CN110875604B - 控制风力发电机组的方法及设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种控制风力发电机组的方法及设备。所述方法包括：接收来自风电场控制器对风力发电机组的控制指令；基于接收的控制指令，预测风力发电机组在未来预定时长内的载荷情况，其中，所述载荷情况包括N种载荷的预测值，N为大于0的整数；当预测的载荷情况满足预设条件时，基于预测的载荷情况生成用于约束用于控制风力发电机组的控制信号的约束条件；基于生成的约束条件和接收的控制指令，生成用于控制风力发电机组的控制信号。根据所述方法及设备，能够在风力发电机组的运行过程中，有效避免风力发电机组的载荷超出其载荷允许范围。

Description

控制风力发电机组的方法及设备
技术领域
本发明总体说来涉及风力发电技术领域，更具体地讲，涉及一种控制风力发电机组的方法及设备。
背景技术
风能作为一种清洁的可再生能源，越来越受到重视，装机量也不断增加。在风力发电机组的运行过程中，需要尽量保证风力发电机组的载荷处于允许范围内，以使风力发电机组能够在设计寿命中安全运行。
现有风电场的风力发电机组经常接收来自风电场控制器的统一调度，风电场控制器根据电网侧的需求向所有风力发电机组发出控制指令。然而，风电场控制器发出的控制指令仅仅是基于电网侧对风电场提出的控制指令产生的，其目的为了通过风力发电机组执行控制指令，使风电场的整体运行指标达到电网侧的控制指令，风电场控制器发出控制指令时并没有考虑风力发电机组当时所处的环境是否适合执行所述控制指令，风力发电机组执行所述控制指令后是否会出现载荷超限的情况。
因此，需要一种控制风力发电机组运行的方法，以解决上述技术问题。
发明内容
本发明的示例性实施例在于提供一种控制风力发电机组的方法及设备，其能够有效解决现有技术存在的上述问题。
根据本发明的示例性实施例，提供一种控制风力发电机组的方法，其特征在于，所述方法包括：接收来自风电场控制器对风力发电机组的控制指令；基于接收的控制指令，预测风力发电机组在未来预定时长内的载荷情况，其中，所述载荷情况包括N种载荷的预测值，N为大于0的整数；当预测的载荷情况满足预设条件时，基于预测的载荷情况生成用于约束用于控制风力发电机组的控制信号的约束条件；基于生成的约束条件和接收的控制指令，生成用于控制风力发电机组的控制信号。
可选地，预测风力发电机组在未来预定时长内的载荷情况的步骤包括：基于接收的控制指令、风力发电机组当前的运行参数值、即将进入的控制周期的上一控制周期的用于控制风力发电机组的控制信号，预测风力发电机组在未来预定时长内的载荷情况。
可选地，所述预设条件包括：所述N种载荷中的至少一种载荷的预测值超出对应的载荷允许范围，其中，基于预测的载荷情况生成约束条件的步骤包括：基于所述至少一种载荷对应的载荷允许范围，生成用于约束用于控制风力发电机组的控制信号的约束条件，以使通过基于所述约束条件生成的控制信号对风力发电机组进行控制后，在所述未来预定时长内所述至少一种载荷的实际值在对应的载荷允许范围之内。
可选地，所述约束条件包括在所述未来预定时长内风力发电机组的运行参数的允许设置范围，其中，基于所述至少一种载荷对应的载荷允许范围生成约束条件的步骤包括：分别针对所述至少一种载荷中的每一种载荷，基于所述每一种载荷的载荷允许范围，确定在所述未来预定时长内与所述每一种载荷相关的运行参数的允许设置范围；其中，基于生成的约束条件和接收的控制指令生成控制信号的步骤包括：基于确定的与所述至少一种载荷相关的运行参数的允许设置范围和接收的控制指令，生成用于控制所述运行参数的控制信号，其中，所述每一种载荷是与其相关的运行参数的因变量。
可选地，在预测风力发电机组在未来预定时长内的载荷情况的步骤中，通过与所述每一种载荷对应的载荷计算函数来计算风力发电机组在所述未来预定时长内的所述每一种载荷的预测值；其中，确定在所述未来预定时长内与所述每一种载荷相关的运行参数的允许设置范围的步骤包括：通过与所述每一种载荷对应的参数计算函数来计算：在所述未来预定时长内当所述每一种载荷的载荷值为对应的载荷允许极限值时，与所述每一种载荷相关的运行参数的参数值；基于计算得到的所述运行参数的参数值，确定在所述未来预定时长内与所述每一种载荷相关的运行参数的允许设置范围，其中，与所述每一种载荷对应的参数计算函数是与所述每一种载荷对应的载荷计算函数的反函数。
