CN109973298A - 风电机组功率补偿的控制方法及装置 - Google Patents
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Abstract
提供了一种风电机组功率补偿的控制方法及装置。所述控制方法包括：测量风电机组的当前转矩；将测量出的当前转矩与预定阈值进行比较；根据比较结果来确定是否对额定转矩限值进行更新；在完成额定转矩限值的更新并将更新后的额定转矩限值保持预定时间之后，将额定转矩限值恢复为更新之前的状态，其中，所述预定阈值为额定转矩与第一系数的乘积，其中，第一系数是根据当风电机组运行在额定功率时当前转矩在额定转矩左右两边的预定波动范围来确定的。本方法可以动态提高额定功率并且能够减少整机载荷和满足风电机组的电气部件的适应性。
Description
技术领域
本发明涉及风力发电技术领域，更具体地讲，涉及一种用于对风电机组的功率进行柔性补偿的控制方法及其装置。
背景技术
风电行业在近些年得到长足发展，在能源供给方面的角色越来越显著。风电制造企业和研究单位都不在不断的通过技术革新使得风能的利用越来越有效。随着风能的利用日渐成熟，在任何不同的环境条件下都能够获取风能成为一种研究方向。
在现有技术中，一般采取静态提高额定功率限值的方法来解决风电机组在额定风速前功率提升的问题，此限值一旦设定将不可改变。然而，通过一次性静态提高额定功率限值，实质是提高了风电机组发电的容量设定，这样静态提高额定功率势必增加整机载荷，即增加整机结构成本；此外，静态提高额定功率势必增加电气部件适应性，即增加整机电气成本。
因此，需要一种动态提高额定功率并且能够减少整机载荷和满足风电机组的电气部件的适应性的控制方法及装置。
发明内容
为了解决上述问题和/或缺点，并至少提供下面描述的优点，本公开提供了一种风电机组的控制方法及装置。
本发明的一方面在于提供一种风电机组功率补偿的控制方法，所述控制方法包括：测量风电机组的当前转矩；将测量出的当前转矩与预定阈值进行比较；根据比较结果来确定是否对额定转矩限值进行更新；在完成额定转矩限值的更新并将更新后的额定转矩限值保持预定时间之后，将额定转矩限值恢复为更新之前的状态，其中，所述预定阈值为额定转矩与第一系数的乘积，其中，第一系数可以根据当风电机组运行在额定功率时当前转矩在额定转矩左右两边的预定波动范围来确定。
本发明的另一方面在于提供一种风电机组功率补偿的控制装置，所述装置包括：转矩测量单元，被配置为测量风电机组的当前转矩；控制单元，被配置为：将测量出的当前转矩与预定阈值进行比较，根据比较结果来确定是否对额定转矩限值进行更新，并且在完成额定转矩限值的更新并将更新后的额定转矩限值保持预定时间之后，将额定转矩限值恢复为更新之前的状态，所述预定阈值为额定转矩与第一系数的乘积，其中，第一系数可以根据当风电机组运行在额定功率时当前转矩在额定转矩左右两边的预定波动范围来确定。
本发明的另一方面在于提供一种风电机组功率补偿的控制方法，所述控制方法包括：测量风电机组的当前功率；将测量出的当前功率与预定阈值进行比较；根据比较结果来确定是否对额定功率限值进行更新；在完成额定功率限值的更新并将更新后的额定功率限值保持预定时间之后，将额定功率限值恢复为更新之前的状态，其中，所述预定阈值为额定功率与第一系数的乘积，其中，第一系数可以根据当风电机组运行在额定功率时当前功率在额定功率左右两边的预定波动范围来确定。
本发明的另一方面在于提供一种风电机组功率补偿的控制装置，所述装置包括：功率测量单元，被配置为测量风电机组的当前功率；控制单元，被配置为：将测量出的当前功率与预定阈值进行比较，根据比较结果来确定是否对额定功率限值进行更新，并且在完成额定功率限值的更新并将更新后的额定功率限值保持预定时间之后，将额定功率限值恢复为更新之前的状态，其中，所述预定阈值为额定功率与第一系数的乘积，其中，第一系数可以根据当风电机组运行在额定功率时当前功率在额定功率左右两边的预定波动范围来确定。
本发明的一方面在于提供一种计算机可读存储介质，存储有程序，其特征在于，所述程序可包括用于执行以上所述的风电机组的控制方法的操作的指令。
本发明的一方面在于提供一种计算机，包括存储有计算机程序的可读介质，其特征在于，所述程序包括用于执行以上所述的风电机组的控制方法的操作的指令。
基于以上描述的用于柔性功率补偿的装置和方法，动态地提高额定功率限值能够减少整机载荷并更好地满足风电机组的电气部件的适应性，即减少整机结构成本和整机电器成本，同时能够提高风电机组的输出功率使得提高风能转换为电能的效率。
附图说明
