CN114076060B - 叶片失速条件下桨距角自动寻优的方法及设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种叶片失速条件下桨距角自动寻优的方法及设备。所述方法包括：确定叶片是否处于失速状态；当叶片处于失速状态且风力发电机组运行在功率曲线的过渡段时，基于风能利用系数或叶片攻角进行桨距角自动寻优，以确定最优桨距角。根据所述方法及设备，能够确定叶片失速条件下的最优桨距角，以使叶片脱离失速区，并尽可能降低发电量损失。

Description

叶片失速条件下桨距角自动寻优的方法及设备

技术领域

本发明总体说来涉及能源技术领域，更具体地讲，涉及一种叶片失速条件下桨距角自动寻优的方法及设备。

背景技术

现代大型风力发电机组通常为输入升力型风机，即，通过叶片在不同叶片截面的翼型设计，叶片在转动过程中，根据边界层理论气流在叶片前缘分离，叶片上方的气流较快，根据伯努利方程气压较小，叶片下方的气流较慢，气压较大，由于叶片截面的上下表面存在压力差，且下方大于上方，这样就产生了升力；同时，阻力与相对风速方向相同，升力和阻力的合力围绕叶片的轴向方向形成了叶片的气动扭矩。气动扭矩的大小与风速大小密切相关，风速越大，气动扭矩越大，反之越小。机组控制系统根据气动扭矩的大小，给定相应的电磁扭矩，两者必须保持匹配，才能确保机组叶轮转速平稳。

机组在运行过程中，由于种种原因，例如，叶片本身翼型存在问题、恶劣的运行环境工况、或者本身参数设置不合理，会导致叶片产生失速问题。当叶片发生失速时，具体表现为：叶片在各个截面的升力急剧降低，阻力变大，从而导致机组出力降低，远低于设计输出，机组的功率曲线出现“凹坑”。

当识别出叶片处于失速状态后，从控制角度来说，只需将叶片桨距角调整到某一特定角度，降低叶片的攻角大小，使叶片脱离失速区，使得叶片的风能利用系数(Cp)得到一定程度的恢复(可能比设计Cp低)。但存在以下问题：如何确定最优的桨距角，如果调整后的桨距角过小，则导致叶片无法脱离失速区，即，叶片仍处于失速状态，机组的出力将会继续降低；如果调整后的桨距角过大，则即使叶片脱离了失速区，但当前的桨距角并非最优桨距角，仍会降低叶片吸收风能(即，Cp降低)，导致机组出力降低，影响机组的发电能力。

针对叶片失速问题，目前存在多种技术方案，例如，根据机组运行环境条件(如空气密度)，直接将叶片桨距角调整至某一特定角度，例如，根据机组运行环境条件(如空气密度)通过查表法得到该特定角度，通常空气密度越低，对应的该特定角度越大。但叶片的失速一般发生在一定的运行环境条件下，比如空气密度较低时，此时通常对应较高的环境温度，但空气密度大小与叶片失速程度大小并无明显的线性关系，如果根据空气密度大小调整机组的叶片桨距角大小，可能会进一步降低叶片对风能的吸收能力；此外，叶片的失速程度一般是动态变化的，例如叶片表面污染所导致的叶片失速，根据叶片表面的污染程度加重，呈逐步加重的趋势，简单将叶片桨距角固定在某一特定角度，显然无法处理叶片失速程度变化的情况。

发明内容

本发明的示例性实施例在于提供一种叶片失速条件下桨距角自动寻优的方法及设备，其能够解决现有技术存在的叶片失速条件下无法很好地确定最优桨距角的问题。

根据本发明的示例性实施例，提供一种叶片失速条件下桨距角自动寻优的方法，所述方法包括：确定叶片是否处于失速状态；当叶片处于失速状态且风力发电机组运行在功率曲线的过渡段时，基于风能利用系数或叶片攻角进行桨距角自动寻优，以确定最优桨距角。

可选地，确定叶片是否处于失速状态的步骤包括：当叶片攻角大于(α₀+ε)时，确定叶片处于失速状态，其中，α₀表示叶片失速攻角，ε表示叶片失速攻角裕度，其中，叶片攻角为在与叶片的距叶片根部预设长度处对应的叶片截面处的攻角。

可选地，基于风能利用系数进行桨距角自动寻优，以确定最优桨距角的步骤包括：以预设步长增大桨距角，并计算每次增大桨距角后的风能利用系数；基于计算的风能利用系数，确定最优桨距角。