可选地，确定在所述未来预定时长内与所述每一种载荷相关的运行参数的允许设置范围的步骤包括：通过迭代计算在所述未来预定时长内当与所述每一种载荷相关的运行参数分别为不同参数值时所述每一种载荷的载荷值，来确定在所述未来预定时长内当所述每一种载荷的载荷值为对应的载荷允许极限值时，与所述每一种载荷相关的运行参数的参数值；基于确定的所述运行参数的参数值，确定在所述未来预定时长内与所述每一种载荷相关的运行参数的允许设置范围。
可选地，所述N种载荷包括叶根载荷。
可选地，与叶根载荷相关的运行参数包括以下项之中的至少一项：风力发电机组的桨距角、风力发电机组的发电机的转速、风力发电机组的发电机的转矩。
可选地，风力发电机组当前的运行参数值包括以下项之中的至少一项：风力发电机组当前的桨距角、风力发电机组当前的发电机的转速、风力发电机组当前的发电机的转矩、当前的环境风速、当前的环境湍流强度。
可选地，对风力发电机组的控制指令涉及以下项之中的至少一项：输出功率、运行模式、变桨、偏航。
根据本发明的另一示例性实施例，提供一种控制风力发电机组的设备，其特征在于，所述设备包括：接收单元，接收来自风电场控制器对风力发电机组的控制指令；载荷预测单元，基于接收的控制指令，预测风力发电机组在未来预定时长内的载荷情况，其中，所述载荷情况包括N种载荷的预测值，N为大于0的整数；约束条件生成单元，当预测的载荷情况满足预设条件时，基于预测的载荷情况生成用于约束用于控制风力发电机组的控制信号的约束条件；控制信号生成单元，基于生成的约束条件和接收的控制指令，生成用于控制风力发电机组的控制信号。
可选地，载荷预测单元基于接收的控制指令、风力发电机组当前的运行参数值、即将进入的控制周期的上一控制周期的用于控制风力发电机组的控制信号，预测风力发电机组在未来预定时长内的载荷情况。
可选地，所述预设条件包括：所述N种载荷中的至少一种载荷的预测值超出对应的载荷允许范围，约束条件生成单元基于所述至少一种载荷对应的载荷允许范围，生成用于约束用于控制风力发电机组的控制信号的约束条件，以使通过基于所述约束条件生成的控制信号对风力发电机组进行控制后，在所述未来预定时长内所述至少一种载荷的实际值在对应的载荷允许范围之内。
可选地，所述约束条件包括在所述未来预定时长内风力发电机组的运行参数的允许设置范围，其中，约束条件生成单元分别针对所述至少一种载荷中的每一种载荷，基于所述每一种载荷的载荷允许范围，确定在所述未来预定时长内与所述每一种载荷相关的运行参数的允许设置范围；其中，控制信号生成单元基于确定的与所述至少一种载荷相关的运行参数的允许设置范围和接收的控制指令，生成用于控制所述运行参数的控制信号，其中，所述每一种载荷是与其相关的运行参数的因变量。
可选地，载荷预测单元通过与所述每一种载荷对应的载荷计算函数来计算风力发电机组在所述未来预定时长内的所述每一种载荷的预测值；其中，约束条件生成单元通过与所述每一种载荷对应的参数计算函数来计算：在所述未来预定时长内当所述每一种载荷的载荷值为对应的载荷允许极限值时，与所述每一种载荷相关的运行参数的参数值；并基于计算得到的所述运行参数的参数值，确定在所述未来预定时长内与所述每一种载荷相关的运行参数的允许设置范围，其中，与所述每一种载荷对应的参数计算函数是与所述每一种载荷对应的载荷计算函数的反函数。
可选地，约束条件生成单元通过迭代计算在所述未来预定时长内当与所述每一种载荷相关的运行参数分别为不同参数值时所述每一种载荷的载荷值，来确定在所述未来预定时长内当所述每一种载荷的载荷值为对应的载荷允许极限值时，与所述每一种载荷相关的运行参数的参数值；并基于确定的所述运行参数的参数值，确定在所述未来预定时长内与所述每一种载荷相关的运行参数的允许设置范围。
可选地，所述N种载荷包括叶根载荷。
可选地，与叶根载荷相关的运行参数包括以下项之中的至少一项：风力发电机组的桨距角、风力发电机组的发电机的转速、风力发电机组的发电机的转矩。
可选地，风力发电机组当前的运行参数值包括以下项之中的至少一项：风力发电机组当前的桨距角、风力发电机组当前的发电机的转速、风力发电机组当前的发电机的转矩、当前的环境风速、当前的环境湍流强度。
可选地，对风力发电机组的控制指令涉及以下项之中的至少一项：输出功率、运行模式、变桨、偏航。
