CN111946546B - 风力发电机组及其参数联合寻优方法、装置、存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种风力发电机组及其参数联合寻优方法、装置、存储介质，该方法包括：根据第一参数的待寻优集合和第二参数的初始值控制风力发电机组运行，将各组中对应于第一参数的待寻优集合中同一参数值的功率数据分为一个第一子集，根据同一风速区间下的各第一子集确定与该风速区间对应的第一参数的中间寻优值，以及根据不同风速区间下的第一参数的中间寻优值确定第一参数的最优值；根据第二参数的待寻优集合和第一参数的最优值控制风力发电机组运行，确定第二参数的最优值；第一参数为扭矩控制系数和桨距角中的其中一个，第二参数为扭矩控制系数和桨距角中的另一个。采用本发明实施例能够同时寻找到机组最优的扭矩控制系数和桨距角。

Description

风力发电机组及其参数联合寻优方法、装置、存储介质

技术领域

本发明涉及风力发电技术领域，尤其涉及一种风力发电机组及其参数联合寻优方法、装置、存储介质。

背景技术

衡量风力发电机组发电能力的一个重要指标是风能利用系数，风能利用系数是叶尖速比和桨距角的函数。叶尖速比是叶片顶端的圆周速率除以风接触叶片之前很远距离上的速度，叶尖速比可以由适当的扭矩指令通过扭矩控制系数kopt保持，扭矩控制系数kopt是指机组在过度运行区间时扭矩与转速平方的最优比例系数。

由于风力发电机组无法精确测量到机械损耗和电气损耗，因此，扭矩控制系数kopt无法通过理论计算确定下来，同时，又由于kopt与机组桨距角是相关的，因此，为了达到最优风能吸收，即风能利用系数最高，需要同时寻找到机组最优的扭矩控制系数kopt和桨距角才能完成。

发明内容

本发明实施例提供了一种风力发电机组及其参数联合寻优方法、装置、存储介质，能够同时寻找到机组最优的扭矩控制系数kopt和桨距角。

第一方面，本发明实施例提供一种风力发电机组参数联合寻优方法，该方法包括：

根据第一参数的待寻优集合和第二参数的初始值控制风力发电机组运行，将运行于同一风速区间的功率数据分为一组，将各组中对应于第一参数的待寻优集合中同一参数值的功率数据分为一个第一子集，根据同一风速区间下的各第一子集确定与该风速区间对应的第一参数的中间寻优值，以及根据不同风速区间下的第一参数的中间寻优值确定第一参数的最优值；

根据第二参数的待寻优集合和第一参数的最优值控制风力发电机组运行，将运行于同一风速区间的功率数据分为一组，将各组中对应于第二参数的待寻优集合中同一参数值的功率数据分为一个第二子集，根据同一风速区间下的各第二子集确定与该风速区间对应的第二参数的中间寻优值，以及根据不同风速区间下的第二参数的中间寻优值，确定第二参数的最优值；

其中，第一参数为扭矩控制系数和桨距角中的其中一个，第二参数为扭矩控制系数和桨距角中的另一个。

在第一方面的一种可能的实施方式中，根据同一风速区间下的各第一子集确定与该风速区间对应的第一参数的中间寻优值的步骤，包括：计算同一风速区间下各第一子集的平均功率数据；从第一参数的待寻优集合中所有参数值的对应于同一风速区间下的第一子集的平均功率数据中选择最大值，将与该最大值对应的参数值确定为与该风速区间对应的第一参数的中间寻优值；或者/并且，根据不同风速区间下的第一参数的中间寻优值确定第一参数的最优值的步骤，包括：根据风力发电机组的环境风速，确定与各风速区间对应的权重系数；将多个风速区间的权重系数与对应的第一参数的中间寻优值的乘积的和，作为第一参数的最优值。

在第一方面的一种可能的实施方式中，根据同一风速区间下的各第二子集确定与该风速区间对应的第二参数的中间寻优值的步骤，包括：计算同一风速区间下各第二子集的平均功率数据；从第二参数的待寻优集合中所有参数值的对应于同一风速区间下的第二子集的平均功率数据中选择最大值，将与该最大值对应的参数值确定为与该风速区间对应的第二参数的中间寻优值。或者/并且，根据不同风速区间下的第二参数的中间寻优值，确定第二参数的最优值的步骤包括：根据风力发电机组的环境风速，确定与各风速区间对应的权重系数；将多个风速区间的权重系数与对应的第二参数的中间寻优值的乘积的和，作为第二参数的最优值。

在第一方面的一种可能的实施方式中，根据第一参数的待寻优集合和第二参数的初始值控制风力发电机组运行的步骤，包括：按照第一轮寻优方式控制风力发电机组运行，直到满足第一结束运行条件；其中，第一轮优寻方式包括：保持第二参数的初始值不变，每隔预定时间段后从第一参数的待寻优集合的当前参数值切换至下一参数值，若下一参数值为第一参数的待寻优集合的最后一个参数值，从最后一个参数值切换回第一参数的待寻优集合的第一个参数值；若下一参数值对应于各风速区间的第一子集中功率数据的数据全部达到预设阈值，则继续执行参数值切换；第一结束运行条件包括：第一参数的待寻优集合中所有参数值的对应于各风速区间的第一子集中功率数据的个数全部达到预设阈值。

在第一方面的一种可能的实施方式中，根据第二参数的待寻优集合和第一参数的最优值控制风力发电机组运行的步骤，包括：按照第二轮寻优方式控制风力发电机组运行，直到满足第二结束运行条件；第二轮寻优方式包括：保持第一参数的最优值不变，每隔预定时间段后从第二参数的待寻优集合的当前参数值切换至下一参数值，若下一参数值为第二参数的待寻优集合的最后一个参数值，从最后一个参数值切换回第二参数的待寻优集合的第一个参数值；若下一参数值对应于各风速区间的第二子集中功率数据的数据全部达到预设阈值，则继续执行参数值切换；第二结束运行条件包括：第二参数的待寻优集合中所有参数值的对应于各风速区间的第二子集中功率数据的个数全部达到预设阈值。