可选地，计算每次增大桨距角后的风能利用系数的步骤包括：基于每次增大桨距角后的桨距角、每次增大桨距角后的环境空气密度下的环境风速值被折算成的参考空气密度下的风速值、以及参考空气密度，计算该次增大桨距角后的风能利用系数。

可选地，基于风能利用系数进行桨距角自动寻优，以确定最优桨距角的步骤包括：a)使风力发电机组的桨距角遍历待寻优桨距角[β₁，β₂...，β_max]，计算风力发电机组运行在待寻优桨距角时的风能利用系数，并将计算的风能利用系数存入对应的风速仓，其中，风能利用系数所对应的风速仓为计算得到该风能利用系数所使用的风速值所对应的风速仓；b)确定是否存在已被存入针对[β₁，β₂...，β_max]中的每一个计算得到的风能利用系数的风速仓；c)当确定不存在时，返回再次执行步骤a)；d)当确定存在时，确定该风速仓内的最大风能利用系数所对应的桨距角，并将确定的桨距角作为最优桨距角。

可选地，基于叶片攻角进行桨距角自动寻优，以确定最优桨距角的步骤包括：以预设步长增大桨距角，并基于每次增大桨距角后的叶片攻角确定叶片是否处于非失速状态；当叶片处于非失速状态时，停止增大桨距角，并将当前桨距角附加预设角度后作为最优桨距角。

可选地，基于每次增大桨距角后的叶片攻角确定叶片是否处于非失速状态的步骤包括：当增大桨距角后的叶片攻角小于(α₀-ε)时，确定叶片处于非失速状态。

可选地，每次增大桨距角后的环境空气密度下的环境风速值通过下式被折算成参考空气密度下的风速值v₁：

其中，v₀表示该次增大桨距角后的环境风速值，ρ₁表示该次增大桨距角后的环境空气密度，ρ₀表示参考空气密度。

根据本发明的另一示例性实施例，提供一种叶片失速条件下桨距角自动寻优的设备，所述设备包括：叶片失速识别单元，确定叶片是否处于失速状态；桨距角寻优单元，当叶片处于失速状态且风力发电机组运行在功率曲线的过渡段时，基于风能利用系数或叶片攻角进行桨距角自动寻优，以确定最优桨距角。

可选地，叶片失速识别单元当叶片攻角大于(α₀+ε)时，确定叶片处于失速状态，其中，α₀表示叶片失速攻角，ε表示叶片失速攻角裕度，其中，叶片攻角为在与叶片的距叶片根部预设长度处对应的叶片截面处的攻角。

可选地，桨距角寻优单元以预设步长增大桨距角，并计算每次增大桨距角后的风能利用系数；基于计算的风能利用系数，确定最优桨距角。

可选地，桨距角寻优单元基于每次增大桨距角后的桨距角、每次增大桨距角后的环境空气密度下的环境风速值被折算成的参考空气密度下的风速值、以及参考空气密度，计算该次增大桨距角后的风能利用系数。

可选地，桨距角寻优单元执行以下处理：a)使风力发电机组的桨距角遍历待寻优桨距角[β₁，β₂...，β_max]，计算风力发电机组运行在待寻优桨距角时的风能利用系数，并将计算的风能利用系数存入对应的风速仓，其中，风能利用系数所对应的风速仓为计算得到该风能利用系数所使用的风速值所对应的风速仓；b)确定是否存在已被存入针对[β₁，β₂...，β_max]中的每一个计算得到的风能利用系数的风速仓；c)当确定不存在时，返回再次执行步骤a)；d)当确定存在时，确定该风速仓内的最大风能利用系数所对应的桨距角，并将确定的桨距角作为最优桨距角。

可选地，桨距角寻优单元以预设步长增大桨距角，并基于每次增大桨距角后的叶片攻角确定叶片是否处于非失速状态；当叶片处于非失速状态时，停止增大桨距角，并将当前桨距角附加预设角度后作为最优桨距角。

可选地，叶片失速识别单元当增大桨距角后的叶片攻角小于(α₀-ε)时，确定叶片处于非失速状态。

可选地，每次增大桨距角后的环境空气密度下的环境风速值通过下式被折算成参考空气密度下的风速值v₁：

其中，v₀表示该次增大桨距角后的环境风速值，ρ₁表示该次增大桨距角后的环境空气密度，ρ₀表示参考空气密度。

根据本发明的另一示例性实施例，提供一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，当所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述的叶片失速条件下桨距角自动寻优的方法。