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，其特征在于，当所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述的控制风力发电机组的方法。
根据本发明的另一示例性实施例，提供一种风力发电机组的控制器，其特征在于，所述控制器包括：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，实现如上所述的控制风力发电机组的方法。
根据本发明示例性实施例的控制风力发电机组的方法及设备，能够在风力发电机组的运行过程中，有效避免风力发电机组的载荷超出其允许范围，并且，所述方法及设备适用于各种类型的风力发电机组，且能够有效减少对发电量的影响。
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他目的和特点将会变得更加清楚，其中：
图1示出根据本发明的示例性实施例的控制风力发电机组的方法的流程图；
图2示出根据本发明的示例性实施例的控制风力发电机组的设备的框图。
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示出根据本发明的示例性实施例的控制风力发电机组的方法的流程图。
参照图1，在步骤S10，接收来自风电场控制器对风力发电机组的控制指令。这里，风电场控制器(WFC，wind farm controller)用于控制整个风电场包括的所有风力发电机组。
具体说来，可从风电场控制器接收对风力发电机组的控制信号，所述控制信号指示对风力发电机组的控制指令。作为示例，风电场控制器可自动根据整个风电场的实际运行情况和/或该风力发电机组的实际运行情况，确定对该风力发电机组的控制指令；或者，风电场控制器可根据操作人员对整个风电场和/或该风力发电机组的运行请求，确定对该风力发电机组的控制指令。
作为示例，对风力发电机组的控制指令可涉及以下项之中的至少一项：输出功率、运行模式、变桨、偏航。例如，对风力发电机组的控制指令可包括以下项之中的至少一下项：要求风力发电机组的输出功率保持在一定范围之内、改变运行模式(例如，由于并网需求而要求风力发电机组将运行模式切换为并网发电模式)、给定一个变桨角度或变桨速度或调整开始偏航的对风偏差角度值。
在步骤S20，基于接收的控制指令，预测风力发电机组在未来预定时长内的载荷情况，其中，所述载荷情况包括N种载荷的预测值，N为大于0的整数。
作为示例，所述预定时长可为：M*TS，其中，M为大于0的整数，TS为获取风力发电机组的实时运行参数值的采样周期的长度。例如，所述预定时长可为2分钟。
作为示例，所述N种载荷可包括以下项之中的至少一项：叶根的载荷、叶片截面的载荷、轮毂中心的载荷、偏航轴承的载荷、塔底的载荷、塔架截面的载荷。此外，应该理解，所述N种载荷也可包括其他类型的载荷，本发明对此不作限制。
作为示例，可基于接收的控制指令、风力发电机组当前的运行参数值、即将进入的控制周期的上一控制周期的用于控制风力发电机组的控制信号，来预测风力发电机组在未来预定时长内的载荷情况。
作为示例，所述运行参数值可包括风力发电机组自身的运行参数的参数值，还可包括风力发电机组运行时的环境参数的参数值。作为示例，所述运行参数值可包括以下项之中的至少一项：桨距角、发电机的转速、发电机的转矩、环境风速、环境湍流强度、偏航角、塔顶加速度、叶片载荷。应该理解，针对每种载荷，可使用与其相应的运行参数的参数值来对其进行预测。
作为示例，可通过传感器来检测风力发电机组当前的运行参数值，也可估算风力发电机组当前的运行参数值。
在步骤S30，确定预测的载荷情况是否满足预设条件。
作为示例，所述预设条件可包括：所述N种载荷中的至少一种载荷的预测值超出对应的载荷允许范围。这里，每种载荷对应的载荷允许范围可基于风力发电机组出厂时的设计极限载荷所确定，例如，某一种载荷对应的载荷允许范围可以是：小于或等于该种载荷的设计极限载荷。
当在步骤S30确定预测的载荷情况满足预设条件时，执行步骤S40，基于预测的载荷情况，生成用于约束用于控制风力发电机组的控制信号的约束条件。
作为示例，所述约束条件可包括：在所述未来预定时长内风力发电机组的运行参数的允许设置范围。此外，所述约束条件还可包括：在所述未来预定时长内风力发电机组的运行参数的变化率的允许范围。应该理解，不同运行参数的允许设置范围可不同；不同运行参数的变化率的允许范围可不同。
