CN103321840A - 一种风力发电场抗台风控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种风力发电场抗台风控制方法，其根据风速的级别进行不同的偏航供电来执行偏航动作，有效应对台风来临问题，在A≤风速V<C且F≤H时，沿着风向用后备电源逐台对风机进行供电以执行偏航动作，本执行过程可使用相对小容量的后备电源就能实现，这样的控制方式降低了要采用大容量后备电源的建设投资成本，而当A≤风速V<C且F≥H时，沿着风向对风机进行分组，这样的偏航供电方式所采用的后备电源其输出功率也不需要设计为一次就能提供风场中所有风机同时执行偏航所需的动力，其后备电源输出功率只需能满足风机数最多的那分组所需功率就可以实现本控制过程，这样能有效降低后备电源的容量设置，减小建设投资成本。

Description

一种风力发电场抗台风控制方法

[技术领域]

本发明涉及一种风力发电场抗台风控制方法。

[背景技术]

安装兆瓦级风力发电机的台风频发地区，在台风来临时，高压电网输电会出现故障或人为断电情况，从而导致风机停止在原来状态无法偏航动作。由于台风的运行轨迹不规则，风速和风向会实时变化，需要风力发电机根据当前风速和风向实时跟踪风向。

部分风力发电场在设计初期没有设计后备电源或采用大容量的后备电源方案供电，例如大容量高价格的铅酸电池组、柴油发电机等。当高压电网断电后，采用后备电源输电，保证风力发电机实时跟踪风向的变化，保证风力发电机在安全的偏航位置，但由于整个风力发电场所有风力发电机同时偏航的用电量非常高，造成建设的投资成本过高，同时后备电源的维护成本也非常高，导致投资失效或回报率低等不良情况。

因此，有必要解决上述问题。

[发明内容]

本发明克服了上述技术的不足，提供了一种风力发电场抗台风控制方法，其通过实时检测风速V、风向和风向变化速度F并与设定值进行比较来进行抗台风控制，根据设定进行不同的偏航供电方式及供电顺序来有效应对台风来临问题。

为实现上述目的，本发明采用了下列技术方案：

一种风力发电场抗台风控制方法，包括有如下步骤：

步骤一、设置风速V的2个对比参数A、C，其中A<C，设置风向变化速度F的对比参数H；

步骤二、实时检测风速V、风向和风向变化速度F，若风速V<A，则继续检测，否则当V≥A时，控制各风机顺桨、停机并执行以下步骤；

步骤三、若A≤风速V<C且F<H时，沿着风向用后备电源逐台对风机进行供电以执行偏航动作；

步骤四、若A≤风速V<C且F≥H时，沿着风向对风机进行分组，所述风机组数小于风机个数，然后用后备电源沿着风向对风机进行逐组供电以执行偏航动作；

步骤五、若风速V≥C，停止偏航。

所述偏航动作为转动风机使其面向风来临的方向，所述顺桨动作为调整风机桨叶角度使其尽量与风向平行。

所述后备电源采用电能-化学能转换装置进行能量补充。

所述风速V、风向和风向变化速度F通过设置在风力发电场外围的4个方位安装的测风塔来检测或通过风机上设置的传感器装置来检测。

本发明的有益效果是：

1、根据风速的级别进行不同的偏航供电来执行偏航动作，有效应对台风来临问题，在A≤风速V<C且F≤H时，沿着风向用后备电源逐台对风机进行供电以执行偏航动作，由于这种情况下，台风变化相对比较缓慢，系统拥有充足的反应时间，不需要对整个风力发电场所有风机进行同时的偏航供电输出，也不会出现输出功率不够而不能执行偏航的问题发生，通过实时检测风速V、风向和风向变化速度F，可以不断的进行调整，本执行过程可使用相对小容量的后备电源就能实现，这样的控制方式降低了要采用大容量后备电源的建设投资成本。

2、当A≤风速V<C且F≥H时，沿着风向对风机进行分组，所述风机组数小于风机个数，然后用后备电源沿着风向对风机进行逐组供电以执行偏航动作，这样的偏航供电方式所采用的后备电源其输出功率也不需要设计为一次就能提供风场中所有风机同时执行偏航所需的动力，其后备电源输出功率只需能满足风机数最多的那分组所需功率就可以实现本控制过程，这样能有效降低后备电源的容量设置，减小建设投资成本。