根据本发明的另一示例性实施例，提供一种叶片失速条件下桨距角自动寻优的设备，所述设备包括：处理器；存储器，存储有计算机程序，当所述计算机程序被处理器执行时，实现如上所述的叶片失速条件下桨距角自动寻优的方法。

根据本发明示例性实施例的叶片失速条件下桨距角自动寻优的方法及设备，其能够确定叶片失速条件下的最优桨距角，以使叶片脱离失速区，并尽可能降低发电量损失。

将在接下来的描述中部分阐述本发明总体构思另外的方面和/或优点，还有一部分通过描述将是清楚的，或者可以经过本发明总体构思的实施而得知。

附图说明

通过下面结合示例性地示出实施例的附图进行的描述，本发明示例性实施例的上述和其它目的和特点将会变得更加清楚，其中：

图1示出根据本发明示例性实施例的叶片失速条件下桨距角自动寻优的方法的流程图；

图2示出根据本发明示例性实施例的叶片攻角与叶片升力系数之间的关系的示例；

图3示出根据本发明示例性实施例的叶片的某一截面的自由来流风速与叶轮转速之间的关系的示例；

图4示出根据本发明示例性实施例的基于风能利用系数进行桨距角自动寻优以确定最优桨距角的方法的流程图；

图5示出根据本发明示例性实施例的叶片失速条件下桨距角自动寻优的设备的结构框图。

具体实施方式

现将详细参照本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中，相同的标号始终指的是相同的部件。以下将通过参照附图来说明所述实施例，以便解释本发明。

图1示出根据本发明示例性实施例的叶片失速条件下桨距角自动寻优的方法的流程图。

参照图1，在步骤S10，确定叶片是否处于失速状态。

在步骤S20，当叶片处于失速状态且风力发电机组运行在功率曲线的过渡段时，基于风能利用系数或叶片攻角进行桨距角自动寻优，以确定最优桨距角。

作为示例，叶片处于失速状态可指叶片上表面的层流(边界层)提前分离，导致叶片的阻力急剧增大，升力急剧降低，机组的功率输出随之降低的现象。

作为示例，可当叶片攻角大于(α₀+ε)时，确定叶片处于失速状态，其中，α₀表示叶片失速攻角，ε表示叶片失速攻角裕度。

作为示例，叶片攻角可为在与叶片的距叶片根部预设长度处对应的叶片截面处的攻角。

作为示例，可基于风力发电机组的实时运行数据，确定在与叶片的距叶片根部预设长度处对应的叶片截面处的攻角，并将确定的攻角作为叶片攻角。换言之，将叶片在某一截面处的攻角，作为叶片攻角用于判断叶片是否处于失速状态。作为示例，叶片在某一截面处的攻角可指在该截面处，自由来流合成风速与该截面弦线的夹角大小。作为示例，所述预设长度可为70％～80％的叶片长度。

作为示例，用于确定叶片攻角的实时运行数据可包括以下项之中的至少一项：叶轮转速、风向角、入流因子(inflow factor，无量纲)、轴向诱导因子(axial flowinduction factor，无量纲)、自由来流风速、叶片扭角、叶片桨距角。

本发明考虑到现代大型风力发电机组主要为升力型风机，即通过叶片上下表面的压力差产生升力驱动整个叶轮转动，将风能转化为机械能拖动发电机转动，再将机械能转化为电能。根据空气动力学，在叶片的某一截面上，叶片表面的气流根据设计在一定位置分离，确保叶片的升力最大。但在某些工况条件下，如果该分离点出现了提前，会导致该截面处的阻力增大，升力降低，攻角增大，叶片吸收风能的能力大大降低，此时叶片可能会出现失速现象。导致叶片失速的因素很多：(1)叶片表面污染，在叶片表面污染的情况下，叶片的翼型已经发生了变化，可能会导致叶片提前达到失速攻角，导致叶片升力急剧降低；(2)现场运行时空气密度低；(3)机组设计的最小转速过低；(4)跳转速失败；(5)其他因素，或者上述因素的组合。对于某一叶片，叶片某一截面处的攻角与叶片升力系数C₁之间的关系如图2所示：当某一叶片截面的攻角大于一定的角度后，叶片的升力会急剧降低，导致叶片出现失速现象。需要指出的是，不同型号的叶片的失速攻角大小可能相同或不同，同一型号的叶片由于具体运行环境不同，对应的失速攻角大小可能相同或不同。