在步骤S50，基于生成的约束条件和接收的控制指令，生成用于控制风力发电机组的控制信号，从而实现约束风力发电机组的运行，以保证将风力发电机组的负载限定在可接受的范围内。这里，生成的用于控制风力发电机组的控制信号用于控制风力发电机组的运行参数，例如，生成的控制信号可用于控制风力发电机组的桨距角、发电机的转速和/或转矩等。应该理解，生成的控制信号即用于即将进入的控制周期的控制信号，当将生成的控制信号发送给相应的组件以对其进行控制时，可认为进入了该控制周期。作为示例，控制周期的长度可与采样周期的长度相同或不同。
此外，应该理解，除了基于生成的约束条件和接收的控制指令，还可基于相应的风力发电组当前的运行参数值，生成用于控制风力发电机组的控制信号。
作为示例，当所述预设条件包括：所述N种载荷中的至少一种载荷的预测值超出对应的载荷允许范围时，步骤S40可包括：基于所述至少一种载荷对应的载荷允许范围，生成用于约束用于控制风力发电机组的控制信号的约束条件，以使通过基于所述约束条件生成的控制信号对风力发电机组进行控制后，在所述未来预定时长内所述至少一种载荷的实际值在对应的载荷允许范围之内。
作为示例，可分别针对所述至少一种载荷中的每一种载荷，基于所述每一种载荷的载荷允许范围，确定在所述未来预定时长内与所述每一种载荷相关的运行参数的允许设置范围，其中，步骤S50可包括：基于确定的与所述至少一种载荷相关的运行参数的允许设置范围和接收的控制指令，生成用于控制所述运行参数的控制信号。这里，所述每一种载荷是与其相关的运行参数的因变量，换言之，随着与其相关的运行参数的参数值的不同，该载荷的实际载荷值可不同。作为示例，步骤S50可包括：确定所述运行参数的允许设置范围内的使得风力发电机组在所述未来预定时长内运行时产生的结果最接近于接收的控制指令对应的结果的参数值，并基于确定的参数值及控制指令生成控制信号，以通过所述控制信号将该运行参数的参数值设置为确定的参数值。
作为示例，与叶根载荷相关的运行参数可包括以下项之中的至少一项：风力发电机组的桨距角、风力发电机组的发电机的转速、风力发电机组的发电机的转矩。作为示例，用于预测叶根载荷的风力发电机组当前的运行参数值可包括以下项之中的至少一项：风力发电机组当前的桨距角、风力发电机组当前的发电机的转速、风力发电机组当前的发电机的转矩、当前的环境风速、当前的环境湍流强度。这里，当前即当前的采样时间点。
作为示例，在步骤S20中，可通过与所述至少一种载荷中的每一种载荷对应的载荷计算函数来计算风力发电机组在所述未来预定时长内的所述每一种载荷的预测值；其中，确定在所述未来预定时长内与所述每一种载荷相关的运行参数的允许设置范围的步骤可包括：通过与所述每一种载荷对应的参数计算函数来计算：在所述未来预定时长内当所述每一种载荷的载荷值为对应的载荷允许极限值时，与所述每一种载荷相关的运行参数的参数值；然后，基于计算得到的所述运行参数的参数值，确定在所述未来预定时长内与所述每一种载荷相关的运行参数的允许设置范围，例如，将计算得到的参数值作为该允许设置范围的边界值。这里，与所述每一种载荷对应的参数计算函数是与所述每一种载荷对应的载荷计算函数的反函数。
作为示例，在步骤S20中，可使用与某一种载荷对应的载荷计算函数(即，载荷计算数学模型)f(v,u,n)来计算(即，预测)在所述未来预定时长内该种载荷的预测值x，其中，u指示即将进入的控制周期的上一控制周期的用于控制风力发电机组的控制信号，v指示接收的控制指令和风力发电机组当前的运行参数值，n指示当前的采样时间点。如果该种载荷的载荷允许范围为小于或等于xmax，则可当计算得到的预测值x＞xmax时，通过参数计算函数(即，参数计算数学模型)g(v,x,n)来计算(即，预测)在所述未来预定时长内当x为xmax时，与该种载荷相关的运行参数的参数值，然后，可将计算得到的参数值作为在所述未来预定时长内与该种载荷相关的运行参数的允许设置极限值。这里，函数g(v,x,n)是基于函数f(v,u,n)得到的函数，例如，函数g(v,x,n)可以是函数f(v,u,n)的反函数。