第二方面，本发明实施例提供一种风力发电机组参数联合寻优方法，该方法包括：

根据第一步长和第一参数的初始值，确定第一参数的首轮待寻优集合；

根据第一参数的首轮待寻优集合和第二参数的初始值控制风力发电机组运行，将运行于同一风速区间的功率数据分为一组，将各组中对应于第一参数的首轮待寻优集合中同一参数值的功率数据分为一个第一子集，根据同一风速区间下的各第一子集确定与该风速区间对应的第一参数的中间寻优值，以及根据不同风速区间下的第一参数的中间寻优值确定第一参数的首轮最优值；

根据第二步长和第一参数的首轮最优值，确定第一参数的第二轮待寻优集合，第二步长小于第一步长；

根据第一参数的第二轮待寻优集合和第二参数的初始值控制风力发电机组运行，将运行于同一风速区间的功率数据分为一组，将各组中对应于第一参数的第二轮待寻优集合中同一参数值的功率数据分为一个第二子集，根据同一风速区间下的各第二子集确定与该风速区间对应的第一参数的中间寻优值，以及根据不同风速区间下的第一参数的中间寻优值确定第一参数的第二轮最优值；

根据第三步长和第二参数的初始值，确定第二参数的首轮待寻优集合；

根据第二参数的首轮待寻优集合和第一参数的第二轮最优值控制风力发电机组运行，将运行于同一风速区间的功率数据分为一组，将各组中对应于第二参数的首轮待寻优集合中同一参数值的功率数据分为一个第三子集，根据同一风速区间下的各第三子集确定与该风速区间对应的第二参数的中间寻优值，以及根据不同风速区间下的第二参数的中间寻优值，确定第二参数的首轮最优值；

根据第四步长和第二参数的首轮最优值，确定第二参数的第二轮待寻优集合，第四步长小于第三步长；

根据第二参数的第二轮待寻优集合和第一参数的第二轮最优值控制风力发电机组运行，将运行于同一风速区间的功率数据分为一组，将各组中对应于第二参数的第二轮待寻优集合中同一参数值的功率数据分为一个第四子集，根据同一风速区间下的各第四子集确定与该风速区间对应的第二参数的中间寻优值，以及根据不同风速区间下的第二参数的中间寻优值，确定第二参数的第二轮最优值；

其中，第一参数为扭矩控制系数和桨距角中的其中一个，第二参数为扭矩控制系数和桨距角中的另一个。

第三方面，本发明实施例提供一种风力发电机组参数联合寻优装置，该装置包括：第一参数寻优模块，用于根据第一参数的待寻优集合和第二参数的初始值控制风力发电机组运行，将运行于同一风速区间的功率数据分为一组，将各组中对应于第一参数的待寻优集合中同一参数值的功率数据分为一个第一子集，根据同一风速区间下的各第一子集确定与该风速区间对应的第一参数的中间寻优值，以及根据不同风速区间下的第一参数的中间寻优值确定第一参数的最优值；第二参数寻优模块，用于根据第二参数的待寻优集合和第一参数的最优值控制风力发电机组运行，将运行于同一风速区间的功率数据分为一组，将各组中对应于第二参数的待寻优集合中同一参数值的功率数据分为一个第一子集，根据同一风速区间下的各第一子集确定与该风速区间对应的第二参数的中间寻优值，以及根据不同风速区间下的第二参数的中间寻优值，确定第二参数的最优值；其中，第一参数为扭矩控制系数和桨距角中的其中一个，第二参数为扭矩控制系数和桨距角中的另一个。

第四方面，本发明实施例提供一种风力发电机组参数联合寻优装置，该装置包括：第一参数首轮待寻优集合确定模块，用于根据第一步长和第一参数的初始值，确定第一参数的首轮待寻优集合；第一参数首轮寻优模块，用于根据第一参数的首轮待寻优集合和第二参数的初始值控制风力发电机组运行，将运行于同一风速区间的功率数据分为一组，将各组中对应于第一参数的首轮待寻优集合中同一参数值的功率数据分为一个第一子集，根据同一风速区间下的各第一子集确定与该风速区间对应的第一参数的中间寻优值，以及根据不同风速区间下的第一参数的中间寻优值确定第一参数的首轮最优值；第一参数第二轮待寻优集合确定模块，用于根据第二步长和第一参数的首轮最优值，确定第一参数的第二轮待寻优集合，第二步长小于第一步长；第一参数第二轮寻优模块，用于根据第一参数的第二轮待寻优集合和第二参数的初始值控制风力发电机组运行，将运行于同一风速区间的功率数据分为一组，将各组中对应于第一参数的第二轮待寻优集合中同一参数值的功率数据分为一个第二子集，根据同一风速区间下的各第二子集确定与该风速区间对应的第一参数的中间寻优值，以及根据不同风速区间下的第一参数的中间寻优值确定第一参数的第二轮最优值；第二参数首轮待寻优集合确定模块，用于根据第三步长和第二参数的初始值，确定第二参数的首轮待寻优集合；第二参数首轮寻优模块，用于根据第二参数的首轮待寻优集合和第一参数的第二轮最优值控制风力发电机组运行，将运行于同一风速区间的功率数据分为一组，将各组中对应于第二参数的首轮待寻优集合中同一参数值的功率数据分为一个第三子集，根据同一风速区间下的各第三子集确定与该风速区间对应的第二参数的中间寻优值，以及根据不同风速区间下的第二参数的中间寻优值，确定第二参数的首轮最优值；第二参数第二轮待寻优集合确定模块，用于根据第四步长和第二参数的首轮最优值，确定第二参数的第二轮待寻优集合，第四步长小于第三步长；第二参数第二轮寻优模块，用于根据第二参数的第二轮待寻优集合和第一参数的第二轮最优值控制风力发电机组运行，将运行于同一风速区间的功率数据分为一组，将各组中对应于第二参数的第二轮待寻优集合中同一参数值的功率数据分为一个第四子集，根据同一风速区间下的各第四子集确定与该风速区间对应的第二参数的中间寻优值，以及根据不同风速区间下的第二参数的中间寻优值，确定第二参数的第二轮最优值；其中，第一参数为扭矩控制系数和桨距角中的其中一个，第二参数为扭矩控制系数和桨距角中的另一个。

