CN104564529A - 风力发电机组的输出功率补偿方法、装置和系统 - Google Patents

风力发电机组的输出功率补偿方法、装置和系统 Download PDF

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Abstract

本发明实施例提供一种风力发电机组的输出功率补偿方法、装置和系统，方法包括：获取风力发电机组在各周期内所处环境的第一环境温度平均值；采集风力发电机组在各周期的结束时刻对应的机组输出功率；若当前周期内第一环境温度平均值和上一周期内第一环境温度平均值均大于预设的温度阈值，则根据当前周期内与其上一周期内第一环境温度平均值之间的差值对当前周期的结束时刻采集的机组输出功率进行功率补偿，以确保机组输出功率稳定；所述温度阈值为风力发电机组在满发状态下其上网功率等于额定功率时对应的环境温度值。本发明的技术方案实现了在夏季对运行中的风机进行输出功率补偿，进而提高了机组的发电量。

Description

风力发电机组的输出功率补偿方法、装置和系统
技术领域
本发明涉及风电技术领域，尤其涉及一种风力发电机组的输出功率补偿方法、装置和系统。
背景技术
随着风力发电机组(简称“机组”)装机容量的不断提高，行业对机组的性能要求也越来越高。在机组功率满发转速下的转速转矩控制策略中，涉及一个跟踪最大风能利用捕获的增益值，该增益值与实际风能资源情况越吻合，机组的控制策略就能更加准确的捕获风能，提高机组的发电量。如果该增益值与实际发生了偏离，则会影响控制策略的效果，影响机组捕获风能，从而影响机组发电量。在与该增益值密切相关的参数中，有的与机组自身的特性密切相关，比如叶尖速比和风能利用系数等，也有与风资源密切相关的参数，如空气密度等。叶尖速比和风能利用系数等参数随着机组设计的完成而固定，难以进行设计和控制上的修改，而空气密度随着风电场地理位置的不同而各有区别。
现在的控制策略中，往往采用年平均空气密度，或者采取年平均气温经过计算得到年平均空气密度，然后利用这个年平均空气密度计算转速转矩控制策略中的增益值。由于空气密度受季节和温度影响较大，显然用这种方法计算出来的增益值总是与实际值有较大的偏差，同时该方法未能考虑不同机组个体在不同的地形条件下，不同季节下自身功率输出和消耗的不同，所导致的各增益值存在的个性化差别。
发明内容
本发明的实施例提供一种风力发电机组的输出功率补偿方法、装置和系统，以实现对运行中的风机进行输出功率补偿，确保机组输出功率稳定。
为达到上述目的，本发明的实施例提供了一种风力发电机组的输出功率补偿方法，包括：
获取风力发电机组在各周期内所处环境的第一环境温度平均值；
采集所述风力发电机组在各周期的结束时刻对应的机组输出功率；
若当前周期内所述第一环境温度平均值和上一周期内所述第一环境温度平均值均大于预设的温度阈值，则根据当前周期内与其上一周期内所述第一环境温度平均值之间的差值对所述当前周期的结束时刻采集的所述机组输出功率进行功率补偿，以确保所述机组输出功率稳定；所述温度阈值为所述风力发电机组在满发状态下其上网功率等于额定功率时对应的环境温度值。
本发明的实施例还提供了一种风力发电机组的输出功率补偿装置，包括：
第一获取模块，用于获取风力发电机组在各周期内所处环境的第一环境温度平均值；
第一采集模块，用于采集所述风力发电机组在各周期的结束时刻对应的机组输出功率；
补偿模块，用于若当前周期内所述第一环境温度平均值和上一周期内所述第一环境温度平均值均大于预设的温度阈值，则根据当前周期内与其上一周期内所述第一环境温度平均值之间的差值对所述当前周期的结束时刻采集的所述机组输出功率进行功率补偿，以确保所述机组输出功率稳定；所述温度阈值为所述风力发电机组在满发状态下其上网功率等于额定功率时对应的环境温度值。
本发明的实施例提还供了一种风力发电机组的输出功率补偿系统，包括：集群控制器和设置在各所述风力发电机组上的单机控制器；
所述单机控制器，包括：
单机获取模块，用于获取风力发电机组在各周期内所处环境的第一环境温度平均值；
单机采集模块，用于采集所述风力发电机组在各周期的结束时刻对应的机组输出功率；
单机补偿模块，用于接受所述集群控制器的控制对所述当前周期的结束时刻采集的所述机组输出功率进行功率补偿；
所述集群控制器，包括：
集群获取模块，用于从各所述单机控制器上获取其所在风力发电机组在各周期内所处环境的第一环境温度平均值；