作为另一示例，确定在所述未来预定时长内与所述每一种载荷相关的运行参数的允许设置范围的步骤可包括：通过迭代计算在所述未来预定时长内当与所述每一种载荷相关的运行参数分别为不同参数值时所述每一种载荷的载荷值，来确定在所述未来预定时长内当所述每一种载荷的载荷值为对应的载荷允许极限值时，与所述每一种载荷相关的运行参数的参数值；然后，基于确定的所述运行参数的参数值，确定在所述未来预定时长内与所述每一种载荷相关的运行参数的允许设置范围。即，可预测出在所述未来预定时长内当所述每一种载荷的载荷值为对应的载荷允许极限值时，与所述每一种载荷相关的运行参数的参数值。作为示例，可基于风力发电机组当前的运行参数值来迭代计算在所述未来预定时长内当与所述每一种载荷相关的运行参数分别为不同参数值时所述每一种载荷的载荷值。
在上述实施例的方法中，风力发电机组从风电场控制器接收控制指令后，基于载荷的预测结果适时调整控制指令，在预测载荷不超出允许范围时，执行风电场控制器的控制指令，在预测载荷超出允许范围时，使用生成的约束条件更新接收的控制指令，并执行更新后的控制指令，以保证风力发电机组自身的运行安全。
此外，当在步骤S30确定预测的载荷情况不满足预设条件时，执行步骤S60，基于接收的控制指令，生成用于控制风力发电机组的控制信号。应该理解，除了基于接收的控制指令，还可基于相应的风力发电组当前的运行参数值，生成用于控制风力发电机组的控制信号。
图2示出根据本发明的示例性实施例的控制风力发电机组的设备的框图。如图2所示，根据本发明的示例性实施例的控制风力发电机组的设备包括：接收单元10、载荷预测单元20、约束条件生成单元30和控制信号生成单元40。
具体说来，接收单元10用于接收来自风电场控制器对风力发电机组的控制指令。
具体说来，接收单元10可从风电场控制器接收对风力发电机组的控制信号，所述控制信号指示对风力发电机组的控制指令。作为示例，风电场控制器可自动根据整个风电场的实际运行情况和/或该风力发电机组的实际运行情况，确定对该风力发电机组的控制指令；或者，风电场控制器可根据操作人员对整个风电场和/或该风力发电机组的运行请求，确定对该风力发电机组的控制指令。
作为示例，对风力发电机组的控制指令可涉及以下项之中的至少一项：输出功率、运行模式、变桨、偏航。例如，对风力发电机组的控制指令可包括以下项之中的至少一下项：要求风力发电机组的输出功率保持在一定范围之内、改变运行模式(例如，由于并网需求而要求风力发电机组将运行模式切换为并网发电模式)、给定一个变桨角度或变桨速度或调整开始偏航的对风偏差角度值。
载荷预测单元20用于基于接收的控制指令，预测风力发电机组在未来预定时长内的载荷情况，其中，所述载荷情况包括N种载荷的预测值，N为大于0的整数。
作为示例，所述N种载荷可包括以下项之中的至少一项：叶根的载荷、叶片截面的载荷、轮毂中心的载荷、偏航轴承的载荷、塔底的载荷、塔架截面的载荷。此外，应该理解，所述N种载荷也可包括其他类型的载荷，本发明对此不作限制。
作为示例，载荷预测单元20可基于接收的控制指令、风力发电机组当前的运行参数值、即将进入的控制周期的上一控制周期的用于控制风力发电机组的控制信号，预测风力发电机组在未来预定时长内的载荷情况。
作为示例，所述运行参数值可包括风力发电机组自身的运行参数的参数值，还可包括风力发电机组运行时的环境参数的参数值。作为示例，所述运行参数值可包括以下项之中的至少一项：桨距角、发电机的转速、发电机的转矩、环境风速、环境湍流强度、偏航角、塔顶加速度、叶片载荷。应该理解，针对每种载荷，可使用与其相应的运行参数的参数值来对其进行预测。
作为示例，载荷预测单元20可通过传感器来检测风力发电机组当前的运行参数值，也可估算风力发电机组当前的运行参数值。
约束条件生成单元30用于当预测的载荷情况满足预设条件时，基于预测的载荷情况生成用于约束用于控制风力发电机组的控制信号的约束条件。
作为示例，所述预设条件可包括：所述N种载荷中的至少一种载荷的预测值超出对应的载荷允许范围。这里，每种载荷对应的载荷允许范围可基于风力发电机组出厂时的设计极限载荷所确定，例如，某一种载荷对应的载荷允许范围可以是：小于或等于该种载荷的设计极限载荷。
作为示例，所述约束条件可包括：在所述未来预定时长内风力发电机组的运行参数的允许设置范围。此外，所述约束条件还可包括：在所述未来预定时长内风力发电机组的运行参数的变化率的允许范围。应该理解，不同运行参数的允许设置范围可不同；不同运行参数的变化率的允许范围可不同。