3、使用后备电源，在高压电网故障或人为断电时，提高风力发电场每台风力发电机系统偏航可靠性，从而提高机组的安全性。

4、后备电源采用电能-化学能转换装置进行及时的能量补充，可以避免在需要时无电可用。

[附图说明]

图1是本发明的流程示意图。

图2是本发明沿着风向对风机进行按组供电的一个示意图。

图3是本发明沿着风向对风机进行逐台供电的一个示意图。

图4是本发明的电能-化学能转换装置连接示意图。

[具体实施方式]

下面结合附图与本发明的实施方式作进一步详细的描述：

如图1所示，一种风力发电场抗台风控制方法，包括有如下步骤：

101、设置风速V的2个对比参数A、C，其中A<C，设置风向变化速度F的对比参数H；

102、实时检测风速V和风向数值F；

103、判断风速V是否小于A，是则返回步骤102，否则执行步骤104；

104、控制各风机顺桨、停机并执行步骤105；

105、判断风速V是否小于C，是则执行步骤106，否则执行步骤109；

106、判断风向变化速度F是否小于D，是则执行步骤107，否则执行步骤108；

107、沿着风向用后备电源逐台对风机进行供电以执行偏航动作；

108、风向变化速度F≥H，沿着风向对风机进行分组，所述风机组数小于风机个数，然后用后备电源沿着风向对风机进行逐组供电以执行偏航动作；

109、风速V≥C，停止偏航。

如上所述，所述偏航动作为转动风机使其面向台风来临的方向以使风机受力稳定，减少台风对风机的打击力。

所述顺桨动作为调整风机桨叶角度使其尽量与风向平行，让风机的叶轮停止旋转，机组处于安全状态。

如上所述，通过风速的级别进行不同的偏航供电来执行偏航动作，有效应对台风来临问题，在A≤风速V<C且F≤H时，沿着风向用后备电源逐台对风机进行供电以执行偏航动作，由于这种情况下，台风变化相对比较缓慢，系统拥有充足的反应时间，不需要对整个风力发电场所有风机进行同时的偏航供电输出，也不会出现输出功率不够而不能执行偏航的问题发生，通过实时检测风速V、风向和风向变化速度F，不断的进行调整，本执行过程可使用相对小容量的后备电源就能实现，这样的控制方式降低了要采用大容量后备电源的建设投资成本。

而当A≤风速V<C且F≥H时，沿着风向对风机进行分组，所述风机组数小于风机个数，然后用后备电源沿着风向对风机进行逐组偏航供电以执行偏航动作，这样的供电方式所采用的后备电源其输出功率也不需要设计为一次就能提供风场中所有风机同时执行偏航所需的动力，其后备电源输出功率只需能满足风机数最多的那分组所需功率就可以实现本控制过程，这样能有效降低后备电源的容量设置，减小建设投资成本。

在本发明中，所述风速V、风向和风向变化速度F通过设置在风力发电场外围的4个方位安装的测风塔来检测。在现有技术中，要检测风场上风的各个参数的方法可以有多种，比如直接在风机上设置的传感器装置来检测，其不影响本发明的逻辑控制方法，因此，其不作为对本发明保护范围的限定。

如图2、3所示为本案分组及供电顺序的具体实施例示意图，图中每个序号位置表示为一台风机，如图2所示，若风从测风塔A与测风塔B夹角方向吹来，根据风向和各风机位置关系预测台风到达各风机的先后顺序来进行风机的先后分组排序，如此分组可以满足一组一组对风机进行供电以进行偏航动作；如图3所示，通过台风到达风机的先后顺序进行再次排序而确定偏航供电顺序，台风从偏向测风塔2的方向依次接近风机1、风机2、风机3、风机4......风机16，如此排序可以满足对风机进行逐台供电以行偏航动作。

如上所述，由于实际中风机位置多种多样，用户可以结合风向和风机间相互位置关系，根据就近原则进行分组和排序，以便于应对上述的分组供电控制方式。

如图4所示，如上所述的后备电源采用电能-化学能转换装置进行能量的自维护补充，风机在正常的风力发电工作时，电能-化学能转换装置将一部分电能转换为化学能进行存储；当台风来临时，可以将已经存储的化学能转换为电能及时补充给后备电源使用。

实际中，用户可根据风机的性能来决定何时需要停机避让台风，一般风速在20m/s至50m/s之间时，可对风机进行一定的抗台风控制，即A与C设置在20m/s至50m/s之间，而风向变化速度F的设置值用来决定后备电源是逐台对风机进行供电以执行偏航动作，还是逐组供电以执行偏航动作。

