申请/专利权人：东方电气风电股份有限公司

申请日：2020-12-08

公开（公告）日：2022-04-01

公开（公告）号：CN112555097B

主分类号：F03D7/02(20060101)

分类号：F03D7/02(20060101);F03D7/04(20060101);G06F17/11(20060101)

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2022.04.01#授权;2021.04.13#实质审查的生效;2021.03.26#公开

摘要：本发明公开一种避免风电机组光影污染居民住所的方法，包括以下步骤：1、在以风电机组塔筒中心为原点，以该原点经线为Y轴、纬线为X轴的平面直角坐标系中，建立表征风电机组风轮光影的数学模型；2、实测居民住所在上述平面直角坐标系中的坐标值x,y，带入上述数学模型进行计算，当计算值T＝1时，表示当前时刻点Ax0,y0在椭圆内部，此时居民住所将受风机光影影响；当计算值T1时，表示当前时刻点Ax0,y0在椭圆外部，居民不会受到风机光影影响；3、当居民住所将受风机光影影响时，由风机控制系统及时参与风机偏航控制，缩小光影产生范围，风电机组基于获得的叶轮偏航和转速控制指令完成控制响应，既尽量减少光影污染，又尽量缩减停机时间以提升发电量。

主权项：1.一种避免风电机组光影污染居民住所的方法，其特征在于包括以下步骤：步骤1：以风电机组机位所在地经纬度坐标、当前北京时间日期和时刻、风机叶尖距离地面最高点L、叶轮直径D、轮毂中心高H、机舱长度N为已知条件；设风机偏航角度正对太阳时为0度,机组顺时针偏航一周为360度；风电机组在太阳光照射下，旋转的三支叶片在地面闪烁形成光影覆盖范围为斜椭圆形；步骤2：通过对时装置获取当前日期和时刻，结合风机经纬度坐标计算获得太阳高度角和太阳方位角；设风机所在地为赤道北端，其中太阳方位角以正南方为0度，顺时针旋转360度为正方向，即一天当中太阳从东方升起至西方落日，太阳方位角运行的范围为270度至360度、0度至90度；步骤3：利用太阳高度角和风机叶尖距离地面最高点L计算得到风机叶轮地面光影最远处到风机塔筒中心的距离L1；利用太阳高度角和轮毂中心高度H计算得到轮毂中心地面光影到风机塔筒中心的距离L2，则|a|＝2×L1-L2；步骤4：利用步骤2得到的太阳方位角，当太阳方位角在270度至360度之间时，由太阳方位角减去180度即为风机光影椭圆中心轴的方位；当太阳方位角在0度至90度之间时，由太阳方位角加上180度即为风机光影椭圆中心轴的方位；现在得到的光影椭圆中心轴方位是以正南方为0得到的角度值，设该角度值为ω；步骤5：由风电机组叶轮直径、风机当前偏航角度作为椭圆短轴长度计算的输入参数；步骤6：建立风机所在位置为原点0,0坐标的平面直角坐标系X-Y，其中风机正东方向为X轴正方向，风机正北方向为Y轴正方向；将步骤4中的ω变换用于该平面直角坐标系，设β为光影椭圆中心轴方位与X轴正方向的夹角，则β＝270-ω；步骤7：设当前时刻偏航角度风机轮毂中心正对太阳、椭圆中心点坐标为m,n，其中m＝L2-L1×cosβ，n＝L2-L1×sinβ；结合步骤3得到的椭圆长轴长度、步骤5得到的椭圆短轴长度以及椭圆中心点坐标m,n确定椭圆标准方程参数；步骤8：如步骤1所述风机偏航角度由0至360度变化，在风机偏航过程中地面椭圆中心点坐标m,n将进行一定偏移，偏移的距离与机舱长度N有关，m的取值范围为[m-12×N,m+12×N]；步骤9：将步骤6建立的平面直角坐标系进行平移和旋转，建立适用于风机叶轮光影椭圆标准方程：首先根据上述相关参数建立椭圆标准方程： 式中：m、n为椭圆中心点坐标；其中椭圆标准方程参数a和b通过如下计算方式取得：|a|＝2×L1-L2，式中：D为叶轮直径；L1为光影最远处到风机塔筒中心的距离；L2为轮毂中心地面光影到风机塔筒中心的距离；其次，将椭圆标准方程进行极坐标转换，得到的风机叶轮光影在地面所产生的斜椭圆计算公式： 其中，c2＝a2-b2，为旋转后坐标系x轴正方向与原x轴正方向的夹角；当轮毂中心正对太阳时，风机叶轮光影在地面呈现的是以叶轮扫风直径D为宽度、2|a|为长轴长度的椭圆；当风机偏航时，椭圆的宽度将发生变化；设风机轮毂中心正对太阳角度为0，如果风机顺时针偏航Υ角，则地面光影椭圆短轴长度为:D*cosΥΥ≠90°且Υ≠270°；当Υ＝90°或Υ＝270°时，在地面呈现的是叶片本身在地面的投影；同时，当风机偏航时，轮毂中心的投影即地面椭圆中心将产生偏移；由于风机偏航为360度旋转，则地面椭圆中心将在平面直角坐标系中以风机机舱总长度一半的范围向东或者向西偏移；最后，将公式作为以风电机组塔筒中心为原点，以该原点经线为Y轴、纬线为X轴的平面直角坐标系中建立的表征风电机组风轮光影的数学模型；步骤10：实测居民住所在上述平面直角坐标系中的坐标值x,y，带入上述数学模型进行计算，当计算值T＝1时，表示当前时刻点Ax0,y0在椭圆内部，此时居民住所将受风机光影影响；当计算值T1时，表示当前时刻点Ax0,y0在椭圆外部，居民不会受到风机光影影响；步骤11：当居民住所将受风机光影影响时，由风机控制系统及时参与风机偏航控制，缩小光影产生范围，风电机组基于获得的叶轮偏航和转速控制指令完成控制响应。

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