集群采集模块，用于从各所述单机控制器上采集所述风力发电机组在各周期的结束时刻对应的机组输出功率；
集群补偿模块，用于若当前周期内各所述风力发电机组对应的所述第一环境温度平均值和上一周期内所述第一环境温度平均值均大于相应所述风力发电机组对应的预设的温度阈值，则根据各所述风力发电机组当前周期内与其上一周期内所述第一环境温度平均值之间的差值控制相应所述单机控制器对所述当前周期的结束时刻采集的所述机组输出功率进行功率补偿，以确保各所述机组输出功率稳定；所述温度阈值为所述风力发电机组在满发状态下其上网功率等于额定功率时对应的环境温度值。
本发明实施例提供的风力发电机组的输出功率补偿方法、装置和系统，通过采集风力发电机组在各周期内所处环境的第一环境温度平均值；若当前周期内第一环境温度平均值和上一周期内第一环境温度平均值均大于预设的温度阈值，则根据当前周期内与其上一周期内第一环境温度平均值之间的差值对当前周期的结束时刻采集的机组输出功率进行功率补偿，以确保机组输出功率稳定，从而稳定机组的发电量。
附图说明
图1为本发明提供的风力发电机组的输出功率补偿方法一个实施例的方法流程图；
图2a为本发明提供的图1所示实施例中温度阈值的获取方法流程图；
图2b为本发明实施例提供的满发状态下平均自身消耗功率的全年变化曲线示意图；
图2c为本发明实施例提供的满发状态下平均机组输出功率的全年变化曲线示意图；
图2d为本发明实施例提供的第二环境温度平均值的全年变化曲线示意图；
图3为本发明提供的风力发电机组的输出功率补偿方法另一个实施例的方法流程图；
图4a为本发明提供的风力发电机组的输出功率补偿装置一个实施例的结构示意图；
图4b为本发明提供的风力发电机组的输出功率补偿装置另一个实施例的结构示意图；
图4c为本发明提供的风力发电机组的输出功率补偿装置又一个实施例的结构示意图；
图5a为本发明提供的风力发电机组的输出功率补偿系统一个实施例的结构示意图；
图5b为本发明提供的风力发电机组的输出功率补偿系统中单机控制器的结构示意图；
图5c为本发明提供的风力发电机组的输出功率补偿系统中集群控制器的结构示意图。
附图标号说明
41-第一获取模块；42-第一采集模块；43-补偿模块、431-第三处理单元、432-补偿单元；44-第二获取模块、441-采集单元、442-第一处理单元、443-第二处理单元；45-第一处理模块；46-第二处理模块；47-提取模块；48-第三处理模块；49-确定模块；50-第四处理模块；51-风力发电机组；52-单机控制器、521-单机获取模块、522-单机采集模块、523-单机补偿模块；53-集群控制器、531-集群获取模块、532-集群采集模块、533-集群补偿模块。
具体实施方式
本发明的实施例引入温度阈值，并结合利用风力发电机组的输出功率随环境温度的变化情况，对机组的机组输出功率进行功率补偿，以确保机组输出功率稳定。本发明实施例的技术方案可以适用于各种风力发电机组。
实施例一
图1为本发明提供的风力发电机组的输出功率补偿方法一个实施例的方法流程图，该方法的执行主体可以为机组中的输出功率补偿系统，或是集成在该系统中的补偿装置或模块。如图1所示，该风力发电机组的输出功率补偿方法具体包括：
S101，获取风力发电机组在各周期内所处环境的第一环境温度平均值。
其中，在上述各周期内可以平均设置至少一个采样时刻点，在每个采样时刻点到来时通过温度测量装置测量风力发电机组所处环境的温度作为第一环境温度，并通过测量得到的所有第一环境温度来通过如加权平均或代数平均的方法计算得到各周期内对应的第一环境温度平均值。
S102，采集风力发电机组在各周期的结束时刻对应的机组输出功率。
机组输出功率为单位时间内将叶片吸收的风能转化为电能的大小，该输出功率受叶片的风能利用系数和机组机械传动效率影响。在实际应用场景中，机组输出功率扣除自身消耗率后为上网功率，即输送到电网上的功率。这三种功率之间存在如下关系：
机组输出功率-自身消耗功率＝上网功率
当上网功率大于或等于机组自身的额定功率时，则机组以该额定功率向外加电网进行供电；当上网功率小于机组自身的额定功率时，则机组以该上网功率向外加电网进行供电。