第五方面，本发明实施例提供一种风力发电机组，该风力发电机组包括上所述的风力发电机组参数联合寻优装置。

第六方面，本发明实施例提供一种存储介质，其上存储有程序，程序被处理器执行时实现如上所述的风力发电机组参数联合寻优方法。

根据本发明实施例，为了同时寻找到机组最优的扭矩控制系数kopt和桨距角，首先在风力发电机组运行中对扭矩控制系数kopt和桨距角进行了自动切换，待其中一个参数寻优结束后，再结合该参数的寻优结果开始对另一参数寻优。寻优时，将处于同一风速区间的功率数据分为一组，计算得到不同扭矩控制系数以及桨距角下的功率数据，然后通过同一风速区间下功率数据的对比，得出最优的扭矩控制系数以及桨距角。

与单独寻找特定桨距角下的扭矩控制系数或者特定扭矩控制系数数下的桨距角相比，本发明实施例从风力发电机组的功率控制特性的角度出发，将两者进行综合考量，同时寻找到了机组最优的扭矩控制系数kopt和桨距角，从而能够达到最优风能吸收，极大地提高了风力发电机组的发电量。

附图说明

从下面结合附图对本发明的具体实施方式的描述中可以更好地理解本发明，其中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的特征。

图1为本发明一实施例提供的风力发电机组参数联合寻优方法的流程示意图；

图2为本发明另一实施例提供的风力发电机组参数联合寻优方法的流程示意图；

图3为本发明又一实施例提供的风力发电机组参数联合寻优方法的流程示意图；

图4为本发明实施例提供的针对功率数据进行存储及寻优计算时的逻辑框图；

图5为本发明一实施例提供的kopt寻优方法的流程示意图；

图6为本发明再一实施例提供的风力发电机组参数联合寻优方法的流程示意图；

图7为本发明另一实施例提供的kopt寻优方法的流程示意图；

图8为本发明一实施例提供的风力发电机组参数联合寻优装置的结构示意图；

图9为本发明一实施例提供的风力发电机组参数联合寻优装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将详细描述本发明的各个方面的特征和示例性实施例。在下面的详细描述中，提出了许多具体细节，以便提供对本发明的全面理解。

本发明实施例提供一种风力发电机组参数联合寻优方法、装置、存储介质，采用本发明实施例能够同时寻找到机组最优的扭矩控制系数kopt和桨距角，从而使得风力发电机组达到最优风能吸收，提高风力发电机组发电量。

图1为本发明一实施例提供的风力发电机组参数联合寻优方法的流程示意图。如图1所示，该风力发电机组参数联合寻优方法包括步骤101和步骤102。

在步骤101中，根据第一参数的待寻优集合和第二参数的初始值控制风力发电机组运行，将运行于同一风速区间的功率数据分为一组，将各组中对应于第一参数的待寻优集合中同一参数值的功率数据分为一个第一子集，根据同一风速区间下的各第一子集确定与该风速区间对应的第一参数的中间寻优值，以及根据不同风速区间下的第一参数的中间寻优值确定第一参数的最优值。

在步骤102中，根据第二参数的待寻优集合和第一参数的最优值控制风力发电机组运行，将运行于同一风速区间的功率数据分为一组，将各组中对应于第二参数的待寻优集合中同一参数值的功率数据分为一个第二子集，根据同一风速区间下的各第二子集确定与该风速区间对应的第二参数的中间寻优值，以及根据不同风速区间下的第二参数的中间寻优值，确定第二参数的最优值。

其中，第一参数为扭矩控制系数和桨距角中的其中一个，第二参数为扭矩控制系数和桨距角中的另一个。

根据本发明实施例，为了同时寻找到机组最优的扭矩控制系数kopt和桨距角，首先在风力发电机组运行中对扭矩控制系数kopt和桨距角进行了自动切换，待其中一个参数寻优结束后，再结合该参数的寻优结果开始对另一参数寻优。

与单独寻找特定桨距角下的扭矩控制系数或者特定扭矩控制系数数下的桨距角相比，本发明实施例从风力发电机组的功率控制特性的角度出发，将两者进行综合考量，同时寻找到了机组最优的扭矩控制系数kopt和桨距角，从而能够达到最优风能吸收，极大地提高了风力发电机组的发电量。

此外，本发明实施例在寻优时，将运行于同一风速区间的功率数据分为一组，将各组中对应于目标参数的待寻优集合中同一参数值的功率数据分为一个子集，并根据同一风速区间下的各子集确定与该风速区间对应的目标参数的中间寻优值，以及根据不同风速区间下的目标参数的中间寻优值，确定目标参数的最优值。不仅考虑了风力发电机组的功率控制特性，还考虑了风速对功率数据的影响，从而提高了机组最优的扭矩控制系数kopt和桨距角的寻优精度。

图2为本发明另一实施例提供的风力发电机组参数联合寻优方法的流程示意图，用于对第一参数的寻优过程进行详细说明，图1中的步骤101可细化为图2中的步骤1011至步骤1014。

在步骤1011中，按照第一轮寻优方式控制风力发电机组运行，直到满足第一结束运行条件。

其中，第一轮寻优方式包括：保持第二参数的初始值不变，每隔预定时间段后从第一参数的待寻优集合的当前参数值切换至下一参数值，若下一参数值为第一参数的待寻优集合的最后一个参数值，从最后一个参数值切换回第一参数的待寻优集合的第一个参数值。

第一结束运行条件包括：第一参数的待寻优集合中所有参数值的对应于各风速区间的第一子集中功率数据的个数全部达到预设阈值，或者风力发电机组的寻优运行时长达到预设时长。

在步骤1012中，将运行于同一风速区间的功率数据分为一组，将各组中对应于第一参数的待寻优集合中同一参数值的功率数据分为一个第一子集。

在步骤1013中，计算各第一子集的平均功率数据，从第一参数的待寻优集合中所有参数值的对应于同一风速区间下的第一子集的平均功率数据中选择最大值，将与该最大值对应的参数值确定为与该风速区间对应的第一参数的中间寻优值。

