CN101832230A - 强风下风力发电机组的控制方法 - Google Patents

强风下风力发电机组的控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明是有关于一种强风下风力发电机组的控制方法，包括以下步骤：A.监测发电机组状态，风机正常运行则执行步骤B，风机故障则停机；B.监测风速，风速大于最大运行风速则停机，风速小于或等于切出风速则执行步骤A，否则执行步骤C；C.缩减功率输出。本发明提供了一种安全的、高效的控制方式，在正常的风力发电机控制策略基础上，引入强风控制曲线这一概念，使得风力发电机组在大风速工况下降低风载荷影响的同时仍正常运行、并网发电，在保证风机安全性的前提下提高了可利用率和发电量，同时取消了再启动风速这一参数，避免了多余的启停过程，延长了风机的使用寿命。

Description

强风下风力发电机组的控制方法
技术领域
本发明涉及风力发电机组控制系统领域，特别是涉及一种强风下风力发电机组的控制方法。
背景技术
风力发电机组控制系统研究的热点主要在于控制策略的开发，模糊控制、自适应控制等主要针对风力发电机组正常运行模式下控制的实现，很少涉及到强风工况下的运行模式。现有的强风工况运行模式为：当风速大于风机切出风速时，停机等待；当风速到达再启动风速时，启动风机。这种实现方式的缺陷在于，当正常风速在再启动风速和切出风速之间时，大的阵风会造成风机的长时间停机，降低了风机的可利用率和发电量，同时，较频繁的开停机会影响机组的使用寿命。
由此可见，上述现有的风力发电机组的控制方法，其方法与使用在强风工况下，显然仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。如何能创设一种在保证风机安全性的前提下，可避免长时间停机，并提高风力发电机组的可利用率和发电量的新的强风下风力发电机组的控制方法，实属当前业界极需改进的目标。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种强风下风力发电机组的控制方法，使其在保证风机安全性的前提下，可避免长时间停机，并提高风力发电机组的可利用率和发电量，从而克服现有控制方式的不足。
为解决上述技术问题，本发明一种强风下风力发电机组的控制方法，包括以下步骤：A.监测发电机组状态，风机正常运行则执行步骤B，风机故障则停机；B.监测风速，风速大于最大运行风速则停机，风速小于或等于切出风速则执行步骤A，否则执行步骤C；C.缩减功率输出。
作为本发明的一种改进，所述的缩减功率输出通过调节桨叶角度和/或降低发电机转速来实现。
所述的步骤C是按照强风控制曲线来具体控制功率输出。
采用这样的设计后，本发明提供了一种安全的、高效的控制方式，在正常的风力发电机控制策略基础上，引入强风控制曲线这一概念，使得风力发电机组在大风速工况下降低风载荷影响的同时仍正常运行、并网发电，在保证风机安全性的前提下提高了可利用率和发电量，同时取消了再启动风速这一参数，避免了多余的启停过程，延长了风机的使用寿命。
附图说明
上述仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，以下结合附图与具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
图1是本发明强风下风力发电机组的控制方法的流程示意图。
图2是本发明强风下风力发电机组的控制方法的强风控制功率曲线图。
具体实施方式
请参阅图1所示，本发明在传统风力发电机组控制方法的待机状态、开机过程、发电过程和停机过程的基础上，增加了在强风工况下风力发电机组的控制过程，其主要包括以下A-C三个步骤。
步骤A.监测发电机组状态，风机正常运行则执行步骤B，风机故障则停机。
步骤B.监测风速：当风速大于最大运行风速，例如大于30m/s时，则停机；当风速小于或等于切出风速，例如小于或等于25m/s时，则执行步骤A，返回正常运行状态；否则执行步骤C。其中，最大风速和切出风速根据不同风力发电机组的实际载荷计算得到。
步骤C.通过变桨系统调节桨叶角度，减少受风面积以降低风载荷的影响，降低发电机转速，缩减功率输出，通过降低发电量，以确保风机的安全运行。
请配合参阅图2所示，实现本发明控制方法的强风控制曲线，是结合变桨角度和风机转子转速综合考虑整机载荷状况以获取的最佳曲线形式，以此来指导步骤C的控制程度，可有效避免风机的能量损失，提高工作效率。该曲线是基于风力发电机组安全要求，载荷分析和现有控制系统存在的缺陷提出的，其实现步骤如下：首先计算风力发电机组在切出风速(例如25m/s)时各种极端工况下的载荷满足设计安全要求；然后通过增加风速直至最大运行风速(例如30m/s)，逐步分析在不同的变桨角度和较低转速工况下整个机组的各种极端载荷，在满足设计安全要求下从其中得到最佳效率点；最后通过这些最佳效率点即可拟合得出强风控制曲线。
本发明强风下风力发电机组的控制方法，对于风力发电机组大风速运行工况下，在正常的功率曲线基础上，引入了强风控制曲线，当风速超过切出风速时，通过降低风机出力来减少风载荷的影响；当风速低于切出风速时，快速返回正常发电状态。本发明通过强风控制曲线的控制方式，避免了在大风速工况下传统的风机切入、切出控制方式引起的启停过程，在保证风机安全性的前提下提高了风机的可利用率和发电量，增强了风机的使用寿命。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，本领域技术人员利用上述揭示的技术内容做出些许简单修改、等同变化或修饰，均落在本发明的保护范围内。

Claims (3)

1.一种强风下风力发电机组的控制方法，其特征在于包括以下步骤：
A.监测发电机组状态，风机正常运行则执行步骤B，风机故障则停机；
B.监测风速，风速大于最大运行风速则停机，风速小于或等于切出风速则执行步骤A，否则执行步骤C；
C.缩减功率输出。
2.根据权利要求1所述的强风下风力发电机组的控制方法，其特征在于所述的缩减功率输出通过调节桨叶角度和/或降低发电机转速来实现。
3.根据权利要求1所述的强风下风力发电机组的控制方法，其特征在于所述的步骤C是按照强风控制曲线来具体控制功率输出。
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