在实际应用场景中，机组的自身消耗功率为机组自身的电气部件正常工作所消耗的功率，其大小与机组内各电气部件的工作状态相关；机组输出功率除了与机组自身的电气部件相关外，还与环境温度有着密切的关系，且环境温度对其的影响更为明显。原因在于，当环境温度升高时，空气密度减小，使得在相同风速下机组的输出功率下降。同时，当环境温度升高时，机组需要消耗较多的能量用于散热，从而导致机组自身消耗功率升高。机组输出功率下降以及自身消耗功率升高都会导致机组的上网功率下降，而机组的自身消耗功率的升高也可以变相的等价为机组输出功率下降。
由此获悉，如果找到一个机组其机组输出功率随环境温度的变化规则，则可以根据环境温度的变化对机组输出功率进行功率补偿，以确保机组输出功率稳定，进而稳定机组的上网功率，从而稳定机组对外网的发电量。
S103，若当前周期内第一环境温度平均值和上一周期内第一环境温度平均值均大于预设的温度阈值，则根据当前周期内与其上一周期内第一环境温度平均值之间的差值对当前周期的结束时刻采集的机组输出功率进行功率补偿，以确保机组输出功率稳定；所述温度阈值为风力发电机组在满发状态下其上网功率等于额定功率时对应的环境温度值。
在实际应用场景中，机组的实际机组输出功率是随着环境温度的上升而下降的。这意味着在温度较低的冬季，机组输出功率会比较大，扣除机组本身的平均自身消耗功率，冬季机组的上网功率依然会高于机组的额定功率，这使得机组能够以额定功率向外加电网进行供电。而在夏季特别是温度很高的情况下，机组输出功率会比较小，扣除机组本身的平均自身消耗功率，夏季机组的上网功率很可能会低于机组的额定功率，机组只能以实际上网功率向外加电网进行供电，这使得机组的整体发电量降低。机组在满发状态下，从冬季到夏季过渡的连续升温过程中或者从夏季到冬季过渡的连续降温过程中，必然存在一个特定的温度点，在这个温度点上，机组的机组输出功率减去平均自身消耗功率刚好等于机组的额定功率，本实施例中将这个温度点值记为温度阈值。
在机组运行于满发状态下，且当环境温度高于上述温度阈值时，表征当前机组输出功率较低，可能无法满足机组以额定功率向外加电网进行供电。因此，为了尽可能使机组在满发状态下的机组输出功率能够满足机组以额定功率对外加电网进行供电，本实施例以上述温度阈值作为基准点，若当前周期内上述第一环境温度平均值和上一周期内第一环境温度平均值均大于该温度阈值，则根据当前周期内与其上一周期内第一环境温度平均值之间的差值对当前周期的结束时刻采集的机组输出功率进行功率补偿，以确保机组输出功率稳定。
例如，若当前周期内上述第一环境温度平均值和上一周期内第一环境温度平均值均大于该温度阈值，且两个第一环境温度平均值的差值较小，则对应补偿的功率的绝对值则较小；反之，对应补偿的功率的绝对值则较大。若当前周期内上述第一环境温度平均值和上一周期内第一环境温度平均值均大于该温度阈值，且当前周期内上述第一环境温度平均值大于上一周期内第一环境温度平均值，则对应补偿的功率为正值；反之，对应补偿的功率为负值，从而确保机组输出功率稳定。
在机组运行于非满发状态下，上述利用温度阈值判断并补偿机组输出功率的方案也同样适用，原因在于，机组对应的机组输出功率随着环境温度的增加而减小的规律在机组运行于任何状态下都适用。因此，本实施例中，在对机组的机组输出功率进行补偿时，被补偿的机组输出功率为机组各运行状态(满发状态或非满发状态)下的机组输出功率。
本实施例中,功率补偿的具体方式可以通过扭矩补偿来完成,即将所补偿的具体功率值折算为机组额外扭矩输出，从而提高机组输出功率。根据机组的扭矩控制原理，在机组达到额定转速及达到额定功率段时，还需要将机组的最大扭矩和设定扭矩同步进行补偿。本实施例中对具体功率补偿采用的方式不作限定。
本发明实施例提供的风力发电机组的输出功率补偿方法，通过获取风力发电机组在各周期内所处环境的第一环境温度平均值；采集风力发电机组在各周期的结束时刻对应的机组输出功率；若当前周期内第一环境温度平均值和上一周期内第一环境温度平均值均大于预设的温度阈值，则根据当前周期内与其上一周期内第一环境温度平均值之间的差值对当前周期的结束时刻采集的机组输出功率进行功率补偿，以确保机组输出功率稳定；所述温度阈值为风力发电机组在满发状态下其上网功率等于额定功率时对应的环境温度值。本实施例所示风力发电机组的输出功率补偿方法，通过引入温度阈值，给出了是否进行功率补偿的判定条件，避免了不必要的功率补偿所带来的能量损耗，从而稳定机组的发电量。
实施例二
图2a为本发明提供的图1所示实施例中温度阈值的获取方法流程图。如图2a所示，该温度阈值的获取方法具体包括：
S201，获取风力发电机组在满发状态下全年各月份的平均机组输出功率和平均上网功率。