在步骤1014中，将多个风速区间的权重系数与对应的第一参数的中间寻优值的乘积的和，作为第一参数的最优值。

其中，各风速区间的权重系数可以根据风力发电机组的环境风速确定，比如，若风力发电机组的环境风速常处在风速区间a，较少处在风速区间b，可以设置风速区间a的权重系数大于风速区间b的权重系数，以充分考虑风速对风力发电机组输出功率的影响。

图3为本发明又一实施例提供的风力发电机组参数联合寻优方法的流程示意图，用于对第二参数的寻优过程进行详细说明，图1中的步骤102可细化为图3中的步骤1021至步骤1024。

在步骤1021中，按照第二轮寻优方式控制风力发电机组运行，直到满足第二结束运行条件。

其中，第二轮寻优方式包括：保持第一参数的最优值不变，每隔预定时间段后从第二参数的待寻优集合的当前参数值切换至下一参数值，若下一参数值为第二参数的待寻优集合的最后一个参数值，从最后一个参数值切换回第二参数的待寻优集合的第一个参数值。

第二结束运行条件包括：第二参数的待寻优集合中所有参数值的对应于各风速区间的第二子集中功率数据的个数全部达到预设阈值，或者风力发电机组的寻优运行时长达到预设时长。

在步骤1022中，将运行于同一风速区间的功率数据分为一组，将各组中对应于第二参数的待寻优集合中同一参数值的功率数据分为一个第二子集。

在步骤1023中，计算各第二子集的平均功率数据，从第二参数的待寻优集合中所有参数值的对应于同一风速区间下的第二子集的平均功率数据中选择最大值，将与该最大值对应的参数值确定为与该风速区间对应的第二参数的中间寻优值。

在步骤1024中，将多个风速区间的权重系数与对应的第二参数的中间寻优值的乘积的和，作为第二参数的最优值。

这里，风速区间的权重系数的定义参考上文。

结合图2和图3可知，扭矩控制系数kopt和桨距角采用同一种寻优策略，下面以kopt寻优为例对寻优策略进行说明。

kopt寻优采用轮寻方式：对kopt[i]赋值，控制风力发电机组按照kopt[i]运行预定时长后，切换至按照kopt[i+1]运行，若kopt[i+1]为kopt待寻优集合中的最后一个参数，则按照kopt[i+1]运行预定时长后切换回按照kopt待寻优集合中的第一个参数kopt[1]运行，直到kopt待寻优集合中所有参数值的对应于各风速区间的子集中功率数据的个数全部达到预设阈值，或者风力发电机组的寻优运行时长达到预设时长。

根据本发明实施例，寻优计算时需要的统计数据包括风速数据和功率数据，统计数据执行分仓存储策略，具体为将属于同一风速区间的功率数据存在一个风速仓中。

根据本发明实施例，寻优计算时需要的统计数据还可以包括转速数据、扭矩数据、风向数据和桨距角等数据，以为后续的寻优分析提供数据支撑。

图4为本发明实施例提供的针对功率数据进行存储及寻优计算时的逻辑框图。

存储时：

将kopt待寻优集合中各参数kopt[i]的对应于各风速区间v[j]的功率数据存储于一个功率子集P中，比如：

P11表示kopt[1]和v[1]限定的子集；

P12表示kopt[1]和v[2]限定的子集；

P21表示kopt[2]和v[1]限定的子集；

Pij表示kopt[i]和v[j]限定的子集。

寻优计算时：

首先计算各子集的平均功率数据。

接下来，

从kopt待寻优集合中所有参数值(kopt[1],kopt[2]…kopt[i])的对应于风速区间V[1]下的子集(P11、P21…Pi1)的平均功率数据中选择最大值，作为kopt对应于风速区间V[1]的中间寻优值M1；以及

从kopt待寻优集合中所有参数值(kopt[1],kopt[2]…kopt[i])的对应于风速区间V[2]下的子集(P12、P22…Pi2)的平均功率数据中选择最大值，作为kopt对应于风速区间V[1]的中间寻优值M2；以及

从kopt待寻优集合中所有参数值(kopt[1],kopt[2]…kopt[i])的对应于风速区间V[j]下的子集(P1j、P2j…Pij)的平均功率数据中选择最大值，作为kopt对应于风速区间V[j]的中间寻优值Mj。

最后根据kopt对应于多个风速区间(V[1]、V[2]…V[j])的中间寻优值(M1,M2,…Mj)确定kopt最优值。

在一示例中，可以将不同风速区间(V[1]、V[2]…V[j])下的中间寻优值(M1,M2,…Mj)的平均值作为kopt最优值。

在一示例中，将各风速区间(V[1]、V[2]…V[j])的权重系数与对应的中间寻优值(V[1]、V[2]…V[j])的乘积的和，作为kopt最优值。

图5为本发明一实施例提供的kopt寻优方法的流程示意图。

图5中示出的kopt寻优方法包括步骤501至步骤508。

在步骤501中，对kopt[i]赋值，根据kopt[i]控制风力发电机组运行。

在步骤502中，对kopt[i]下的对应于各风速区间的子集进行功率数据个数以及平均功率数据的统计。

其中，每个功率数据可以对应一个采样时刻，也可以对应一个采样时间段(比如10s)。在一示例中，考虑到减少资源占用，可以采用加权平均的方式进行统计，每个新值的权重为0.02/10＝0.002，计算完成后，重新计算下个10s的平均值。需要说明的是，上述运行数据要进行选择，确保正常运行的数据被统计进来，非并网，限功率或其他异常数据不能被统计。

其中，平均功率数据的计算可以采用整体平均的方式，但考虑到减少资源占用，也可以采用加权平均的方式，计算公式如下：

新平均功率数据＝(历史平均功率数据×已累计个数+新的功率数据)/已累计个数+1。

在步骤503中，切换判断，若满足切换判断条件，则执行步骤504，否则，返回步骤502。

该步骤中切换判断以运行时间或者累计统计个数为依据，比如，如kopt[1]运行10分钟后，切换至kopt[2]运行，若kopt[2]内的所有风速区间对应的功率数据的个数累计达到所要求的数量，如大于600个，则切换至kopt[3]运行，若设定有N个kopt，当kopt[N]运行结束后，再次从kopt[1]运行。