实施例1，以A=20m/s、C=35m/s、F=8度/s作为例子进行本控制方法的详细说明。

如上所述，当风速在20m/s以下时，都不需要进行抗台风控制，不需要顺桨和停机。

若台风来临时，检测到风速V=30m/s，则顺桨、停机并执行本控制方法，当实际检测到风向变化速度F少于8度/s，即风向变化缓慢，执行步骤107，结合图3所示风的来临方向，顺次向编号为1、2、3、4、5......16的风机进行供电以执行偏航动作；当检测到风向变化速度F大于8度/s，即风向变化急速，执行步骤108，结合图2所示，顺次一组一组的向组号为1、2、3、4......7的风机进行供电以执行偏航动作。

实施例2，以A=25m/s、C=35m/s、F=10度/s作为例子进行本控制方法的详细说明。

如上所述，当风速在25m/s以下时，都不需要进行抗台风控制，不需要顺桨和停机。

当台风来临，检测到风速V=30m/s时，则顺桨、停机并执行本控制方法，当实际检测到风向变化速度F少于10度/s，即风向变化缓慢，执行步骤107，结合图3所示风的来临方向，顺次向编号为1、2、3、4、5......16的风机进行供电以执行偏航动作；当检测到风向变化速度F大于10度/s，即风向变化急速，执行步骤108，结合图2所示，顺次一组一组的向组号为1、2、3、4......7的风机进行供电以执行偏航动作。

实施例3，以A=30m/s、C=50m/s、F=15度/s作为例子进行本控制方法的详细说明。

如上所述，当风速在30m/s以下时，都不需要进行抗台风控制，不需要顺桨和停机。

当台风来临，检测到风速V在30m/s与50m/s之间时，则顺桨、停机并执行本控制方法，当实际检测到风向变化速度F少于15度/s，即风向变化缓慢，可执行步骤107，结合图3所示风的来临方向，顺次向编号为1、2、3、4、5......16的风机进行供电以执行偏航动作；当检测到风向变化速度F大于15度/s，即风向变化急速，执行步骤108，结合图2所示，顺次一组一组的向组号为1、2、3、4......7的风机进行供电以执行偏航动作。

如上所述，实际中，用户可根据风机本身的性能来设置其对比参数，风机性能越好及结构比较坚固的，可以提高对比参数A、C的设置值，可延长发电时间。本发明还可以根据实际情况进行更好的参数大小设置，以达到更好的控制效果。

如上所述，本案保护的是一种风力发电场抗台风控制方法，实时检测风速V、风向和风向变化速度F，然后把检测结果与设定值进行对比来采用相应的供电方式以执行偏航动作，有效应对台风来临问题，同时本发明有效减小了投资成本。一切与本案构思相同或相近的技术方案都应示为落入本案的保护范围内。

Claims (5)

1.一种风力发电场抗台风控制方法，其特征在于包括有如下步骤：

步骤一、设置风速V的2个对比参数A、C，其中A<C，设置风向变化速度F的对比参数H；

步骤二、实时检测风速V、风向和风向变化速度F，若风速V<A，则继续检测，否则当V≥A时，控制各风机顺桨、停机并执行以下步骤；

步骤三、若A≤风速V<C且F<H时，沿着风向用后备电源逐台对风机进行供电以执行偏航动作；

步骤四、若A≤风速V<C且F≥H时，沿着风向对风机进行分组，所述风机组数小于风机个数，然后用后备电源沿着风向对风机进行逐组供电以执行偏航动作；

步骤五、若风速V≥C，停止偏航。

2.根据权利要求1所述的一种风力发电场抗台风控制方法，其特征在于所述偏航动作为转动风机使其面向风来临的方向，所述顺桨动作为调整风机桨叶角度使其尽量与风向平行。

3.根据权利要求1或2所述的一种风力发电场抗台风控制方法，其特征在于所述后备电源采用电能-化学能转换装置进行能量补充。

4.根据权利要求3任意一项所述的一种风力发电场抗台风控制方法，其特征在于所述风速V、风向和风向变化速度F通过设置在风力发电场外围的4个方位安装的测风塔来检测。

5.根据权利要求3任意一项所述的一种风力发电场抗台风控制方法，其特征在于所述风速V、风向和风向变化速度F通过风机上设置的传感器装置来检测。

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