因此，本发明提出可通过叶片攻角的大小及叶片的实际失速攻角来判断叶片是否处于失速状态。进一步地，提出可通过叶片在某一截面处的攻角大小来判断叶片是否处于失速状态，以简化叶片攻角的计算，降低计算叶片攻角的运算量。

作为示例，本发明简化了叶片气动模型，简化后叶片的某一截面的自由来流风速与叶轮转速之间的关系如图3所示，基于图3可通过式(1)来计算叶片某一截面处的攻角α：

其中，表示入流角，θ_p，0表示叶片桨距角，θ_T表示叶片扭角，可通过查表法确定。

图3中自由来流风速垂直于叶轮平面，考虑到自由来流风速与叶轮平面存在一定夹角β(即，一定的偏航对风偏差)，同时假设切向因子a′＝0，则可通过式(2)来计算叶片某一截面处的攻角α：

其中，a表示入流因子或轴向诱导因子，可基于风能利用系数得到；U表示自由来流风速，β表示风向角，ω_叶轮表示叶轮转速，r表示所述预设长度，rω_叶轮表示叶片上距根部长度为r处(例如，距叶片根部80％叶片长度处)的线速度。通过式(2)可以估算出在叶片某一截面处的攻角的大小，从而能够简便地计算出叶片攻角用于判断叶片是否处于失速状态。

作为示例，叶片失速攻角α₀可为基于机组的历史运行数据计算得到的叶片在与叶片的距叶片根部预设长度处对应的叶片截面处的叶片失速攻角，或者，叶片失速攻角α₀可为基于叶片的模型和机组的实际环境风资源数据仿真得到的叶片在与叶片的距叶片根部预设长度处对应的叶片截面处的叶片失速攻角。换言之，本实施例用于判断叶片是否处于失速状态所使用的叶片失速攻角是基于风力发电机组的实际运行数据和/或环境数据所得到的实际失速攻角，从而能够进一步提高叶片失速识别结果的准确性。

作为示例，当风力发电机组处于正常发电(即，未待机、停机等)且未限电(即，未限制发电，未限制输出功率)的状态时，可当发电机在一定时长内的平均转速ω≥γ*ω_max且变桨角度需求的平均值β_demand＝β₀时，确定风力发电机组运行在功率曲线的过渡段，其中，ω_max为风力发电机组的最大转速，γ为转速系数，取值范围可为0.9～1.0，β₀为理论最优桨距角。

作为示例，在步骤S20中，可以预设步长增大桨距角，并计算每次增大桨距角后的风能利用系数；并基于计算的风能利用系数，确定最优桨距角。

作为示例，可基于每次增大桨距角后的桨距角、每次增大桨距角后的环境空气密度下的环境风速值被折算成的参考空气密度下的风速值、以及参考空气密度，计算该次增大桨距角后的风能利用系数。

作为示例，每次增大桨距角后的环境空气密度下的环境风速值可通过式(3)被折算成参考空气密度下的风速值v₁：

其中，v₀表示该次增大桨距角后的环境风速值，ρ₁表示该次增大桨距角后的环境空气密度，ρ₀表示参考空气密度。

作为示例，参考空气密度可为标准空气密度，或现场实际的年平均空气密度。

作为示例，可通过式(4)来计算每次增大桨距角后的风能利用系数：

C_p(v₁，ρ₀，β)＝p/(0.5ρ₀Av₁ ³) (4)

其中，C_p(v₁，ρ₀，β)表示将桨距角增大到β后的风能利用系数，ρ₀表示参考空气密度，v₁表示将桨距角增大到β后的环境空气密度下的环境风速值被折算成的参考空气密度下的风速值，p表示将桨距角增大到β后的轴功率大小，A表示叶轮扫风面积。

此外，作为示例，可通过式(5)来计算每次增大桨距角后的风能利用系数：

C_p(v₁，ρ₀，β)＝p_grid/(0.5ρ₀Av₁ ³*_η) (5)