下面，将结合附图进行本发明的详细描述，本发明的上述特征和其他目的、特点和优点将会变得更加清楚，其中：
图1是根据本公开的示例性实施例的用于柔性功率补偿的控制装置的框图；
图2是根据本公开的示例性实施例的用于描述额定转矩限值的更新过程的示图；
图3是根据本公开的示例性实施例的柔性功率补偿控制仿真时域图；
图4是根据本公开的示例性实施例的用于柔性功率补偿的控制方法的流程图；
图5是根据本发明的示例性实施例的用于柔性功率补偿的控制方法的详细流程图；
图6是根据本发明的另一示例性实施例的用于柔性功率补偿的控制装置的框图；
图7是根据本公开的示例性实施例的用于描述额定功率限值的更新过程的示图；
图8是根据本公开的另一示例性实施例的用于柔性功率补偿的控制方法的流程图；
图9是根据本公开的另一示例性实施例的用于柔性功率补偿的控制方法的详细流程图。
具体实施方式
在阐述本发明的发明构思之前，对本申请中采用的参数进行相关说明，具体参数包括：额定功率：风电机组在正常运行工作状况下，风电机组的输出功率；额定风速：风电机组达到满发功率时的最小风速值。
下面，参照附图来详细说明本发明的示例性实施例。其中，相同的标号始终表示相同的部件。应理解，根据本发明示例性实施例的对风电机组的功率进行柔性功率补偿的控制方法和装置可被应用于各种风电机组，即，按照风电机组位置处的风资源以及机组类型来独立地设置控制参数，从而针对不同的风电机组实现差异化的柔性功率补偿。
图1是示出根据本发明的示例性实施例的用于柔性功率补偿的控制装置的框图。
如图1所示，控制装置10包括转矩测量单元100和控制单元200。
在风电机组运行的过程中，转矩测量单元可以实时地测量风电机组当前的转矩。控制单元200可将转矩测量单元100测量出的转矩与预定阈值进行比较，并根据比较结果来确定是否对额定转矩限值进行更新。其中，所述预定阈值是额定转矩与第一系数的乘积，其中，第一系数可以根据当风电机组运行在额定功率时当前转矩在额定转矩左右两边的预定波动范围来确定。
具体地讲，在实际环境中，在判断风电机组的当前转矩是否达到额定转矩时，允许存在一定的波动。因此，为了能更准确地控制风电机组的输出功率，本发明将风电机组的当前转矩与通过将额定转矩和特定系数相乘而获得的预定阈值进行比较，从而确定当前转矩是否已达到额定转矩，进而确定是否开启转矩提升功能。例如，风电机组在额定功率下运行时，当前转矩在额定转矩值左右两边的波动范围在±4％之内时，可根据该波动范围将第一系数设置为0.96。可选地，预定阈值也可被设置为额定转矩的1.01倍，但本公开不限于此。
此外，控制单元200根据比较结果来确定是否对额定转矩限值进行更新。具体来说，当控制单元200确定测量的转矩大于或等于预定阈值时，控制单元200启动提升额定转矩限值的功能，即将额定转矩限值更新为目标转矩限值，其中，目标转矩限值是额定转矩与附加转矩之和，附加转矩是额定转矩与第二系数的乘积，其中，第二系数可以基于风电机组在特定时间内输出的最大功率来确定，例如，假设风电机组的额定功率为2KW，风电机组在1分钟内的最大输出功率为2.1KW，则第二系数为(2.1KW-2KW)/2KW为0.05。由于不同的风电机组能否输出的最大功率并不相同，因此可以针对不同的风电机组设置不同的第二系数，可计算出不同的附加转矩，从而实现对风电机组的差异化控制。
此外，当控制单元200确定测量的转矩值小于预定阈值时，控制单元200可不启动提升额定转矩限值的功能，即维持最初的额定转矩限值。
如果风电机组的额定转矩限值被提升，则当风速瞬时增加时，风电机组的转矩可在达到额定转矩之后继续攀升，直到达到额定转矩限值为止，此后风电机组的转矩不再继续增加，此时，风电机组的输出功率大于额定功率，进而可提供风电机组的平均功率。
此外，由于风速瞬时增加时会造成转矩的瞬间增加，进而引起风电机组的载荷出现明显变化，因此为了防止出现此问题，本发明在额定转矩限值攀升的过程中通过设置额定转矩限值的攀升速率来实现额定转矩限值的逐渐攀升，其中，额定转矩限值的攀升速率可根据风电机组的载荷和功率提升性能来确定。例如，参照图2，假设最初的额定转矩限值为2000kNm，目标转矩限值为2100kNm，根据仿真实验结果将额定转矩限值的攀升速率设置为200kNm/s，控制周期设置为0.02s，即按照阶梯形式每0.02秒将额定转矩限值提升4kNm，直到达到目标转矩限值为止，如图2中所示，从第ti1秒开始以每0.02秒提升4kNm的速率提升额定转矩限值，在第ti2(即t1+0.02秒)秒增加4kNm，并依此类推，直到tin秒将额定转矩限值提升到目标转矩限值2100kNm。这样，可以保证风电机组的载荷无明显变化。此外，图2中示出的额定转矩限值的攀升情况仅是示例性的，本发明不限于此，例如，可按照线性的攀升速率来提升额定功率限值。