在实际应用场景中，环境风速对机组输出功率的影响较大，间接的也影响到上网功率，因此在获取风力发电机组在满发状态下全年各月份的平均机组输出功率和平均上网功率时，应考虑到不同环境风速的影响比重和作用。
具体地，本实施例给出了步骤S201的一种具体实现方式，包括步骤(步骤1～步骤3)如下：
步骤1：采集全年中各采样时刻对应的风力发电机组的机组输出功率、上网功率和环境风速值；
上述三种采集的数据可以机组运行的历史数据作为采集样本。在具体采集过程中可以全年中的所有运行瞬时数据(瞬时时间可以为20ms，1s或7s)作为样本点，每个样本点对应一个采样时刻。本实施例中采用7s运行瞬时数据来对应一个采样时刻。在各采样时刻点，对机组的运行的历史数据进行采集，获取该采样时刻对应的风力发电机组的机组输出功率、上网功率和环境风速值。
步骤2：将全年中各采样时刻采集的风力发电机组在满发状态下的机组输出功率、上网功率和环境风速值按月份进行统计，分别计算各月份机组输出功率、上网功率在不同环境风速段下对应的平均值。
在对数据进行统计之前，可以先对数据进行筛选，以保证最终结果的有效性，如剔除机组限功率运行下的数据、小风速数据(环境风速低于2m/s时对应的数据)。
为了在后续步骤中利用上网功率等于额定功率来确定温度阈值，本步骤中还要提取机组在满发状态下的数据作为后续待处理的数据。
在数据处理过程中，可将各采样时刻采集的数据先按环境风速进行分仓处理，每个仓对应一个固定的环境风速段，例如环境风速在4.75m/s～5.25m/s之间时对应的环境风速段为5m/s；然后将上述提取的机组在满发状态下的机组输出功率、上网功率和环境风速值按月份进行统计，分别计算各月份机组输出功率、上网功率在不同环境风速段下对应的平均值。例如，可将各月份对应的机组输出功率、上网功率在不同环境风速段内的代数平均值作为其在相应风速段内对应的平均值。
步骤3：根据各月份机组输出功率、上网功率在不同环境风速段下对应的平均值，获取风力发电机组在全年各月份的平均机组输出功率和平均上网功率。
例如，可将各月份对应的机组输出功率、上网功率在各环境风速段内的平均值的代数平均值或加权平均值作为机组在满发状态下各月份相应的平均机组输出功率或平均上网功率。本实施例中对获取机组在满发状态下各月份相应的平均机组输出功率或平均上网功率所采用的具体方法不作限定。
S202，根据风力发电机组在满发状态下全年各月份的平均机组输出功率和平均上网功率，计算风力发电机组在全年各月份的平均自身消耗功率，并通过曲线拟合构建满发状态下平均自身消耗功率的全年变化曲线。
例如，可将风力发电机组在满发状态下全年各月份的平均机组输出功率和平均上网功率的差值作为各月份的平均自身消耗功率。将获取的各月份的平均自身消耗功率通过曲线拟合在二维坐标系下形成满发状态下平均自身消耗功率的全年变化曲线。图2b为本实施例提供的满发状态(额定功率为1500KW)下平均自身消耗功率的全年变化曲线示意图。如图2b所示，横坐标为时间，纵坐标为满发状态下的平均自身消耗功率。
S203，将风力发电机组在满发状态下全年各月份的平均机组输出功率通过曲线拟合构建满发状态下平均机组输出功率的全年变化曲线。
图2c为本实施例提供的满发状态下(额定功率为1500KW)平均机组输出功率的全年变化曲线示意图。如图2c所示，横坐标为时间，纵坐标为满发状态下的平均机组输出功率。
S204，提取平均机组输出功率的全年变化曲线对应减去平均自身消耗功率的全年变化曲线得到的差值等于额定功率的时间点作为特定时间点。
例如，将图2c中的曲线值对应减去图2b中的曲线值，得到的差值等于1500KW(额定功率)时对应的时间点确定为上述特定时间点。如在图2d所示曲线图中，该特定时间点出现在A和B两点。
S205，获取风力发电机组在全年各月份所处环境的第二环境温度平均值，并通过曲线拟合构建第二环境温度平均值的全年变化曲线。
图2d为本实施例提供的第二环境温度平均值的全年变化曲线示意图。如图2d所示，横坐标为时间，纵坐标为机组所处环境的第二环境温度平均值。
S206，根据第二环境温度平均值的全年变化曲线中，特定时间点对应的第二环境温度平均值确定温度阈值。
例如，从图2d中可以看出，上述通过图2b和图2c确定的特定时间点(A点和B两点)在图中对应的第二环境温度平均值大约为13℃，因此，可将上述温度阈值设置为13℃。