在步骤504中，切换判断。

在步骤504中，i＝i+1。

在步骤505中，结束运行判断，若满足结束运行条件，则执行步骤506，否则，返回步骤501。

该步骤中结束运行判断以运行时间或者累计统计个数为依据，比如，kopt待寻优集合中所有参数值(kopt[1],kopt[2]…kopt[i])的对应于各风速区间的子集中功率数据的个数全部达到600个，以确保参与寻优计算的数据充足，提高寻优计算的准确度。

在步骤506中，将相同风速区间下kopt待寻优集合中所有参数值(kopt[1],kopt[2]…kopt[i])的平均功率数据的最大值，确定为kopt对应于该风速区间的中间寻优值。

在步骤507中，确定kopt最优值。

图6为本发明再一实施例提供的风力发电机组参数联合寻优方法的流程示意图。如图6所示，该风力发电机组参数联合寻优方法包括步骤601和步骤608。

在步骤601中，根据第一步长和第一参数的初始值，确定第一参数的首轮待寻优集合。

在步骤602中，根据第一参数的首轮待寻优集合和第二参数的初始值控制风力发电机组运行，将运行于同一风速区间的功率数据分为一组，将各组中对应于第一参数的首轮待寻优集合中同一参数值的功率数据分为一个第一子集，根据同一风速区间下的各第一子集确定与该风速区间对应的第一参数的中间寻优值，以及根据不同风速区间下的第一参数的中间寻优值确定第一参数的首轮最优值。

在步骤603中，根据第二步长和第一参数的首轮最优值，确定第一参数的第二轮待寻优集合。第二步长小于第一步长。

在步骤604中，根据第一参数的第二轮待寻优集合和第二参数的初始值控制风力发电机组运行，将运行于同一风速区间的功率数据分为一组，将各组中对应于第一参数的第二轮待寻优集合中同一参数值的功率数据分为一个第二子集，根据同一风速区间下的各第二子集确定与该风速区间对应的第一参数的中间寻优值，以及根据不同风速区间下的第一参数的中间寻优值确定第一参数的第二轮最优值。

在步骤605中，根据第三步长和第二参数的初始值，确定第二参数的首轮待寻优集合。

在步骤606中，根据第二参数的首轮待寻优集合和第一参数的第二轮最优值控制风力发电机组运行，将运行于同一风速区间的功率数据分为一组，将各组中对应于第二参数的首轮待寻优集合中同一参数值的功率数据分为一个第三子集，根据同一风速区间下的各第三子集确定与该风速区间对应的第二参数的中间寻优值，以及根据不同风速区间下的第二参数的中间寻优值，确定第二参数的首轮最优值。

在步骤607中，根据第四步长和第二参数的首轮最优值，确定第二参数的第二轮待寻优集合。第四步长小于第三步长。

在步骤608中，根据第二参数的第二轮待寻优集合和第一参数的第二轮最优值控制风力发电机组运行，将运行于同一风速区间的功率数据分为一组，将各组中对应于第二参数的第二轮待寻优集合中同一参数值的功率数据分为一个第四子集，根据同一风速区间下的各第四子集确定与该风速区间对应的第二参数的中间寻优值，以及根据不同风速区间下的第二参数的中间寻优值，确定第二参数的第二轮最优值。

其中，第一参数为扭矩控制系数和桨距角中的其中一个，第二参数为扭矩控制系数和桨距角中的另一个。

由上可知，图6与图1的不同之处在于，图6中的每个参数均经历了至少两轮寻优过程，第一轮为粗调，主要防止寻优过程中最优参数陷入局部极值，第二轮为精调，两轮寻优完毕后，机组按照寻优结果运行。与只经历一轮寻优过程相比，两轮寻优结果精度更高，且实用性更好。

在一示例中，可以先对桨距角进行寻优，然后对扭矩控制系数进行寻优，由于扭矩控制系数的取值与桨距角是相关的，因此，确定最优桨距角后再对扭矩控制系数进行寻优能够提高扭矩控制系数的寻优精度。

具体实施时，第一步长可以为0.5度，第二步长可以为0.2度；

桨距角的首轮待寻优集合的第一个参数值为-1.5度，最后一个参数值为1度，即桨距角的首轮寻优范围为-1.5度至1度。

桨距角的第二轮待寻优集合的第一个参数值为桨距角的首轮最优值与0.4度的差值，最后一个参数值为桨距角的首轮最优值与0.4度的和值，即桨距角的第二轮寻优范围为第一轮结果的正负0.4度。

第三步长为0.05倍的初始kopt，第四步长为0.02倍的kopt；

kopt的首轮待寻优集合的第一个参数值为0.8倍的初始kopt，最后一个参数值为1.05倍的kopt，即kopt的寻优范围为初始kopt的0.8至1.05倍。

kopt的第二轮待寻优集合的第一个参数值为kopt的首轮最优值和0.04倍的初始kopt的差值，最后一个参数值为kopt的首轮最优值和0.04倍的初始kopt的和值，即kopt的第二轮寻优范围为第一轮结果的加减0.04倍初始kopt。

实际运行时，可以间隔一段时间(比如6个月)后，重新进行整个寻优过程，间隔时间的长短由季节和温度等环境因素确定。

图7为本发明另一实施例提供的kopt寻优方法的流程示意图。

图7中示出的kopt寻优方法包括步骤501至步骤507(参见图5)，以及步骤708和步骤709。

在步骤708中，结束寻优判断，若满足结束寻优条件，则结束寻优，否则，执行步骤709。

结束寻优判断以轮寻次数为依据，比如，kopt需要进行两轮寻优，则在首轮寻优结束后，进入下一轮寻优。

在步骤709中，下一轮寻优初始化。

图8为本发明一实施例提供的风力发电机组参数联合寻优装置的结构示意图，图1至图5中的解释说明可以应用于本实施例。如图8所示，该风力发电机组参数联合寻优装置包括：第一参数寻优模块801(其具有与步骤101对应的功能)和第二参数寻优模块802(其具有与步骤102对应的功能)。

其中，第一参数寻优模块801用于根据第一参数的待寻优集合和第二参数的初始值控制风力发电机组运行，将运行于同一风速区间的功率数据分为一组，将各组中对应于第一参数的待寻优集合中同一参数值的功率数据分为一个第一子集，根据同一风速区间下的各第一子集确定与该风速区间对应的第一参数的中间寻优值，以及根据不同风速区间下的第一参数的中间寻优值确定第一参数的最优值。