当控制单元200完成了额定转矩限值的更新(即，将额定转矩限值提升为了目标转矩限值)后，将提升后的额定转矩限值保持预定时间，例如，在将额定转矩限值提升为目标转矩限值之后，控制单元200可通过启动定时器来进行计时，从而实现将提升后的额定转矩限值保持预定时间。如图2中所示，所述预定时间是在第tin秒至第tj1秒之间的时间段,此时间段可以设置为30秒。
所述预定时间是根据湍流强度来设置的。湍流强度是描述风速随时间和空间变化的程度，在设置将额定转矩限值保持为目标转矩限值的预定时间时，如果湍流强度越大，则将所述预定时间设置的越长。参照图2所示，根据仿真结果，可将所述预定时间设置为10秒，即将提升为目标转矩限值的额定功率限值保持10秒。然而，图2中所示出的示例仅是示例性的，本发明不限于此。例如，当湍流强度为10％时，将所述预定时间设置为20秒，当湍流强度为13％时，将所述预定时间设置为30秒，当湍流强度为16％时，将所述预定时间设置为50秒，但本发明并不限于上述示例。
参照图3，根据本公开的实施例的仿真结果可以看出，当增大后的当前转矩超过预定阈值(即，额定转矩与第一系数的乘积)时，将最初的额定转矩限值提高并保持预定时间。其中，所述预定时间的设置情况会根据风速的情况而变化，具体地讲，当风速明显变化，可将所述预定时间设置的更长，当风速变化缓慢，可将预定时间设置的更短。具体地，参照图3的(a)和(b)，图3的(a)示出了风速的实时变化，根据风速的变化强度来确定是否启动额定转矩限值的提升功能以及确定将额定转矩限值维持在目标转矩限值的预定时间。通过根据风速变化来设置预定时间，可以满足额定转矩限值被维持在目标转矩限值的时间保证，以免将额定转矩限值保持在目标转矩限值的预定时间太短而使得转矩提升不足，并且可避免由于该预定时间太长而造成风电机组严重超发。
此外，经过所述预定时间后，控制单元200可将提升后的额定转矩限值恢复到更新之前的状态，即，恢复到最初的额定转矩限值。在将目标转矩限值恢复至最初的额定转矩限值的过程中，采用与设置额定转矩限值的攀升速率相同的方式来设置额定转矩限值的下降速率，即，控制单元200根据风电机组的载荷和功率提升性能来设置额定转矩限值的下降速率，并基于所述下降速率使被提升至目标转矩限值的额定转矩限值逐渐下降到额定转矩。如图2中所示，从第tj1秒开始按照每秒降低20kNm的速率降低额定转矩限值，具体地讲，在第tj1秒时将被提升至目标转矩限值的额定转矩限值降低4kNm，并在第tj2秒时再次降低额定转矩限值，并依此类推，直到将额定转矩限值降低到额定转矩为止。在图2中示出的示例中，根据所述下降速率使提升后的额定转矩限值逐渐下降到额定转矩的过程是根据额定转矩限值的攀升速率将额定转矩限值进行提升的逆过程。通过上述实施例，可以完成一次柔性功率补偿控制流程。
此外，从图3的(c)和(d)中可以看出，在逐渐提高额定转矩限值的过程中，风电机组的转矩和功率明显增加，如(c)和(d)中的点划线所示。这样使得风电机组的输出转矩和输出功率增加，从而提高风能转换为电能的效率。
图4是示出根据本发明的示例性实施例的用于柔性功率补偿的控制方法的流程图。
如图4中所示，在步骤S410，测量风电机组的当前转矩。
在步骤S420，将测量出的当前转矩与预定阈值进行比较，其中，所述预定阈值为额定转矩与第一系数的乘积，其中，第一系数可以根据当风电机组运行在额定功率时当前转矩在额定转矩左右两边的预定波动范围来确定。例如，如果风电机组在额定功率下运行，则在当前转矩在额定转矩左右两边的波动范围在±4％之内时，可根据该波动范围将第一系数设置为0.96。
在步骤S430，根据比较结果来确定是否对额定转矩限值进行更新。如果根据比较结果确定不对额定转矩限值进行更新，则返回至步骤S410。如果在步骤S430中根据比较结果确定对额定转矩限值进行更新，则进行到步骤S440。其中，在步骤S440，在完成额定转矩限值的更新并将更新后的额定转矩限值保持预定时间之后，将额定转矩限值恢复为更新之前的状态。下面将参照图5来详细描述用于柔性功率补偿的控制方法。
图5是根据本发明的示例性实施例的用于柔性功率补偿的控制方法的详细流程图。
在步骤S510，测量风电机组的当前转矩。此步骤S510与图4中的步骤S410的操作相同。
在步骤S520，将测量出的当前转矩与预定阈值进行比较。这里的所述预定阈值与步骤S420中预定阈值的确定方法相同，这里不再赘述。