控制信号生成单元40用于基于生成的约束条件和接收的控制指令，生成用于控制风力发电机组的控制信号，从而实现约束风力发电机组的运行，以保证将风力发电机组的负载限定在可接受的范围内。这里，生成的用于控制风力发电机组的控制信号用于控制风力发电机组的运行参数，例如，生成的控制信号可用于控制风力发电机组的桨距角、发电机的转速和/或转矩等。应该理解，生成的控制信号即用于即将进入的控制周期的控制信号，当将生成的控制信号发送给相应的组件以对其进行控制时，可认为进入了该控制周期。作为示例，控制周期的长度可与采样周期的长度相同或不同。
作为示例，当所述预设条件包括：所述N种载荷中的至少一种载荷的预测值超出对应的载荷允许范围时，约束条件生成单元30可基于所述至少一种载荷对应的载荷允许范围，生成用于约束用于控制风力发电机组的控制信号的约束条件，以使通过基于所述约束条件生成的控制信号对风力发电机组进行控制后，在所述未来预定时长内所述至少一种载荷的实际值在对应的载荷允许范围之内。
作为示例，当所述约束条件包括在所述未来预定时长内风力发电机组的运行参数的允许设置范围时，约束条件生成单元30可分别针对所述至少一种载荷中的每一种载荷，基于所述每一种载荷的载荷允许范围，确定在所述未来预定时长内与所述每一种载荷相关的运行参数的允许设置范围；其中，控制信号生成单元40可基于确定的与所述至少一种载荷相关的运行参数的允许设置范围和接收的控制指令，生成用于控制所述运行参数的控制信号，其中，所述每一种载荷是与其相关的运行参数的因变量。作为示例，控制信号生成单元40可确定所述运行参数的允许设置范围内的使得风力发电机组在所述未来预定时长内运行时产生的结果最接近于接收的控制指令对应的结果的参数值，并基于确定的参数值及控制指令生成控制信号，以通过所述控制信号将该运行参数的参数值设置为确定的参数值。
作为示例，与叶根载荷相关的运行参数可包括以下项之中的至少一项：风力发电机组的桨距角、风力发电机组的发电机的转速、风力发电机组的发电机的转矩。作为示例，用于预测叶根载荷的风力发电机组当前的运行参数值可包括以下项之中的至少一项：风力发电机组当前的桨距角、风力发电机组当前的发电机的转速、风力发电机组当前的发电机的转矩、当前的环境风速、当前的环境湍流强度。
作为示例，载荷预测单元20可通过与所述每一种载荷对应的载荷计算函数来计算风力发电机组在未来预定时长内的所述每一种载荷的预测值；其中，约束条件生成单元30可通过与所述每一种载荷对应的参数计算函数来计算：在所述未来预定时长内当所述每一种载荷的载荷值为对应的载荷允许极限值时，与所述每一种载荷相关的运行参数的参数值；并基于计算得到的所述运行参数的参数值，确定在所述未来预定时长内与所述每一种载荷相关的运行参数的允许设置范围，其中，与所述每一种载荷对应的参数计算函数是与所述每一种载荷对应的载荷计算函数的反函数。
作为另一示例，约束条件生成单元30可通过迭代计算在所述未来预定时长内当与所述每一种载荷相关的运行参数分别为不同参数值时所述每一种载荷的载荷值，来确定在所述未来预定时长内当所述每一种载荷的载荷值为对应的载荷允许极限值时，与所述每一种载荷相关的运行参数的参数值；并基于确定的所述运行参数的参数值，确定在所述未来预定时长内与所述每一种载荷相关的运行参数的允许设置范围。
应该理解，根据本发明示例性实施例的控制风力发电机组的设备的具体实现方式可参照结合图1描述的相关具体实现方式来实现，在此不再赘述。
此外，应该理解，根据本发明示例性实施例的控制风力发电机组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单元所执行的处理，可以例如使用现场可编程门阵列(FPGA)或专用集成电路(ASIC)来实现各个单元。
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控制风力发电机组的方法。该计算机可读存储介质是可存储由计算机***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风力发电机组的控制器包括：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控制风力发电机组的方法。