本发明实施例提供的温度阈值的获取方法，通过构建机组的平均机组输出功率、平均自身消耗功率和第二环境温度平均值的全年变化曲线，利用前两种曲线确定机组的平均上网功率；利用平均上网功率等于额定功率锁定对应的特定时间点，并根据该特定时间点在第二环境温度平均值的全年变化曲线中锁定温度阈值，由此实现了确定温度阈值的一种具体方法，并使确定的温度阈值更具有参考性。
实施例三
图3为本发明提供的风力发电机组的输出功率补偿方法另一个实施例的方法流程图，该方法可视为图1所示实施例的一种具体实现方式。如图3所示，本实施例在图1所示方法实施例的基础上，对步骤103做了进一步的细化，即引入了变化率函数。具体地，结合图2a所示实施例的相关步骤，该变化率函数的具体获取方法为：
根据图2a所示实施例中获得的平均机组输出功率的全年变化曲线以及第二环境温度平均值的全年变化曲线，计算风力发电机组在满发状态下的机组输出功率随第二环境温度变化的变化率函数。例如，可以在图2c和图2d中以时间点为对应关系，选取有限个平均机组输出功率和第二环境温度平均值的数组，然后将这些数组在二维坐标系中进行直线拟合，形成的直线对应的函数形如y＝p*x+q，并将Δy＝p*Δx确定为上述变化率函数，其中，p、q为常数；x、Δx分别为第二环境温度平均值和其增量；y、Δy分别为平均机组输出功率和其增量。
在引入了变化率函数的基础上，图3所示的风力发电机组的输出功率补偿方法可具体包括如下步骤：
S301，获取风力发电机组在各周期内所处环境的第一环境温度平均值；
S302，采集风力发电机组在各周期的结束时刻对应的机组输出功率；
上述步骤S301～S302的具体执行过程可参见步骤S101～S102的相应内容。
S303，若当前周期内第一环境温度平均值和上一周期内第一环境温度平均值均大于预设的温度阈值，则将当前周期内与其上一周期内第一环境温度平均值之间的差值代入变化率函数中，以获取差值对应的机组输出功率增量。
例如，将将当前周期内与其上一周期内第一环境温度平均值之间的差值(即上一周期内第一环境温度平均值的增量)作为增量Δx代入上述变化率函数Δy＝p*Δx中，获取该差值对应的平均机组输出功率增量Δy作为上述机组输出功率增量。
S304，将机组输出功率增量作为功率补偿量对当前周期的结束时刻采集的机组输出功率进行功率补偿，以确保机组输出功率稳定；所述温度阈值为风力发电机组在满发状态下其上网功率等于额定功率时对应的环境温度值。
具体补偿方式及原理可参见步骤103中的相应内容，在此不作赘述。
上述步骤S303～S304可视为步骤103的细化方式。
本发明实施例提供的风力发电机组的输出功率补偿方法，在图1所示实施例的基础上，引入了变化率函数的概念，并通过将当前周期内与其上一周期内第一环境温度平均值之间的差值代入变化率函数中，来求解功率补偿的具体数值，使对机组输出功率的补偿更加精确化。同时，本实施例方案还可以引用图2a所述方法求解得到的温度阈值来对获得功率补偿量的过程进行进一步的修正优化。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
实施例四
图4a为本发明提供的风力发电机组的输出功率补偿装置一个实施例的结构示意图，可用于执行图1所示实施例的方法步骤，如图4a所示，该风力发电机组的输出功率补偿装置具体包括：第一获取模块41、第一采集模块42和补偿模块43，其中：
第一获取模块41，用于获取风力发电机组在各周期内所处环境的第一环境温度平均值；
第一采集模块42，用于采集风力发电机组在各周期的结束时刻对应的机组输出功率；
补偿模块43，用于若当前周期内第一环境温度平均值和上一周期内第一环境温度平均值均大于预设的温度阈值，则根据当前周期内与其上一周期内第一环境温度平均值之间的差值对当前周期的结束时刻采集的机组输出功率进行功率补偿，以确保机组输出功率稳定；所述温度阈值为风力发电机组在满发状态下其上网功率等于额定功率时对应的环境温度值。
进一步的，如图4b所示，在图4a所示实施例的基础上，上述风力发电机组的输出功率补偿装置还可以包括：
第二获取模块44，用于获取风力发电机组在满发状态下全年各月份的平均机组输出功率和平均上网功率；
第一处理模块45，用于根据风力发电机组在满发状态下全年各月份的平均机组输出功率和平均上网功率，计算风力发电机组在全年各月份的平均自身消耗功率，并通过曲线拟合构建满发状态下平均自身消耗功率的全年变化曲线；
第二处理模块46，用于将风力发电机组在满发状态下全年各月份的平均机组输出功率通过曲线拟合构建满发状态下平均机组输出功率的全年变化曲线；