在步骤S530，当确定测量出的转矩大于或等于所述预定阈值时，进行到步骤S540，其中，在步骤S540，启动提升额定转矩限值的功能，即，将最初的额定转矩限值更新为目标转矩限值，其中，目标转矩限值是额定转矩与附加转矩之和，其中，附加转矩为额定转矩与第二系数的乘积，第二系数可以基于风电机组在特定时间内能够输出的最大功率来确定。
具体地讲，在将额定转矩限值更新为目标转矩的过程中，根据风电机组的载荷和功率提升性能来确定攀升速率，并基于所述攀升速率将额定转矩限值逐渐提升到目标转矩限值。由于以上已参照图1至图2对此进行了详细描述，因此此处不再进行重复描述。
当在步骤S530中确定测量出的转矩小于预定阈值时，不启动提升额定转矩限值的功能，即保持最初的额定转矩限值，并返回到步骤S510，继续测量风电机组的转矩。
在步骤S550，当完成了额定转矩限值的更新(即将额定转矩限值提升到目标转矩限值)后，可确定是否已将被提升为目标转矩限值的额定转矩限值保持了预定时间。例如，可以通过启动定时器来将提升为目标转矩限值的额定转矩限值保持所述预定时间。当定时器所设定的所述预定时间结束时，将被提升为目标转矩限值的额定转矩限值恢复到最初的额定转矩限值，即恢复到额定转矩，其中，所述预定时间可根据湍流强度来设置。例如，一般湍流越大所述预定时间越长，可以根据仿真结果来调整所述预定时间，如当湍流强度为10％时，将所述预定时间被设置为20秒，当湍流强度为13％时，将所述预定时间被设置为30秒，当湍流强度为16％时，将所述预定时间被设置为50秒。通过设置所述预定时间来满足针对额定转矩限值被提升后的时间保证，来克服由于定时器设定的所述预定时间太短而使得转矩提升不足、以及定时器设定的所述预定时间太长而造成严重超发的问题。
当在步骤S550确定已经将被提升为目标转矩限值的额定转矩限值维持了所述预定时间时，进行至步骤S560，其中，在步骤S560，将额定转矩限值恢复到最初的额定转矩限值(即，更新之前的状态)。
具体地讲，在额定转矩限值恢复到最初的额定转矩限值的过程中，根据风电机组的载荷和功率提升性能来设置额定转矩限值的下降速率，并基于所述下降速率使已被提升为目标转矩限值的额定转矩限值逐渐下降到额定转矩。由于以上已参照图1至图2对此进行了详细描述，因此，此处不再进行重复描述。
通过以上过程，本发明实现了一次柔性功率补偿的控制过程。通过实时测量当前的转矩来判断是否进行功率补偿，从而实现柔性功率补偿。从表1中可以看出，在10分钟内的平均风速为9m/s的情况下，采用本发明可以提升平均功率输出，从而将风能更高效地转化为电能，提高风能转化效率。
表1非功率补偿与功率补偿的情况对比
| 非功率补偿 | 功率补偿 | |
| 10分钟平均风速(m/s) | 9 | 9 |
| 10分钟平均功率(kW) | 2053 | 2073 |
此外，本发明除了可以以测量出的转矩作为判断是否进行功率补偿的标准之外，还可以以测量出的功率作为判断是否进行功率补偿的标准。以下将参照图6至图8对此进行详细描述。
图6是根据本发明的另一示例性实施例的用于柔性功率补偿的控制装置的框图。
如图6所示，控制装置60包括功率测量单元600和控制单元700。
在风电机组运行的过程中，功率测量单元600可以实时地测量风电机组当前的功率。控制单元700可将功率测量单元600测量出的功率与预定阈值进行比较。其中，所述预定阈值为额定功率与第一系数的乘积，其中，第一系数可以根据当风电机组运行在额定功率时当前功率在额定功率左右两边的预定波动范围来确定。
具体地讲，在实际环境中，在判断风电机组的当前功率是否达到额定功率时，允许存在一定的波动。因此，为了能更准确地控制风电机组的输出功率，本发明将风电机组的当前功率与通过将额定功率和特定系数相乘而获得的预定阈值进行比较，从而确定当前功率是否已达到额定功率，进而确定是否开启功率提升功能。例如，风电机组在额定功率下运行时，当前功率在额定功率左右两边的波动范围在±4％之内时，可根据该波动范围将第一系数设置为0.96。可选地，预定阈值也可被设置为额定功率的1.01倍，但本公开不限于此。
此外，控制单元700根据比较结果来确定是否对额定功率限值进行更新。具体来说，当控制单元700确定测量的功率大于或等于所述预定阈值时，控制单元700启动提升额定功率限值的功能，即将最初的额定功率限值更新为目标功率限值，其中，目标功率限值是额定功率与附加功率之和。所述附加功率是额定功率与第二系数的乘积，其中，第二系数可以基于风电机组在特定时间内输出的最大功率来确定。第二系数的确定方法与以上参照图1描述的确定方法相同，因此，此次不再进行重复描述。
