風電場光影評估方法、裝置和系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及風力發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，特別地涉一種風電場光影評估方法、裝置和系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著傳統(tǒng)能源的枯竭，社會經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展，可再生資源變得尤為重要，其中風能 為重要的組成部分，而風力發(fā)電為其利用的主要手段。隨著風電的大規(guī)模開發(fā)，風電場與居 民區(qū)的距離越來越近，而對居民的生活產(chǎn)生影響，其中光影閃變效應會對人們的生活產(chǎn)生 不利的影響。
[0003] 光影閃變效應：當風力發(fā)電機組的葉片處在太陽和觀察者之間時，由于葉片的不 停旋轉(zhuǎn)，葉片所產(chǎn)生的光影也不斷地在觀察者所處的位置閃過，這種現(xiàn)象稱為光影閃變效 應。風力發(fā)電機組旋轉(zhuǎn)葉片產(chǎn)生的光影閃變光強度足以穿透眼瞼，可能導致光敏癲癇的發(fā) 作。當光影閃變頻率達到一定值時，會造成觀察者煩悶和精神壓力，對身心健康造成負面影 響。此外，光影閃變效應還可能產(chǎn)生安全風險，例如使汽車駕駛員分神，增大了交通事故發(fā) 生的風險。
[0004] 有鑒于此，業(yè)界需要針對風電場光影的自動化準確評估及控制手段，以便于進一 步評估、研究和削弱潛在光影閃變產(chǎn)生的不利影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于，提供一種風電場光影評估方法、裝置及系統(tǒng)，以自動準確評估 風電場光影的產(chǎn)生條件，為后續(xù)進步一評估光影閃變效應是否產(chǎn)生及控制削減光影閃變效 應提供基礎(chǔ)依據(jù)。
[0006] 為達上述目的，一方面提供一種風電場光影評估方法，其包括:獲取風電場的氣象 信息;根據(jù)風電場的氣象信息判斷風電場內(nèi)的風電機組是否產(chǎn)生光影。
[0007]為達上述目的，另一方面提供一種風電場光影評估裝置，其包括:第一實時獲取模 塊，用于獲取風電場的氣象信息;光影產(chǎn)生條件識別模塊，用于根據(jù)風電場的氣象信息判斷 風電場內(nèi)的風電機組是否產(chǎn)生光影。
[0008] 為達上述目的，又一方面提供一種風電場光影評估系統(tǒng)，設(shè)置于風電場中，與風電 場內(nèi)的各風電機組連接，包括:風電場氣象信息數(shù)據(jù)采集裝置和根據(jù)前述的風電場光影評 估裝置，所述風電場氣象信息數(shù)據(jù)采集裝置采集風電場的光照強度、溫度、濕度和大氣壓 強。
[0009] 上述技術(shù)方案，根據(jù)風電場的氣象信息判斷風電場內(nèi)的風電機組是否產(chǎn)生光影， 結(jié)合風電場的綜合氣象信息對光影是否產(chǎn)生的判斷結(jié)果更加準確，可信度更高，有利于后 續(xù)進一步評估光影閃變效應的影響范圍及降低光影閃變效應對周邊潛在對象的不良影響， 促進風電場與居民和諧共存。
【附圖說明】
[0010] 圖1為本發(fā)明實施例的一種風電場光影評估方法的整體流程圖；
[0011] 圖2為本發(fā)明實施例的一種風電場光影評估及控制方法的具體流程圖；
[0012] 圖3是本發(fā)明實施例的太陽位置示意圖(h為仰角，z為天頂角，A為方位角）；
[0013] 圖4是本發(fā)明實施例的光影閃變影響范圍計算示意圖；
[0014]圖5是本發(fā)明實施例的判斷光影是否影響對象流程圖；
[0015]圖6是本發(fā)明實施例的風電場光影評估裝置的邏輯框圖；
[0016] 圖7是本發(fā)明實施例的風電場光影評估系統(tǒng)拓撲圖。
【具體實施方式】
[0017] 本發(fā)明技術(shù)方案的構(gòu)思是:風電場光影評估及控制方法的操作對象為含有一臺或 多臺風電機組的風電場。通過對風電場信息(例如:風電場內(nèi)各風機的經(jīng)煒度坐標、海拔、時 區(qū)等地理信息以及風電機組的技術(shù)參數(shù)，如葉輪直徑、輪轂高度、機艙外形尺寸等)輸入的 計算得到光影產(chǎn)生的范圍、頻率并判斷是否對周邊的潛在受影響對象產(chǎn)生影響。通過風電 機組的控制策略(例如:進行偏航、降低葉輪轉(zhuǎn)速等）降低光影閃變產(chǎn)生的不良影響。此外， 借助風功率預測系統(tǒng)，對風電場未來24h光影閃變狀況進行預測，并據(jù)此預測風電機組因光 影閃變效應停機的時間，合理安排風電場運維計劃，減少因光影閃變效應造成的經(jīng)濟損失。
[0018] 以下結(jié)合具體的附圖對本發(fā)明的實施例的技術(shù)方案進行詳細闡述：