提取模块47，用于提取平均机组输出功率的全年变化曲线对应减去平均自身消耗功率的全年变化曲线得到的差值等于额定功率的时间点作为特定时间点；
第三处理模块48，用于获取满发状态下风力发电机组在全年各月份所处环境的第二环境温度平均值，并通过曲线拟合构建满发状态下第二环境温度平均值的全年变化曲线；
确定模块49，用于根据第二环境温度平均值的全年变化曲线中，特定时间点对应的第二环境温度平均值确定温度阈值。
进一步的，上述第二获取模块44可以具体包括：
采集单元441，用于采集全年中各采样时刻对应的风力发电机组的机组输出功率、上网功率和环境风速值；
第一处理单元442，用于将全年中各采样时刻采集的风力发电机组在满发状态下的机组输出功率、上网功率和环境风速值按月份进行统计，分别计算各月份机组输出功率、上网功率在不同环境风速段下对应的平均值；
第二处理单元443，用于根据各月份机组输出功率、上网功率在不同环境风速段下对应的平均值，获取风力发电机组在满发状态下全年各月份的平均机组输出功率和平均上网功率。
上述图2a所示实施例的方法步骤可通过图4b所示的风力发电机组的输出功率补偿装置执行完成，在此对其步骤原理不作赘述。
进一步的，如图4c所示，在图4b所示实施例的基础上，上述风力发电机组的输出功率补偿装置还可以包括：
第四处理模块50，用于根据平均机组输出功率的全年变化曲线以及第二环境温度平均值的全年变化曲线，计算风力发电机组在满发状态下的机组输出功率随第二环境温度变化的变化率函数。
进一步的，在图4c所示实施例中，上述补偿模块43可以具体包括：
第三处理单元431，用于将当前周期内与其上一周期内第一环境温度平均值之间的差值代入变化率函数中，以获取差值对应的机组输出功率增量；
补偿单元432，用于将机组输出功率增量作为功率补偿量对当前周期的结束时刻采集的机组输出功率进行功率补偿。
上述图3所示实施例的方法步骤可通过图4c所示的风力发电机组的输出功率补偿装置执行完成，在此对其步骤原理不作赘述。
本发明实施例提供的风力发电机组的输出功率补偿装置，通过获取风力发电机组在各周期内所处环境的第一环境温度平均值；采集风力发电机组在各周期的结束时刻对应的机组输出功率；若当前周期内第一环境温度平均值和上一周期内第一环境温度平均值均大于预设的温度阈值，则根据当前周期内与其上一周期内第一环境温度平均值之间的差值对当前周期的结束时刻采集的机组输出功率进行功率补偿，以确保机组输出功率稳定；所述温度阈值为风力发电机组在满发状态下其上网功率等于额定功率时对应的环境温度值。本实施例所示风力发电机组的输出功率补偿方法，通过引入温度阈值，给出了是否进行功率补偿的判定条件，避免了不必要的功率补偿所带来的能量损耗，从而稳定机组的发电量。
进一步的，本方案还通过构建机组的平均机组输出功率、平均自身消耗功率和第二环境温度平均值的全年变化曲线，利用前两种曲线确定机组的平均上网功率；利用平均上网功率等于额定功率锁定对应的特定时间点，并根据该特定时间点在第二环境温度平均值的全年变化曲线中锁定温度阈值，由此实现了确定温度阈值的一种具体方法，并使确定的温度阈值更具有参考性。
进一步的，本方案还引入了变化率函数的概念，并通过将当前周期内与其上一周期内第一环境温度平均值之间的差值代入变化率函数中，来求解功率补偿的具体数值，使对机组输出功率的补偿更加精确化。
进一步的，如图5a、图5b和图5c所示，本实施例还提供了一种风力发电机组的输出功率补偿系统，包括：集群控制器53和设置在各风力发电机组51上的单机控制器52；其中：
单机控制器52，包括：
单机获取模块521，用于获取风力发电机组在各周期内所处环境的第一环境温度平均值；
单机采集模块522，用于采集风力发电机组在各周期的结束时刻对应的机组输出功率；
单机补偿模块523，用于接受所述集群控制器的控制对所述当前周期的结束时刻采集的所述机组输出功率进行功率补偿；
集群控制器53，包括：
集群获取模块531，用于从各单机控制器上获取其所在风力发电机组在各周期内所处环境的第一环境温度平均值；
集群采集模块532，用于从各单机控制器上采集风力发电机组在各周期的结束时刻对应的机组输出功率；
集群补偿模块533，用于若当前周期内各风力发电机组对应的第一环境温度平均值和上一周期内第一环境温度平均值均大于相应风力发电机组对应的预设的温度阈值，则根据各风力发电机组当前周期内与其上一周期内所述第一环境温度平均值之间的差值控制相应单机控制器对当前周期的结束时刻采集的机组输出功率进行功率补偿，以确保各机组输出功率稳定；所述温度阈值为风力发电机组在满发状态下其上网功率等于额定功率时对应的环境温度值。