本领域技术人员可以理解的是，除了根据上述方法确定第二系数外，还可以根据风力发电机组的电器元件的特性以及载荷来确定所述第二系数，以确保在进行功率提升的过程中电器元件的安全性以及风力发电机组所受载荷不会过大。
此外，当控制单元200确定测量的功率小于所述预定阈值时，控制单元200可不启动提升额定功率限值的功能，即维持最初的额定功率限值。
在将额定功率限值更新为目标功率限值的过程中，控制单元200可根据风电机组的载荷和功率提升性能来设置额定功率限值的攀升速率，并基于所述攀升速率将额定功率限值逐渐提升到目标功率限值。例如，参照图7，假设最初的额定功率限值为2000kW，目标功率限值为2100kW，根据仿真实验结果将额定功率限值的攀升速率设置为200kW/s，并将控制周期设置为0.02秒，即按照阶梯形式每0.02秒将额定功率限值提升4kW，直到达到目标功率限值为止，如图7中所示，从第ti1秒开始以每0.02秒提升4kW的速率提升额定功率限值，在第ti2秒时将额定功率限值提升4kW，并依此类推，最终在第tin秒时将额定功率限值提升到目标功率限值2100kW。这样，可以保证风电机组的载荷无明显变化。此外，图7中示出的额定功率限值的攀升情况仅是示例性的，本发明不限于此，例如，可按照线性的攀升速率来提升额定功率限值。
当控制单元700完成了额定功率限值的更新(即，将额定功率限值提升为了目标功率限值)后，将提升后的额定功率限值保持预定时间，例如，在将额定功率限值提升为目标功率限值之后，控制单元200可通过启动定时器来进行计时，从而实现将提升后的额定功率限值保持预定时间。如图7中所示，所述预定时间是在第tin秒至第tj1秒之间的时间段，根据本公开额定实施例，所述预定时间为30秒。这里，所述预定时间的确定方法与参照图1描述的确定方法相同，因此，此次不再进行重复描述。
此外，经过所述预定时间后，控制单元200可将提升后的额定功率限值恢复到更新之前的状态，即，恢复到最初的额定功率限值。在将目标功率限值恢复至最初的额定功率限值的过程中，采用与设置额定功率限值攀升速率相同的方式来设置额定功率限值的下降速率，即，控制单元200根据风电机组的载荷和功率提升性能来设置目标功率限值的下降速率，并基于所述下降速率使被提升为目标功率限值的额定功率限值逐渐下降到额定功率。例如，如图7中所示，将目标功率限值从第tj1秒开始按照每0.02秒降低4kW的速率降低额定功率限值，在第tj2秒时再次降低额定功率限值，并依此类推，直到将额定功率限值降低到额定功率为止。通过上述实施例，可以完成一次柔性功率补偿控制流程。
图8是根据本公开的另一示例性实施例的用于柔性功率补偿的控制方法的流程图。
如图8中所示，在步骤S810，测量当前的功率。
在步骤S820，将测量的功率与预定阈值进行比较，其中，所述预定阈值为额定功率与第一系数的乘积，其中，第一系数可以根据当风电机组运行在额定功率时当前功率在额定功率左右两边的预定波动范围来确定，这里，由于以上已参照图7对第一系数的确定方法进行了详细的描述，因此，此处不再进行重复描述。
在步骤S830，根据比较结果来确定是否对额定功率限值进行更新。如果根据比较结果确定不对额定功率限值进行更新，则返回至步骤S810，继续测量功率。如果在步骤S830中根据比较结果确定对额定功率限值进行更新，则进行到步骤S840。其中，在步骤S840，在完成额定功率限值的更新并将更新后的额定功率限值保持预定时间之后，将额定功率限值恢复为更新之前的状态。下面将参照图9来详细描述用于柔性功率补偿的控制方法。
图9是根据本公开的另一示例性实施例的用于柔性功率补偿的控制方法的详细流程图。
在步骤S910，测量风电机组的当前功率。
在步骤S920，将测量出的功率与预定阈值进行比较。这里的预定阈值与步骤S820中预定阈值的确定方法相同，这里不再赘述。
在步骤S930，当确定测量出的功率大于或等于预定阈值时，进行到步骤S940，其中，在步骤S940，启动提升额定功率限值的功能，即，将最初的额定功率限值提升为目标功率限值，其中，目标功率限值是额定功率与附加功率之和，所述附加功率是额定功率与第二系数的乘积，其中，第二系数可以根据风电机组在特定时间内能够输出的最大功率来确定。这里，第二系数的确定方法与以上参照图6进行的确定方法相同，因此，此处不再进行重复描述。
本领域技术人员可以理解的是，除了根据上述方法确定第二系数外，还可以根据风力发电机组的电器元件的特性以及载荷来确定所述第二系数，以确保在进行功率提升的过程中电器元件的安全性以及风力发电机组所受载荷不会过大。
