获得能量的效率，在风力发电机组运行中，可以通过改变风轮转速和桨距角调节来调整改善气动功率系数。用转速和桨距角可以给风轮的运行状态进行编码，如下式：

(ω_rot,β) (2)

其中，ω_rot是风轮的角速度；β是风轮的桨距角。

用两个风轮的运行状态可以组合成双风轮风力发电机组整机的运行状态，如下式：

(ω_rot1,β₁,ω_rot2,β₂) (3)

其中，ω_rot1是前风轮的角速度；β₁是前风轮的桨距角；ω_rot2是后风轮的角速度；β₂是后风轮的桨距角。

对双风轮风力发电机组的整机运行状态完成编码后，需要按照如2所示的顺序设计遍历方式：按照前风轮桨距角、前风轮转速、后风轮桨距角、后风轮转速的遍历顺序，对双风轮机组的运行状态进行穷举。

如图3所示，本实施例中的运行风速范围为3m/s-21m/s，以0.5m/s的间隔将运行风速范围划分为多个工作点。在每一个工作点下，将运行状态参数与风速信息作为双风轮机组气动模型(物理模型或者仿真模型)的输入，并记录机组的气动功率输出。一组遍历完成后，输出功率最大的运行状态作为结果输出，确定为该风速下的最佳运行状态。然后进行下一工作点的遍历寻优，直至遍历终点21m/s，即得到能够表征全风况下双风轮机组最佳运行状态的运行区间表。

如图4所示，利用激光雷达测风仪对来流风速进行监测，然后将来流风速数据传输给整机控制器。整机控制器根据当前风速查询对应的运行区间表，得到当前风速下的前后风轮的运行区间参数。将前后风轮的运行参数，即前后风轮各自的桨距角设定值和风轮转速设定值，传输到对应风轮的桨距角控制器和转速控制器。桨距角控制器和转速控制器控制对应的执行器，使机组运行在最佳运行状态下。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。