其中，C_p(v₁，ρ₀，β)表示将桨距角增大到β后的风能利用系数，ρ₀表示参考空气密度，v₁表示将桨距角增大到β后的环境空气密度下的环境风速值被折算成的参考空气密度下的风速值，p_grid表示将桨距角增大到β后的上网功率大小，A表示叶轮扫风面积，η表示整机效率因子。

以下将结合图4描述基于风能利用系数进行桨距角自动寻优以确定最优桨距角的方法的示例性实施例。

参照图4，在步骤S201，使风力发电机组的桨距角遍历待寻优桨距角[β₁，β₂...，β_max]，计算风力发电机组运行在待寻优桨距角时的风能利用系数，并将计算的风能利用系数存入对应的风速仓，其中，风能利用系数所对应的风速仓为计算得到该风能利用系数所使用的风速值所对应的风速仓。其中，寻优步长为β_step，β₁＝触发桨距角自动寻优时的桨距角+β_step，计算得到风能利用系数所使用的风速值可为被折算成的参考空气密度下的风速值。

作为示例，使风力发电机组的桨距角遍历待寻优桨距角[β₁，β₂...，β_max]，并计算风力发电机组运行在待寻优桨距角时的风能利用系数的步骤可包括：将触发桨距角自动寻优时的桨距角增大β_step后到达β₁，停留第一预设时长，并基于第一预设时长内的运行数据的均值计算风力发电机组运行在β₁时的风能利用系数，例如，可将第一预设时长内的环境风速平均值(即，在第一预设时长内的环境空气密度下的环境风速值的平均值)折算成参考空气密度下的风速值，并基于β₁、折算成的风速值、以及参考空气密度，计算风力发电机组运行在β₁时的风能利用系数。

然后，再将桨距角增大β_step后到达β₂，停留第一预设时长，并基于第一预设时长内的运行数据的均值计算风力发电机组运行在β₂时的风能利用系数，依次类推，直至β_max。应该理解，β_max可基于β_step、寻优步数(即，待寻优桨距角的数量)、以及触发桨距角自动寻优时的桨距角得到。

作为示例，每个风速仓的长度可为0.5m/s，例如，7m/s风速仓对应的风速范围为6.75m/s～7.25m/s，相应地，计算得到风能利用系数所使用的风速值在6.75m/s～7.25m/s这一范围内时，该风能利用系数将会被存入7m/s风速仓。

在步骤S202，确定是否存在已被存入针对[β₁，β₂...，β_max]中的每一个计算得到的风能利用系数的风速仓。

具体说来，在步骤S201之后，确定是否存在一个风速仓，其内已被存入分别针对[β₁，β₂...，β_max]中的各个计算得到的风能利用系数。

当在步骤S202确定不存在时，返回再次执行步骤S201。

作为示例，当返回再次执行步骤S201时，使风力发电机组的桨距角遍历待寻优桨距角[β₁，β₂...，β_max]时，可按照从β_max依次到β₁的顺序遍历。

当在步骤S202确定存在时，执行步骤S203，确定该风速仓(即，已被存入针对[β₁，β₂...，β_max]中的每一个计算得到的风能利用系数的风速仓)内的最大风能利用系数所对应的桨距角，并将确定的桨距角作为最优桨距角。

根据本发明的示例性实施例，当判断叶片处于失速状态后，可触发叶片的桨距角自动寻优，通过将风速折算到相同空气密度条件下以及风速分仓，确保机组在相同空气密度条件下及相同风速段范围内进行对比，通过遍历所有桨距角，以实际Cp最大作为寻优目标，从而确定最优桨距角，即，根据Cp最大原则寻找到最优桨距角，尽可能降低机组因失速导致的发电量损失，同时确保机组的安全运行。

作为另一示例，在步骤S20中，可以预设步长增大桨距角，并基于每次增大桨距角后的叶片攻角确定叶片是否处于非失速状态；当叶片处于非失速状态时，停止增大桨距角，并将当前桨距角附加预设角度后作为最优桨距角。

作为示例，可当增大桨距角后的叶片攻角小于(α₀-ε)时，确定叶片处于非失速状态。

此外，作为示例，根据本发明示例性实施例的叶片失速条件下桨距角自动寻优的方法还可包括：当风力发电机组没有运行在功率曲线的过渡段时，直接将理论最优桨距角确定为当前最优桨距角。