具体地讲，在将额定功率限值更新为目标功率限值的过程中，根据风电机组的载荷和功率提升性能来确定攀升速率，并基于所述攀升速率将额定功率限值逐渐提升到目标功率限值，由于以上已参照图6至图7对此进行了详细描述，因此此处不再进行重复描述。
当在步骤S930中确定测量的功率小于所述预定阈值时，不启动提升额定功率限值的功能，即保持最初的额定功率限值，并返回到步骤S910，继续测量风电机组的功率。在步骤S950，当完成了额定功率限值的更新(即，将额定功率限值提升为目标功率限值)后，可确定是否已将被提升为目标功率限值的额定功率限值保持了预定时间。例如，可通过启动定时器来将提升为目标功率限值的额定功率限值保持所述预定时间。当定时器所设定的所述预定时间结束时，将被提升为目标功率限值的额定功率限值恢复到最初的额定功率限值，其中，所述预定时间可根据湍流强度来设置。这里，设置预定时间的方法与参照图1描述的确定方法相同，因此，此次不再进行重复描述。
当在步骤S950确定已经将被提升为目标功率限值的额定功率限值维持了所述预定时间时，进行到步骤S960，其中，在步骤S960，将额定功率限值恢复至最初的额定功率限值(即，更新之前的状态)。
具体地讲，在额定功率限值恢复到最初的额定功率限值的过程中，根据风电机组的载荷和功率提升性能来设置额定功率限值的下降速率，并基于所述下降速率使已被提升为目标功率限值的额定功率限值逐渐下降到额定功率。由于以上已参照图6至图7对此进行了详细描述，因此，此处不再进行重复描述。通过以上过程实现了一次柔性功率补偿控制流程。
根据本发明公开的实施例的一种柔性功率补偿的控制方法可实现为计算机可读记录介质上的计算机可读代码，或者可通过传输介质被发送。计算机可读记录介质是可存储此后可由计算机系统读取的数据的任意数据存储装置。计算机可读记录介质的示例包括只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、光盘(CD)-ROM、数字多功能盘(DVD)、磁带、软盘、光学数据存储装置，但不限于此。传输介质可包括通过网络或各种类型的通信通道发送的载波。计算机可读记录介质也可分布于连接网络的计算机系统，从而计算机可读代码以分布方式被存储和执行。
基于以上描述的用于柔性功率补偿的控制方法及其控制装置，可在风电机组运行在平均风速低于额定风速并且风速动态变化的情况下，当风速瞬时大于额定风速时，动态地将额定功率限值或额定转矩限值提高一段时间后恢复到最初的额定功率限值或额定转矩限值，并且在风电机组运行在平均风速高于额定风速时，不提高额定功率限值或额定转矩限值(即维持在原有状态)，这样可以降低风机的额定风速并提高小于其风速段的功率值，增加风机功率输出，提高风能转换为电能的转换效率。
尽管已经参照其示例性实施例，具体显示和描述了本发明，但是本领域的技术人员应该理解，在不脱离权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下，可以对其进行形式和细节上的各种改变。
Claims (26)
1.一种风电机组功率补偿的控制方法，所述控制方法包括：
测量风电机组的当前转矩；
将测量出的当前转矩与预定阈值进行比较；
根据比较结果来确定是否对额定转矩限值进行更新；
在完成额定转矩限值的更新并将更新后的额定转矩限值保持预定时间之后，将额定转矩限值恢复为更新之前的状态，
其中，所述预定阈值为额定转矩与第一系数的乘积，其中，第一系数是根据当风电机组运行在额定功率时当前转矩在额定转矩左右两边的预定波动范围来确定的。
2.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，根据比较结果来确定是否对额定转矩限值进行更新的步骤包括：
当测量出的转矩大于或等于所述预定阈值时，将额定转矩限值更新为目标转矩限值，其中，目标转矩限值是额定转矩与附加转矩之和；
当测量出的转矩小于所述预定阈值时，保持额定转矩限值。
3.如权利要求2所述的控制方法，其特征在于，将额定转矩限值更新为目标转矩限值的步骤包括：
根据风电机组的载荷和功率提升性能来设置额定转矩限值的攀升速率；
基于所述攀升速率将额定转矩限值逐渐攀升到目标转矩限值。
4.如权利要求2所述的控制方法，其特征在于，所述附加转矩是额定转矩与第二系数的乘积，其中，第二系数是根据风电机组能够输出的最大功率来设置的。
5.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述预定时间是根据湍流强度来确定的。
6.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，将额定转矩限值恢复为更新之前的状态的步骤包括：