[0019] 實施例一
[0020] 圖1為本發(fā)明實施例的一種風電場光影評估方法的整體流程圖。該方法的執(zhí)行主 體是設(shè)置于風電場中的風電場光影評估裝置。如圖1所示，該方法包括：
[0021] 步驟110:獲取風電場的氣象信息。
[0022] 具體地，風電場的氣象信息包括但不限定于風電場的光照強度、溫度、濕度、大氣 壓強等。可以從設(shè)置于風電場內(nèi)的氣象信息采集設(shè)備實時地獲取上述信息，這個氣象信息 采集設(shè)備集成配置有相應的壓強傳感器、光照度傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器及風速儀 等?；蛘咭部梢詢H增設(shè)光照度傳感器，其他的借助風電場已有的傳感器。
[0023] 步驟120:根據(jù)風電場的氣象信息判斷風電場內(nèi)的風電機組是否產(chǎn)生光影。
[0024] 具體地，光影即光產(chǎn)生的陰影，光影主要包括由風電機組塔筒產(chǎn)生的固定光影及 由旋轉(zhuǎn)葉片產(chǎn)生的閃變光影。光影既可以是單臺風電機組產(chǎn)生的，也可以是由多臺風電機 組產(chǎn)生的疊加光影。識別光影產(chǎn)生條件是將風電場的氣象信息作為輸入至訓練好的數(shù)學模 型，以產(chǎn)生光影模式識別結(jié)果(產(chǎn)生或不產(chǎn)生光影），并作為后續(xù)進一步判斷是否對風電場 周邊潛在對象構(gòu)成光影閃變效應的基礎(chǔ)條件。
[0025] 上述方法根據(jù)風電場的氣象信息判斷風電場內(nèi)的風電機組是否產(chǎn)生光影，由于是 結(jié)合風電場的實時的綜合性氣象信息對光影閃變效應進行判斷，相較于單一采用光照強度 的方式，光影判斷識別結(jié)果更加準確可信，通過光影模式識別的方式準確判斷光影閃變效 應產(chǎn)生的條件，有利于為后續(xù)進一步評估光影閃變效應的影響范圍及降低光影閃變效應對 周邊潛在對象的不良影響提供準確依據(jù)。
[0026] 實施例二
[0027] 進一步地，上述步驟120可采用如下具體實現(xiàn)方式:根據(jù)日出時間和日落時間判斷 是否具備產(chǎn)生光影的初步條件；當具備初步條件時，將風電場的光照強度、溫度、濕度和大 氣壓強輸入光影識別的數(shù)學模型，根據(jù)該數(shù)學模型的輸出判斷光影是否產(chǎn)生。該數(shù)學模型 較佳地采用單高斯模型等。但不限于此，可用于天氣狀況模式識別的數(shù)學模型除單高斯模 型外還可包括：以氣象參數(shù)為輸入以是否產(chǎn)生光影為輸出的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型、對氣象參數(shù)是 否產(chǎn)生光影進行分類的聚類數(shù)學模型等。
[0028] 具體實施時，可以風電場的光照強度、溫度、濕度和大氣壓強作為輸入層元素，以 是否產(chǎn)生光影為輸出層元素，選取合適的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，通過大量的歷史數(shù)據(jù)訓練，建立具 有光影識別能力的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)識別模型。
[0029] 具體實施時，可將光影產(chǎn)生的判別歸結(jié)為聚類問題，歷史訓練樣本{x(1)…x(m)}，每 個X (i)eS，其中：
[0030] X⑴=(1⑴，T⑴，h⑴，p⑴），S= {0,1 I若產(chǎn)生光影為1，不產(chǎn)生光影為0}，采用例如 K-means算法將樣本聚類成2個簇(cluster )，此時能夠建立具有光影識別能力的聚類數(shù)學 模型。
[0031] 進一步地，為了準確評估風電場光影閃變產(chǎn)生的不良影響范圍，以及是否對周邊 對象(包括建筑物、道路等)產(chǎn)生影響，圖1所示方法還可包括如下步驟:獲取風電場地理信 息（例如風電場內(nèi)機組排布、各機組經(jīng)煒度坐標及海拔高度）、風電場內(nèi)各風電機組的技術(shù) 參數(shù)(例如葉輪直徑、輪轂高度、切出風速、切入風速、機艙尺寸等）、對象的位置信息（例如 坐標及范圍）和風電場內(nèi)各風電機組的實時運行數(shù)據(jù)(例如各臺機組的葉輪轉(zhuǎn)速和實時偏 航位置）；根據(jù)風電場地理信息、風電場內(nèi)各風電機組的技術(shù)參數(shù)和對象的位置信息建立風 電場坐標系；當產(chǎn)生光影時，根據(jù)風電場內(nèi)風電機組的實時運行數(shù)據(jù)包括的偏航位置信息 和風電機組的技術(shù)參數(shù)計算風電場內(nèi)風電機組的實時光影影響范圍;根據(jù)風電場坐標系判 斷實時光影影響