作为示例，可周期性地执行根据本发明示例性实施例的叶片失速条件下桨距角自动寻优的方法，也可定时触发执行根据本发明示例性实施例的叶片失速条件下桨距角自动寻优的方法。例如，可基于叶片失速的特性，确定触发执行根据本发明示例性实施例的叶片失速条件下桨距角自动寻优的方法的时机，例如，叶片失速一般发生在一天当中的环境温度较高的时刻，例如下午1:00～3:00，环境温度较高的季节(比如夏天)比环境温度较低的季节(比如冬天)叶片更容易发生失速现象。

根据本发明的示例性实施例，考虑到桨距角寻优过程中叶片失速状态的动态变化，提供了一种快速准确地确定最优桨距角的方法，提高了寻优的效率。

图5示出根据本发明示例性实施例的叶片失速条件下桨距角自动寻优的设备的结构框图。

如图5所示，根据本发明示例性实施例的叶片失速条件下桨距角自动寻优的设备包括：叶片失速识别单元10和桨距角寻优单元20。

具体说来，叶片失速识别单元10用于确定叶片是否处于失速状态。

桨距角寻优单元20用于当叶片处于失速状态且风力发电机组运行在功率曲线的过渡段时，基于风能利用系数或叶片攻角进行桨距角自动寻优，以确定最优桨距角。

作为示例，叶片失速识别单元10可当叶片攻角大于(α₀+ε)时，确定叶片处于失速状态，其中，α₀表示叶片失速攻角，ε表示叶片失速攻角裕度，其中，叶片攻角为在与叶片的距叶片根部预设长度处对应的叶片截面处的攻角。

作为示例，桨距角寻优单元20可以预设步长增大桨距角，并计算每次增大桨距角后的风能利用系数；基于计算的风能利用系数，确定最优桨距角。

作为示例，桨距角寻优单元20可基于每次增大桨距角后的桨距角、每次增大桨距角后的环境空气密度下的环境风速值被折算成的参考空气密度下的风速值、以及参考空气密度，计算该次增大桨距角后的风能利用系数。

作为示例，桨距角寻优单元20可执行以下处理：a)使风力发电机组的桨距角遍历待寻优桨距角[β₁，β₂...，β_max]，计算风力发电机组运行在待寻优桨距角时的风能利用系数，并将计算的风能利用系数存入对应的风速仓，其中，风能利用系数所对应的风速仓为计算得到该风能利用系数所使用的风速值所对应的风速仓；b)确定是否存在已被存入针对[β₁，β₂...，β_max]中的每一个计算得到的风能利用系数的风速仓；c)当确定不存在时，返回再次执行步骤a)；d)当确定存在时，确定该风速仓内的最大风能利用系数所对应的桨距角，并将确定的桨距角作为最优桨距角。

作为示例，桨距角寻优单元20可以预设步长增大桨距角，并基于每次增大桨距角后的叶片攻角确定叶片是否处于非失速状态；当叶片处于非失速状态时，停止增大桨距角，并将当前桨距角附加预设角度后作为最优桨距角。

作为示例，叶片失速识别单元10可当增大桨距角后的叶片攻角小于(α₀-ε)时，确定叶片处于非失速状态。

作为示例，每次增大桨距角后的环境空气密度下的环境风速值可通过式(3)被折算成参考空气密度下的风速值v₁。

应该理解，根据本发明示例性实施例的叶片失速条件下桨距角自动寻优的设备所执行的具体处理已经参照图1-4进行了详细描述，这里将不再赘述相关细节。

应该理解，根据本发明示例性实施例的叶片失速条件下桨距角自动寻优的设备中的各个单元可被实现硬件组件和/或软件组件。本领域技术人员根据限定的各个装置所执行的处理，可以例如使用现场可编程门阵列(FPGA)或专用集成电路(ASIC)来实现各个装置。

本发明的示例性实施例提供一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，当所述计算机程序被处理器执行时实现如上述示例性实施例所述的叶片失速条件下桨距角自动寻优的方法。该计算机可读存储介质是可存储由计算机系统读出的数据的任意数据存储装置。计算机可读存储介质的示例包括：只读存储器、随机存取存储器、只读光盘、磁带、软盘、光数据存储装置和载波(诸如经有线或无线传输路径通过互联网的数据传输)。

根据本发明的示例性实施例的叶片失速条件下桨距角自动寻优的设备包括：处理器(未示出)和存储器(未示出)，其中，存储器存储有计算机程序，当所述计算机程序被处理器执行时，实现如上述示例性实施例所述的叶片失速条件下桨距角自动寻优的方法。