第二参数寻优模块802用于根据第二参数的待寻优集合和第一参数的最优值控制风力发电机组运行，将运行于同一风速区间的功率数据分为一组，将各组中对应于第二参数的待寻优集合中同一参数值的功率数据分为一个第二子集，根据同一风速区间下的各第二子集确定与该风速区间对应的第二参数的中间寻优值，以及根据不同风速区间下的第二参数的中间寻优值，确定第二参数的最优值。

其中，第一参数为扭矩控制系数和桨距角中的其中一个，第二参数为扭矩控制系数和桨距角中的另一个。

根据本发明实施例，为了同时寻找到机组最优的扭矩控制系数kopt和桨距角，第一参数寻优模块801和第二参数寻优模块802进行了自动切换，待其中一个模块的参数寻优结束后，再结合该模块的参数寻优结果开始另一模块的参数寻优，寻优时，将处于同一风速区间的功率数据分为一组，计算得到不同扭矩控制系数以及桨距角下的功率数据，然后通过同一风速区间下功率数据的对比，得出最优的扭矩控制系数以及桨距角。

与单独寻找特定桨距角下的扭矩控制系数或者特定扭矩控制系数数下的桨距角相比，本发明实施例从风力发电机组的功率控制特性的角度出发，将两者进行综合考量，同时寻找到了机组最优的扭矩控制系数kopt和桨距角，从而能够达到最优风能吸收，极大地提高了风力发电机组的发电量。

图9为本发明一实施例提供的风力发电机组参数联合寻优装置的结构示意图，图6及图7中的解释说明可以应用于本实施例。如图9所示，该风力发电机组参数联合寻优装置包括：第一参数首轮待寻优集合确定模块901(其具有与步骤601对应的功能)、第一参数首轮寻优模块902(其具有与步骤602对应的功能)、第一参数第二轮待寻优集合确定模块903(其具有与步骤603对应的功能)、第一参数第二轮寻优模块904(其具有与步骤604对应的功能)、第二参数首轮待寻优集合确定模块905(其具有与步骤605对应的功能)、第二参数首轮寻优模块906(其具有与步骤606对应的功能)、第二参数第二轮待寻优集合确定模块907(其具有与步骤607对应的功能)和第二参数第二轮寻优模块908(其具有与步骤608对应的功能)。

其中，第一参数首轮待寻优集合确定模块901用于根据第一步长和第一参数的初始值，确定第一参数的首轮待寻优集合。

第一参数首轮寻优模块902用于根据第一参数的首轮待寻优集合和第二参数的初始值控制风力发电机组运行，将运行于同一风速区间的功率数据分为一组，将各组中对应于第一参数的首轮待寻优集合中同一参数值的功率数据分为一个第一子集，根据同一风速区间下的各第一子集确定与该风速区间对应的第一参数的中间寻优值，以及根据不同风速区间下的第一参数的中间寻优值确定第一参数的首轮最优值。

第一参数第二轮待寻优集合确定模块903用于根据第二步长和第一参数的首轮最优值，确定第一参数的第二轮待寻优集合，第二步长小于第一步长。

第一参数第二轮寻优模块904用于根据第一参数的第二轮待寻优集合和第二参数的初始值控制风力发电机组运行，将运行于同一风速区间的功率数据分为一组，将各组中对应于第一参数的第二轮待寻优集合中同一参数值的功率数据分为一个第二子集，根据同一风速区间下的各第二子集确定与该风速区间对应的第一参数的中间寻优值，以及根据不同风速区间下的第一参数的中间寻优值确定第一参数的第二轮最优值。

第二参数首轮待寻优集合确定模块905用于根据第三步长和第二参数的初始值，确定第二参数的首轮待寻优集合。

第二参数首轮寻优模块906用于根据第二参数的首轮待寻优集合和第一参数的第二轮最优值控制风力发电机组运行，将运行于同一风速区间的功率数据分为一组，将各组中对应于第二参数的首轮待寻优集合中同一参数值的功率数据分为一个第三子集，根据同一风速区间下的各第三子集确定与该风速区间对应的第二参数的中间寻优值，以及根据不同风速区间下的第二参数的中间寻优值，确定第二参数的首轮最优值。

第二参数第二轮待寻优集合确定模块907用于根据第四步长和第二参数的首轮最优值，确定第二参数的第二轮待寻优集合，第四步长小于第三步长。

第二参数第二轮寻优模块908用于根据第二参数的第二轮待寻优集合和第一参数的第二轮最优值控制风力发电机组运行，将运行于同一风速区间的功率数据分为一组，将各组中对应于第二参数的第二轮待寻优集合中同一参数值的功率数据分为一个第四子集，根据同一风速区间下的各第四子集确定与该风速区间对应的第二参数的中间寻优值，以及根据不同风速区间下的第二参数的中间寻优值，确定第二参数的第二轮最优值。

其中，第一参数为扭矩控制系数和桨距角中的其中一个，第二参数为扭矩控制系数和桨距角中的另一个。

本发明实施例还提供一种风力发电机组，包括如上所述风力发电机组参数联合寻优装置，具体实施时，上述风力发电机组参数联合寻优装置可以设置在风力发电机组的主控制器中，从而不需要变更任何硬件，也可以是具有独立运算功能的逻辑器件，此处不进行限定。

本发明实施例还提供一种存储介质，其上存储有程序，程序被处理器执行时实现如上所述的风力发电机组参数联合寻优方法。

需要明确的是，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或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。对于装置实施例而言，相关之处可以参见方法实施例的说明部分。本发明实施例并不局限于上文所描述并在图中示出的特定步骤和结构。本领域的技术人员可以在领会本发明实施例的精神之后，作出各种改变、修改和添加，或者改变步骤之间的顺序。并且，为了简明起见，这里省略对已知方法技术的详细描述。