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 (20)

1.一种控制风力发电机组的方法，其特征在于，所述方法包括：
接收来自风电场控制器对风力发电机组的控制指令；
基于接收的控制指令，预测风力发电机组在未来预定时长内的载荷情况，其中，所述载荷情况包括N种载荷的预测值，N为大于0的整数；
当预测的载荷情况满足预设条件时，基于预测的载荷情况生成用于约束用于控制风力发电机组的控制信号的约束条件；
基于生成的约束条件和接收的控制指令，生成用于控制风力发电机组的控制信号，
其中，预测风力发电机组在未来预定时长内的载荷情况的步骤包括：
基于接收的控制指令、风力发电机组当前的运行参数值、即将进入的控制周期的上一控制周期的用于控制风力发电机组的控制信号，预测风力发电机组在未来预定时长内的载荷情况。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预设条件包括：所述N种载荷中的至少一种载荷的预测值超出对应的载荷允许范围，
其中，基于预测的载荷情况生成约束条件的步骤包括：
基于所述至少一种载荷对应的载荷允许范围，生成用于约束用于控制风力发电机组的控制信号的约束条件，以使通过基于所述约束条件生成的控制信号对风力发电机组进行控制后，在所述未来预定时长内所述至少一种载荷的实际值在对应的载荷允许范围之内。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述约束条件包括在所述未来预定时长内风力发电机组的运行参数的允许设置范围，
其中，基于所述至少一种载荷对应的载荷允许范围生成约束条件的步骤包括：分别针对所述至少一种载荷中的每一种载荷，基于所述每一种载荷的载荷允许范围，确定在所述未来预定时长内与所述每一种载荷相关的运行参数的允许设置范围；
其中，基于生成的约束条件和接收的控制指令生成控制信号的步骤包括：基于确定的与所述至少一种载荷相关的运行参数的允许设置范围和接收的控制指令，生成用于控制所述运行参数的控制信号，
其中，所述每一种载荷是与其相关的运行参数的因变量。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，
在预测风力发电机组在未来预定时长内的载荷情况的步骤中，通过与所述每一种载荷对应的载荷计算函数来计算风力发电机组在所述未来预定时长内的所述每一种载荷的预测值；
其中，确定在所述未来预定时长内与所述每一种载荷相关的运行参数的允许设置范围的步骤包括：
通过与所述每一种载荷对应的参数计算函数来计算：在所述未来预定时长内当所述每一种载荷的载荷值为对应的载荷允许极限值时，与所述每一种载荷相关的运行参数的参数值；
基于计算得到的所述运行参数的参数值，确定在所述未来预定时长内与所述每一种载荷相关的运行参数的允许设置范围，
其中，与所述每一种载荷对应的参数计算函数是与所述每一种载荷对应的载荷计算函数的反函数。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，确定在所述未来预定时长内与所述每一种载荷相关的运行参数的允许设置范围的步骤包括：
通过迭代计算在所述未来预定时长内当与所述每一种载荷相关的运行参数分别为不同参数值时所述每一种载荷的载荷值，来确定在所述未来预定时长内当所述每一种载荷的载荷值为对应的载荷允许极限值时，与所述每一种载荷相关的运行参数的参数值；
基于确定的所述运行参数的参数值，确定在所述未来预定时长内与所述每一种载荷相关的运行参数的允许设置范围。
6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述N种载荷包括叶根载荷。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，与叶根载荷相关的运行参数包括以下项之中的至少一项：风力发电机组的桨距角、风力发电机组的发电机的转速、风力发电机组的发电机的转矩。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，风力发电机组当前的运行参数值包括以下项之中的至少一项：风力发电机组当前的桨距角、风力发电机组当前的发电机的转速、风力发电机组当前的发电机的转矩、当前的环境风速、当前的环境湍流强度。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对风力发电机组的控制指令涉及以下项之中的至少一项：输出功率、运行模式、变桨、偏航。