虽然已表示和描述了本发明的一些示例性实施例，但本领域技术人员应该理解，在不脱离由权利要求及其等同物限定其范围的本发明的原理和精神的情况下，可以对这些实施例进行修改。

Claims (9)

1.一种叶片失速条件下桨距角自动寻优的方法，其特征在于，所述方法包括：

确定叶片是否处于失速状态；

当叶片处于失速状态且风力发电机组运行在功率曲线的过渡段时，基于风能利用系数进行桨距角自动寻优，以确定最优桨距角；

其中，基于风能利用系数进行桨距角自动寻优，以确定最优桨距角的步骤包括：

a)使风力发电机组的桨距角遍历待寻优桨距角[β₁，β₂…,β_max]，计算风力发电机组运行在待寻优桨距角时的风能利用系数，并将计算的风能利用系数存入对应的风速仓，其中，风能利用系数所对应的风速仓为计算得到该风能利用系数所使用的风速值所对应的风速仓；

b)确定是否存在已被存入针对[β₁，β₂…,β_max]中的每一个计算得到的风能利用系数的风速仓；

c)当确定不存在时，返回再次执行步骤a)；

d)当确定存在时，确定该风速仓内的最大风能利用系数所对应的桨距角，并将确定的桨距角作为最优桨距角。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，确定叶片是否处于失速状态的步骤包括：

当叶片攻角大于(α₀+ε)时，确定叶片处于失速状态，

其中，α₀表示叶片失速攻角，ε表示叶片失速攻角裕度，

其中，叶片攻角为在与叶片的距叶片根部预设长度处对应的叶片截面处的攻角。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，计算风力发电机组运行在待寻优桨距角时的风能利用系数的步骤包括：

基于待寻优桨距角、风力发电机组运行在待寻优桨距角时的环境空气密度下的环境风速值被折算成的参考空气密度下的风速值、以及参考空气密度，计算风力发电机组运行在待寻优桨距角时的风能利用系数。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

当叶片处于失速状态且风力发电机组运行在功率曲线的过渡段时，以预设步长增大桨距角，并基于每次增大桨距角后的叶片攻角确定叶片是否处于非失速状态；

当叶片处于非失速状态时，停止增大桨距角，并将当前桨距角附加预设角度后作为最优桨距角。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，基于每次增大桨距角后的叶片攻角确定叶片是否处于非失速状态的步骤包括：

当增大桨距角后的叶片攻角小于(α₀-ε)时，确定叶片处于非失速状态。

6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，每次增大桨距角后的环境空气密度下的环境风速值通过下式被折算成参考空气密度下的风速值v₁：

其中，v₀表示该次增大桨距角后的环境风速值，ρ₁表示该次增大桨距角后的环境空气密度，ρ₀表示参考空气密度。

7.一种叶片失速条件下桨距角自动寻优的设备，其特征在于，所述设备包括：

叶片失速识别单元，确定叶片是否处于失速状态；

桨距角寻优单元，当叶片处于失速状态且风力发电机组运行在功率曲线的过渡段时，基于风能利用系数进行桨距角自动寻优，以确定最优桨距角；

其中，桨距角寻优单元执行以下处理：

a)使风力发电机组的桨距角遍历待寻优桨距角[β₁，β₂…,β_max]，计算风力发电机组运行在待寻优桨距角时的风能利用系数，并将计算的风能利用系数存入对应的风速仓，其中，风能利用系数所对应的风速仓为计算得到该风能利用系数所使用的风速值所对应的风速仓；

b)确定是否存在已被存入针对[β₁，β₂…,β_max]中的每一个计算得到的风能利用系数的风速仓；

c)当确定不存在时，返回再次执行步骤a)；

d)当确定存在时，确定该风速仓内的最大风能利用系数所对应的桨距角，并将确定的桨距角作为最优桨距角。

8.一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，其特征在于，当所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至6中的任意一项所述的叶片失速条件下桨距角自动寻优的方法。

9.一种叶片失速条件下桨距角自动寻优的设备，其特征在于，所述设备包括：

处理器；

存储器，存储有计算机程序，当所述计算机程序被处理器执行时，实现如权利要求1至6中的任意一项所述的叶片失速条件下桨距角自动寻优的方法。