以上所述的结构框图中所示的功能块可以实现为硬件、软件、固件或者它们的组合。当以硬件方式实现时，其可以例如是电子电路、专用集成电路(ASIC)、适当的固件、插件、功能卡等等。当以软件方式实现时，本发明实施例的元素是被用于执行所需任务的程序或者代码段。程序或者代码段可以存储在机器可读介质中，或者通过载波中携带的数据信号在传输介质或者通信链路上传送。“机器可读介质”可以包括能够存储或传输信息的任何介质。机器可读介质的例子包括电子电路、半导体存储器设备、ROM、闪存、可擦除ROM(EROM)、软盘、CD-ROM、光盘、硬盘、光纤介质、射频(RF)链路，等等。代码段可以经由诸如因特网、内联网等的计算机网络被下载。

本发明实施例可以以其他的具体形式实现，而不脱离其精神和本质特征。例如，特定实施例中所描述的算法可以被修改，而***体系结构并不脱离本发明实施例的基本精神。因此，当前的实施例在所有方面都被看作是示例性的而非限定性的，本发明实施例的范围由所附权利要求而非上述描述定义，并且，落入权利要求的含义和等同物的范围内的全部改变从而都被包括在本发明实施例的范围之中。

Claims (10)

1.一种风力发电机组参数联合寻优方法，其特征在于，包括：

根据第一参数的待寻优集合和第二参数的初始值控制所述风力发电机组运行，将运行于同一风速区间的功率数据分为一组，将各组中对应于所述第一参数的待寻优集合中同一参数值的功率数据分为一个第一子集，根据同一风速区间下的各第一子集确定与该风速区间对应的所述第一参数的中间寻优值，以及根据不同风速区间下的所述第一参数的中间寻优值确定所述第一参数的最优值；

根据所述第二参数的待寻优集合和所述第一参数的最优值控制所述风力发电机组运行，将运行于同一风速区间的功率数据分为一组，将各组中对应于所述第二参数的待寻优集合中同一参数值的功率数据分为一个第二子集，根据同一风速区间下的各第二子集确定与该风速区间对应的所述第二参数的中间寻优值，以及根据不同风速区间下的所述第二参数的中间寻优值，确定所述第二参数的最优值；

其中，所述第一参数为扭矩控制系数和桨距角中的其中一个，所述第二参数为所述扭矩控制系数和所述桨距角中的另一个。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述根据同一风速区间下的各第一子集确定与该风速区间对应的所述第一参数的中间寻优值的步骤，包括：

计算同一风速区间下各第一子集的平均功率数据；

从所述第一参数的待寻优集合中所有参数值的对应于同一风速区间下的第一子集的平均功率数据中选择最大值，将与该最大值对应的参数值确定为与该风速区间对应的所述第一参数的中间寻优值；

或者/并且，

所述根据不同风速区间下的所述第一参数的中间寻优值确定所述第一参数的最优值的步骤，包括：

根据风力发电机组的环境风速，确定与各风速区间对应的权重系数；

将多个风速区间的权重系数与对应的所述第一参数的中间寻优值的乘积的和，作为所述第一参数的最优值。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述根据同一风速区间下的各第二子集确定与该风速区间对应的所述第二参数的中间寻优值的步骤，包括：

计算同一风速区间下各第二子集的平均功率数据；

从所述第二参数的待寻优集合中所有参数值的对应于同一风速区间下的第二子集的平均功率数据中选择最大值，将与该最大值对应的参数值确定为与该风速区间对应的所述第二参数的中间寻优值；

或者/并且，

所述根据不同风速区间下的所述第二参数的中间寻优值，确定所述第二参数的最优值的步骤包括：

根据风力发电机组的环境风速，确定与各风速区间对应的权重系数；

将多个风速区间的权重系数与对应的所述第二参数的中间寻优值的乘积的和，作为所述第二参数的最优值。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据第一参数的待寻优集合和第二参数的初始值控制所述风力发电机组运行的步骤，包括：

按照第一轮寻优 方式控制所述风力发电机组运行，直到满足第一结束运行条件；其中，

所述第一轮寻优 方式包括：保持所述第二参数的初始值不变，每隔预定时间段后从所述第一参数的待寻优集合的当前参数值切换至下一参数值，若所述下一参数值为所述第一参数的待寻优集合的最后一个参数值，从所述最后一个参数值切换回所述第一参数的待寻优集合的第一个参数值；若所述下一参数值对应于各风速区间的第一子集中功率数据的数据全部达到预设阈值，则继续执行参数值切换；

所述第一结束运行条件包括：所述第一参数的待寻优集合中所有参数值的对应于各风速区间的第一子集中功率数据的个数全部达到所述预设阈值。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述第二参数的待寻优集合和所述第一参数的最优值控制所述风力发电机组运行的步骤，包括：

按照第二轮寻优 方式控制所述风力发电机组运行，直到满足第二结束运行条件；

所述第二轮寻优 方式包括：保持所述第一参数的最优值不变，每隔预定时间段后从所述第二参数的待寻优集合的当前参数值切换至下一参数值，若所述下一参数值为所述第二参数的待寻优集合的最后一个参数值，从所述最后一个参数值切换回所述第二参数的待寻优集合的第一个参数值；若所述下一参数值对应于各风速区间的第二子集中功率数据的数据全部达到预设阈值，则继续执行参数值切换；

所述第二结束运行条件包括：所述第二参数的待寻优集合中所有参数值的对应于各风速区间的第二子集中功率数据的个数全部达到所述预设阈值。

6.一种风力发电机组参数联合寻优方法，其特征在于，包括：

根据第一步长和第一参数的初始值，确定所述第一参数的首轮待寻优集合；

根据所述第一参数的首轮待寻优集合和第二参数的初始值控制所述风力发电机组运行，将运行于同一风速区间的功率数据分为一组，将各组中对应于所述第一参数的首轮待寻优集合中同一参数值的功率数据分为一个第一子集，根据同一风速区间下的各第一子集确定与该风速区间对应的所述第一参数的中间寻优值，以及根据不同风速区间下的所述第一参数的中间寻优值确定所述第一参数的首轮最优值；