10.一种控制风力发电机组的设备，其特征在于，所述设备包括：
接收单元，接收来自风电场控制器对风力发电机组的控制指令；
载荷预测单元，基于接收的控制指令，预测风力发电机组在未来预定时长内的载荷情况，其中，所述载荷情况包括N种载荷的预测值，N为大于0的整数；
约束条件生成单元，当预测的载荷情况满足预设条件时，基于预测的载荷情况生成用于约束用于控制风力发电机组的控制信号的约束条件；
控制信号生成单元，基于生成的约束条件和接收的控制指令，生成用于控制风力发电机组的控制信号，
其中，载荷预测单元基于接收的控制指令、风力发电机组当前的运行参数值、即将进入的控制周期的上一控制周期的用于控制风力发电机组的控制信号，预测风力发电机组在未来预定时长内的载荷情况。
11.根据权利要求10所述的设备，其特征在于，所述预设条件包括：所述N种载荷中的至少一种载荷的预测值超出对应的载荷允许范围，
约束条件生成单元基于所述至少一种载荷对应的载荷允许范围，生成用于约束用于控制风力发电机组的控制信号的约束条件，以使通过基于所述约束条件生成的控制信号对风力发电机组进行控制后，在所述未来预定时长内所述至少一种载荷的实际值在对应的载荷允许范围之内。
12.根据权利要求11所述的设备，其特征在于，所述约束条件包括在所述未来预定时长内风力发电机组的运行参数的允许设置范围，
其中，约束条件生成单元分别针对所述至少一种载荷中的每一种载荷，基于所述每一种载荷的载荷允许范围，确定在所述未来预定时长内与所述每一种载荷相关的运行参数的允许设置范围；
其中，控制信号生成单元基于确定的与所述至少一种载荷相关的运行参数的允许设置范围和接收的控制指令，生成用于控制所述运行参数的控制信号，
其中，所述每一种载荷是与其相关的运行参数的因变量。
13.根据权利要求12所述的设备，其特征在于，
载荷预测单元通过与所述每一种载荷对应的载荷计算函数来计算风力发电机组在所述未来预定时长内的所述每一种载荷的预测值；
其中，约束条件生成单元通过与所述每一种载荷对应的参数计算函数来计算：在所述未来预定时长内当所述每一种载荷的载荷值为对应的载荷允许极限值时，与所述每一种载荷相关的运行参数的参数值；并基于计算得到的所述运行参数的参数值，确定在所述未来预定时长内与所述每一种载荷相关的运行参数的允许设置范围，
其中，与所述每一种载荷对应的参数计算函数是与所述每一种载荷对应的载荷计算函数的反函数。
14.根据权利要求12所述的设备，其特征在于，约束条件生成单元通过迭代计算在所述未来预定时长内当与所述每一种载荷相关的运行参数分别为不同参数值时所述每一种载荷的载荷值，来确定在所述未来预定时长内当所述每一种载荷的载荷值为对应的载荷允许极限值时，与所述每一种载荷相关的运行参数的参数值；并基于确定的所述运行参数的参数值，确定在所述未来预定时长内与所述每一种载荷相关的运行参数的允许设置范围。
15.根据权利要求12所述的设备，其特征在于，所述N种载荷包括叶根载荷。
16.根据权利要求15所述的设备，其特征在于，与叶根载荷相关的运行参数包括以下项之中的至少一项：风力发电机组的桨距角、风力发电机组的发电机的转速、风力发电机组的发电机的转矩。
17.根据权利要求16所述的设备，其特征在于，风力发电机组当前的运行参数值包括以下项之中的至少一项：风力发电机组当前的桨距角、风力发电机组当前的发电机的转速、风力发电机组当前的发电机的转矩、当前的环境风速、当前的环境湍流强度。
18.根据权利要求10所述的设备，其特征在于，对风力发电机组的控制指令涉及以下项之中的至少一项：输出功率、运行模式、变桨、偏航。
19.一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9中的任意一项所述的控制风力发电机组的方法。
20.一种风力发电机组的控制器，其特征在于，所述控制器包括：
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9中的任意一项所述的控制风力发电机组的方法。
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