根据风电机组的载荷和功率提升性能来设置额定转矩限值的下降速率；
基于所述下降速率使额定转矩限值逐渐下降到额定转矩。
7.一种风电机组功率补偿的控制装置，所述装置包括：
转矩测量单元，被配置为测量风电机组的当前转矩；
控制单元，被配置为：
将测量出的当前转矩与预定阈值进行比较，
根据比较结果来确定是否对额定转矩限值进行更新，并且
在完成额定转矩限值的更新并将更新后的额定转矩限值保持预定时间之后，将额定转矩限值恢复为更新之前的状态，
其中，所述预定阈值是额定转矩与第一系数的乘积，其中，第一系数是根据当风电机组运行在额定功率时当前转矩在额定转矩左右两边的预定波动范围来确定的。
8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，控制单元被配置为：
当测量出的转矩大于或等于所述预定阈值时，将额定转矩限值更新为目标转矩限值，其中，目标转矩限值是额定转矩与附加转矩之和；
当测量出的转矩小于所述预定阈值时，保持额定转矩限值。
9.如权利要求8所述的装置，其特征在于,控制单元还被配置为：
根据风电机组的载荷和功率提升性能来设置额定转矩限值的攀升速率；
基于所述攀升速率将额定转矩限值逐渐攀升到目标转矩限值。
10.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述附加转矩是额定转矩与第二系数的乘积，其中，第二系数是根据风电机组能够输出的最大功率来设置的。
11.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述预定时间是根据湍流强度来确定的。
12.如权利要求7所述的装置，其特征在于，控制单元还被配置为：
根据风电机组的载荷和功率提升性能来设置额定转矩限值的下降速率；
基于所述下降速率使额定转矩限值逐渐下降到额定转矩。
13.一种风电机组功率补偿的控制方法，所述控制方法包括：
测量风电机组的当前功率；
将测量出的当前功率与预定阈值进行比较；
根据比较结果来确定是否对额定功率限值进行更新；
在完成额定功率限值的更新并将更新后的额定功率限值保持预定时间之后，将额定功率限值恢复为更新之前的状态，
其中，所述预定阈值为额定功率与第一系数的乘积，其中，第一系数是根据当风电机组运行在额定功率时当前功率值在额定功率左右两边的预定波动范围来确定的。
14.如权利要求13所述的控制方法，其特征在于，根据比较结果来确定是否对额定功率限值进行更新的步骤包括：
当测量出的功率大于或等于所述预定阈值时，将额定功率限值更新为目标功率限值，其中，目标功率限值是额定功率与附加功率之和；
当测量出的功率小于所述预定阈值时，保持额定功率限值。
15.如权利要求14所述的控制方法，其特征在于，将额定功率限值更新为目标功率限值的步骤包括：
根据风电机组的载荷和功率提升性能来设置额定功率限值的攀升速率；
基于所述攀升速率将额定功率限值逐渐攀升到目标功率限值。
16.如权利要求14所述的控制方法，其特征在于，所述附加功率是额定功率与第二系数的乘积，其中，第二系数是根据风电机组能够输出的最大功率来设置的。
17.如权利要求13所述的控制方法，其特征在于，所述预定时间是根据湍流强度来确定的。
18.如权利要求13所述的控制方法，其特征在于，将额定功率限值恢复为更新之前的状态的步骤包括：
根据风电机组的载荷和功率提升性能来设置额定功率限值的下降速率；
基于所述下降速率使额定功率限值逐渐下降到额定功率。
19.一种风电机组功率补偿的控制装置，所述装置包括：
功率测量单元，被配置为测量风电机组的当前功率；
控制单元，被配置为：
将测量出的当前功率与预定阈值进行比较，
根据比较结果来确定是否对额定功率限值进行更新，并且
在完成额定功率限值的更新并将更新后的额定功率限值保持预定时间之后，将额定功率限值恢复为更新之前的状态，
其中，所述预定阈值为额定功率与第一系数的乘积，其中，第一系数是根据当风电机组运行在额定功率时当前功率在额定功率左右两边的预定波动范围来确定的。
20.如权利要求19所述的装置，其特征在于，控制单元被配置为：
当测量出的功率大于或等于所述预定阈值时，将额定功率限值更新为目标功率限值，其中，目标功率限值是额定功率与附加功率之和；
当测量出的功率小于所述预定阈值时，保持额定功率限值。
21.如权利要求20所述的装置，其特征在于,控制单元还被配置为：
根据风电机组的载荷和功率提升性能来设置额定功率限值的攀升速率；
基于所述攀升速率将额定功率限值逐渐攀升到目标功率限值。
22.如权利要求20所述的装置，其特征在于，所述附加功率是额定功率与第二系数的乘积，其中，第二系数是根据风电机组能够输出的最大功率来设置的。