根据第二步长和所述第一参数的首轮最优值，确定所述第一参数的第二轮待寻优集合，所述第二步长小于所述第一步长；

根据所述第一参数的第二轮待寻优集合和所述第二参数的初始值控制所述风力发电机组运行，将运行于同一风速区间的功率数据分为一组，将各组中对应于所述第一参数的第二轮待寻优集合中同一参数值的功率数据分为一个第二子集，根据同一风速区间下的各第二子集确定与该风速区间对应的所述第一参数的中间寻优值，以及根据不同风速区间下的所述第一参数的中间寻优值确定所述第一参数的第二轮最优值；

根据第三步长和所述第二参数的初始值，确定所述第二参数的首轮待寻优集合；

根据所述第二参数的首轮待寻优集合和所述第一参数的第二轮最优值控制所述风力发电机组运行，将运行于同一风速区间的功率数据分为一组，将各组中对应于所述第二参数的首轮待寻优集合中同一参数值的功率数据分为一个第三子集，根据同一风速区间下的各第三子集确定与该风速区间对应的所述第二参数的中间寻优值，以及根据不同风速区间下的所述第二参数的中间寻优值，确定所述第二参数的首轮最优值；

根据第四步长和所述第二参数的首轮最优值，确定所述第二参数的第二轮待寻优集合，所述第四步长小于所述第三步长；

根据所述第二参数的第二轮待寻优集合和所述第一参数的第二轮最优值控制所述风力发电机组运行，将运行于同一风速区间的功率数据分为一组，将各组中对应于所述第二参数的第二轮待寻优集合中同一参数值的功率数据分为一个第四子集，根据同一风速区间下的各第四子集确定与该风速区间对应的所述第二参数的中间寻优值，以及根据不同风速区间下的所述第二参数的中间寻优值，确定所述第二参数的第二轮最优值；

其中，所述第一参数为扭矩控制系数和桨距角中的其中一个，所述第二参数为所述扭矩控制系数和所述桨距角中的另一个。

7.一种风力发电机组参数联合寻优装置，其特征在于，包括：

第一参数寻优模块，用于根据第一参数的待寻优集合和第二参数的初始值控制所述风力发电机组运行，将运行于同一风速区间的功率数据分为一组，将各组中对应于所述第一参数的待寻优集合中同一参数值的功率数据分为一个第一子集，根据同一风速区间下的各第一子集确定与该风速区间对应的所述第一参数的中间寻优值，以及根据不同风速区间下的所述第一参数的中间寻优值确定所述第一参数的最优值；

第二参数寻优模块，用于根据所述第二参数的待寻优集合和所述第一参数的最优值控制所述风力发电机组运行，将运行于同一风速区间的功率数据分为一组，将各组中对应于所述第二参数的待寻优集合中同一参数值的功率数据分为一个第二子集，根据同一风速区间下的第二各子集确定与该风速区间对应的所述第二参数的中间寻优值，以及根据不同风速区间下的所述第二参数的中间寻优值，确定所述第二参数的最优值；

其中，所述第一参数为扭矩控制系数和桨距角中的其中一个，所述第二参数为所述扭矩控制系数和所述桨距角中的另一个。

8.一种风力发电机组参数联合寻优装置，其特征在于，包括：

第一参数首轮待寻优集合确定模块，用于根据第一步长和第一参数的初始值，确定所述第一参数的首轮待寻优集合；

第一参数首轮寻优模块，用于根据所述第一参数的首轮待寻优集合和第二参数的初始值控制所述风力发电机组运行，将运行于同一风速区间的功率数据分为一组，将各组中对应于所述第一参数的首轮待寻优集合中同一参数值的功率数据分为一个第一子集，根据同一风速区间下的各第一子集确定与该风速区间对应的所述第一参数的中间寻优值，以及根据不同风速区间下的所述第一参数的中间寻优值确定所述第一参数的首轮最优值；

第一参数第二轮待寻优集合确定模块，用于根据第二步长和所述第一参数的首轮最优值，确定所述第一参数的第二轮待寻优集合，所述第二步长小于所述第一步长；

第一参数第二轮寻优模块，用于根据所述第一参数的第二轮待寻优集合和所述第二参数的初始值控制所述风力发电机组运行，将运行于同一风速区间的功率数据分为一组，将各组中对应于所述第一参数的第二轮待寻优集合中同一参数值的功率数据分为一个第二子集，根据同一风速区间下的各第二子集确定与该风速区间对应的所述第一参数的中间寻优值，以及根据不同风速区间下的所述第一参数的中间寻优值确定所述第一参数的第二轮最优值；

第二参数首轮待寻优集合确定模块，用于根据第三步长和所述第二参数的初始值，确定所述第二参数的首轮待寻优集合；

第二参数首轮寻优模块，用于根据所述第二参数的首轮待寻优集合和所述第一参数的第二轮最优值控制所述风力发电机组运行，将运行于同一风速区间的功率数据分为一组，将各组中对应于所述第二参数的首轮待寻优集合中同一参数值的功率数据分为一个第三子集，根据同一风速区间下的各第三子集确定与该风速区间对应的所述第二参数的中间寻优值，以及根据不同风速区间下的所述第二参数的中间寻优值，确定所述第二参数的首轮最优值；

第二参数第二轮待寻优集合确定模块，用于根据第四步长和所述第二参数的首轮最优值，确定所述第二参数的第二轮待寻优集合，所述第四步长小于所述第三步长；

第二参数第二轮寻优模块，用于根据所述第二参数的第二轮待寻优集合和所述第一参数的第二轮最优值控制所述风力发电机组运行，将运行于同一风速区间的功率数据分为一组，将各组中对应于所述第二参数的第二轮待寻优集合中同一参数值的功率数据分为一个第四子集，根据同一风速区间下的各第四子集确定与该风速区间对应的所述第二参数的中间寻优值，以及根据不同风速区间下的所述第二参数的中间寻优值，确定所述第二参数的第二轮最优值；

其中，所述第一参数为扭矩控制系数和桨距角中的其中一个，所述第二参数为所述扭矩控制系数和所述桨距角中的另一个。

9.一种风力发电机组，其特征在于，包括如权利要求7或8所述的风力发电机组参数联合寻优装置。

10.一种存储介质，其上存储有程序，其中，程序被处理器执行时实现如权利要求1-5任一项所述的风力发电机组参数联合寻优方法，或者如权利要求6所述的风力发电机组参数联合寻优方法。

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