其中，上述各单机控制器52可以具体为设置在风力发电机组51上的用于控制风力发电机组51运行的补偿系统；上述集群控制器53具体可以为应用于整个风电场，对风电场内各单机控制器52进行调节控制的主控系统。
进一步的，采用本实施例所示的风力发电机组的输出功率补偿系统可以实现如图1、图2a和图3所示实施例的方法步骤，在此对其步骤原理不作赘述。
本实施例提供的风力发电机组的输出功率补偿系统，可实现对一个风电场内的所有风力发电机组依据机组的个性化数据分别对其当前时刻的第一输出功率值进行功率补偿，进而提高了风电场内的群控操作性。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (11)

1.一种风力发电机组的输出功率补偿方法，其特征在于，包括：
获取风力发电机组在各周期内所处环境的第一环境温度平均值；
采集所述风力发电机组在各周期的结束时刻对应的机组输出功率；
若当前周期内所述第一环境温度平均值和上一周期内所述第一环境温度平均值均大于预设的温度阈值，则根据当前周期内与其上一周期内所述第一环境温度平均值之间的差值对所述当前周期的结束时刻采集的所述机组输出功率进行功率补偿，以确保所述机组输出功率稳定；所述温度阈值为所述风力发电机组在满发状态下其上网功率等于额定功率时对应的环境温度值。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
获取所述风力发电机组在满发状态下全年各月份的平均机组输出功率和平均上网功率；
根据所述风力发电机组在满发状态下全年各月份的平均机组输出功率和平均上网功率，计算所述风力发电机组在全年各月份的平均自身消耗功率，并通过曲线拟合构建满发状态下所述平均自身消耗功率的全年变化曲线；
将所述风力发电机组在满发状态下全年各月份的平均机组输出功率通过曲线拟合构建满发状态下所述平均机组输出功率的全年变化曲线；
提取所述平均机组输出功率的全年变化曲线对应减去所述平均自身消耗功率的全年变化曲线得到的差值等于额定功率的时间点作为特定时间点；
获取满发状态下所述风力发电机组在全年各月份所处环境的第二环境温度平均值，并通过曲线拟合构建满发状态下所述第二环境温度平均值的全年变化曲线；
根据所述第二环境温度平均值的全年变化曲线中，所述特定时间点对应的所述第二环境温度平均值确定所述温度阈值。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述获取所述风力发电机组在满发状态下全年各月份的平均机组输出功率和平均上网功率，包括：
采集全年中各采样时刻对应的所述风力发电机组的机组输出功率、上网功率和环境风速值；
将所述全年中各采样时刻采集的所述风力发电机组在满发状态下的机组输出功率、上网功率和环境风速值按月份进行统计，分别计算各月份所述机组输出功率、所述上网功率在不同环境风速段下对应的平均值；
根据所述各月份所述机组输出功率、所述上网功率在不同环境风速段下对应的平均值，获取所述风力发电机组在满发状态下全年各月份的平均机组输出功率和平均上网功率。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
根据所述平均机组输出功率的全年变化曲线以及所述第二环境温度平均值的全年变化曲线，计算所述风力发电机组在满发状态下的机组输出功率随所述第二环境温度变化的变化率函数。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据当前周期内与其上一周期内所述第一环境温度平均值之间的差值对所述当前周期的结束时刻采集的所述机组输出功率进行功率补偿，包括：
将所述当前周期内与其上一周期内所述第一环境温度平均值之间的差值代入所述变化率函数中，以获取所述差值对应的机组输出功率增量；
将所述机组输出功率增量作为功率补偿量对所述当前周期的结束时刻采集的所述机组输出功率进行功率补偿。
6.一种风力发电机组的输出功率补偿装置，其特征在于，包括：
第一获取模块，用于获取风力发电机组在各周期内所处环境的第一环境温度平均值；
第一采集模块，用于采集所述风力发电机组在各周期的结束时刻对应的机组输出功率；