23.如权利要求19所述的装置，其特征在于，所述预定时间是根据湍流强度来确定的。
24.如权利要求19所述的装置，其特征在于，控制单元还被配置为：
根据风电机组的载荷和功率提升性能来设置额定功率限值的下降速率；
基于所述下降速率使额定功率限值逐渐下降到额定功率。
25.一种计算机可读存储介质，存储有程序，其特征在于，所述程序包括用于执行如权利要求1-6和13-18中任一项所述操作的指令。
26.一种计算机，包括存储有计算机程序的可读介质，其特征在于，所述程序包括用于执行如权利要求1-6和13-18中任一项所述操作的指令。
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|---|---|---|---|---|
| CN111322200A (zh) * | 2020-04-03 | 2020-06-23 | 上海电气风电集团股份有限公司 | 风力发电机组的控制方法及控制装置 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101832233A (zh) * | 2010-04-15 | 2010-09-15 | 江苏长征风力发电设备有限公司 | 一种直驱永磁同步风力发电机组功率调节方法 |
| US20150032281A1 (en) * | 2011-12-26 | 2015-01-29 | Hyosung Corporation | Method and Apparatus for Controlling Power Compensation of Wind Power Generating System |
| CN104564529A (zh) * | 2014-12-30 | 2015-04-29 | 北京金风科创风电设备有限公司 | 风力发电机组的输出功率补偿方法、装置和系统 |
| CN105449722A (zh) * | 2015-12-19 | 2016-03-30 | 科诺伟业风能设备（北京）有限公司 | 一种风力发电机组限功率控制方法 |
| JP6090792B2 (ja) * | 2013-11-07 | 2017-03-08 | 株式会社日本製鋼所 | 風力発電装置、風力発電装置の変動抑制方法および風力発電装置の変動抑制プログラム |
-
2017
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Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101832233A (zh) * | 2010-04-15 | 2010-09-15 | 江苏长征风力发电设备有限公司 | 一种直驱永磁同步风力发电机组功率调节方法 |
| US20150032281A1 (en) * | 2011-12-26 | 2015-01-29 | Hyosung Corporation | Method and Apparatus for Controlling Power Compensation of Wind Power Generating System |
| JP6090792B2 (ja) * | 2013-11-07 | 2017-03-08 | 株式会社日本製鋼所 | 風力発電装置、風力発電装置の変動抑制方法および風力発電装置の変動抑制プログラム |
| CN104564529A (zh) * | 2014-12-30 | 2015-04-29 | 北京金风科创风电设备有限公司 | 风力发电机组的输出功率补偿方法、装置和系统 |
| CN105449722A (zh) * | 2015-12-19 | 2016-03-30 | 科诺伟业风能设备（北京）有限公司 | 一种风力发电机组限功率控制方法 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111322200A (zh) * | 2020-04-03 | 2020-06-23 | 上海电气风电集团股份有限公司 | 风力发电机组的控制方法及控制装置 |
| CN111322200B (zh) * | 2020-04-03 | 2022-03-01 | 上海电气风电集团股份有限公司 | 风力发电机组的控制方法及控制装置 |
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