补偿模块，用于若当前周期内所述第一环境温度平均值和上一周期内所述第一环境温度平均值均大于预设的温度阈值，则根据当前周期内与其上一周期内所述第一环境温度平均值之间的差值对所述当前周期的结束时刻采集的所述机组输出功率进行功率补偿，以确保所述机组输出功率稳定；所述温度阈值为所述风力发电机组在满发状态下其上网功率等于额定功率时对应的环境温度值。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，还包括：
第二获取模块，用于获取所述风力发电机组在满发状态下全年各月份的平均机组输出功率和平均上网功率；
第一处理模块，用于根据所述风力发电机组在满发状态下全年各月份的平均机组输出功率和平均上网功率，计算所述风力发电机组在全年各月份的平均自身消耗功率，并通过曲线拟合构建满发状态下所述平均自身消耗功率的全年变化曲线；
第二处理模块，用于将所述风力发电机组在满发状态下全年各月份的平均机组输出功率通过曲线拟合构建满发状态下所述平均机组输出功率的全年变化曲线；
提取模块，用于提取所述平均机组输出功率的全年变化曲线对应减去所述平均自身消耗功率的全年变化曲线得到的差值等于额定功率的时间点作为特定时间点；
第三处理模块，用于获取满发状态下所述风力发电机组在全年各月份所处环境的第二环境温度平均值，并通过曲线拟合构建满发状态下所述第二环境温度平均值的全年变化曲线；
确定模块，用于根据所述第二环境温度平均值的全年变化曲线中，所述特定时间点对应的所述第二环境温度平均值确定所述温度阈值。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述第二获取模块包括：
采集单元，用于采集全年中各采样时刻对应的所述风力发电机组的机组输出功率、上网功率和环境风速值；
第一处理单元，用于将所述全年中各采样时刻采集的所述风力发电机组在满发状态下的机组输出功率、上网功率和环境风速值按月份进行统计，分别计算各月份所述机组输出功率、所述上网功率在不同环境风速段下对应的平均值；
第二处理单元，用于根据所述各月份所述机组输出功率、所述上网功率在不同环境风速段下对应的平均值，获取所述风力发电机组在满发状态下全年各月份的平均机组输出功率和平均上网功率。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，还包括：
第四处理模块，用于根据所述平均机组输出功率的全年变化曲线以及所述第二环境温度平均值的全年变化曲线，计算所述风力发电机组在满发状态下的机组输出功率随所述第二环境温度变化的变化率函数。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述补偿模块包括：
第三处理单元，用于将所述当前周期内与其上一周期内所述第一环境温度平均值之间的差值代入所述变化率函数中，以获取所述差值对应的机组输出功率增量；
补偿单元，用于将所述机组输出功率增量作为功率补偿量对所述当前周期的结束时刻采集的所述机组输出功率进行功率补偿。
11.一种风力发电机组的输出功率补偿系统，其特征在于，包括：集群控制器和设置在各所述风力发电机组上的单机控制器；
所述单机控制器，包括：
单机获取模块，用于获取风力发电机组在各周期内所处环境的第一环境温度平均值；
单机采集模块，用于采集所述风力发电机组在各周期的结束时刻对应的机组输出功率；
单机补偿模块，用于接受所述集群控制器的控制对所述当前周期的结束时刻采集的所述机组输出功率进行功率补偿；
所述集群控制器，包括：
集群获取模块，用于从各所述单机控制器上获取其所在风力发电机组在各周期内所处环境的第一环境温度平均值；
集群采集模块，用于从各所述单机控制器上采集所述风力发电机组在各周期的结束时刻对应的机组输出功率；
集群补偿模块，用于若当前周期内各所述风力发电机组对应的所述第一环境温度平均值和上一周期内所述第一环境温度平均值均大于相应所述风力发电机组对应的预设的温度阈值，则根据各所述风力发电机组当前周期内与其上一周期内所述第一环境温度平均值之间的差值控制相应所述单机控制器对所述当前周期的结束时刻采集的所述机组输出功率进行功率补偿，以确保各所述机组输出功率稳定；所述温度阈值为所述风力发电机组在满发状态下其上网功率等于额定功率时对应的环境温度值。
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