CN109989882B - 风力发电机组的待机控制方法和装置 - Google Patents

风力发电机组的待机控制方法和装置 Download PDF

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Abstract

提供一种风力发电机组的待机控制方法和装置。所述待机控制方法包括：在预测的风速在未来第一预定时间段期间的每个预定时间区间内的平均值均小于切入风速时，控制各个风力发电机组进入待机状态；或者，在接收到限电指令时，根据预测的风速在未来第一预定时间段期间的每个预定时间区间内的平均值，确定限电比例，控制与确定的限电比例相应的至少一台风力发电机组进入待机状态。

Description

风力发电机组的待机控制方法和装置
技术领域
本发明涉及风力发电领域，更具体地讲，涉及一种风力发电机组的待机控制方法和装置。
背景技术
风能作为一种清洁的可再生能源，越来越受到重视，装机量也不断增加。随着风力发电技术的不断发展，风力发电机组的应用也越来越多，各种与风力发电机组的待机有关的方法被提出。
风力发电机组在正常运行过程中，经常遇到风速过低或者弃风限电的情况。在这些情况下时，风力发电机组将进入待机状态，以达到风力发电机组随着外界因素的变化，迅速切换至并网状态的要求。目前，风力发电机组在处于待机状态时，风力发电机组中的许多执行器件(如变桨系统、偏航系统、变流系统等)均处于正常运行状态，从而风力发电机组可根据风速、风向等信息进行变桨、偏航、冷却、加热等工作。
然而，由于在待机状态下风力发电机组的许多执行器件仍然处于工作状态，因此将产生大量的能耗。例如，在正常风况下，一台风机待机状态下一年消耗的电量在5000至10000kWh左右。而对于经常出现停机限电情况的风电场来说，风力发电机组处于待机状态下消耗的电能更加巨大。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种风力发电机组的待机控制方法和装置，所述待机控制方法和装置能够基于风功率预测高效地执行风力发电机组的待机。
根据本发明的一个方面，提供一种风力发电机组的待机控制方法。所述待机控制方法包括：在预测的风速在未来第一预定时间段期间的每个预定时间区间内的平均值均小于切入风速时，控制各个风力发电机组进入待机状态；或者，在接收到限电指令时，根据预测的风速在未来第一预定时间段期间的每个预定时间区间内的平均值，确定限电比例，控制与确定的限电比例相应的至少一台风力发电机组进入待机状态。
可选地，在所述预测的风速在未来第一预定时间段期间的每个预定时间区间内的平均值均小于切入风速时，所述待机控制方法还包括：在预测的风速在未来第二预定时间段期间的每个预定时间区间内的平均值均不小于切入风速时，根据风向确定各个风力发电机组的优先级，并根据所述优先级控制各个风力发电机组退出待机状态。
可选地，在预测的风速在未来第一预定时间段期间的每个预定时间区间内的平均值均小于切入风速时，控制各个风力发电机组进入待机状态的步骤包括：在预测的风速在未来第一预定时间段期间的每个预定时间区间内的平均值均小于切入风速时，控制未在进行解缆且未在进行润滑加脂的各个风力发电机组进入待机状态。
可选地，控制与确定的限电比例相应的至少一台风力发电机组进入待机状态的步骤包括：根据风向确定所述至少一台风力发电机组的优先级；基于所述优先级，控制与确定的限电比例相应的所述至少一台风力发电机组进入待机状态。
可选地，在控制与确定的限电比例相应的至少一台风力发电机组进入待机状态之后，所述待机控制方法还包括：在接收到停止限电指令时，根据预测的风向确定所述至少一台风力发电机组的优先级，并根据所述优先级控制所述至少一台风力发电机组退出待机状态。
可选地，所述待机控制方法还包括：根据预测的风向和风力发电机组在位置，确定接触到风的风力发电机组的先后次序；根据所述先后次序确定各个风力发电机组的所述优先级。
根据本发明的另一方面，提供一种风力发电机组的待机控制装置。所述待机控制装置包括：第一控制器，被配置为：在预测的风速在未来第一预定时间段期间的每个预定时间区间内的平均值均小于切入风速时，控制各个风力发电机组进入待机状态；或者，在接收到限电指令时，根据预测的风速在未来第一预定时间段期间的每个预定时间区间内的平均值，确定限电比例，控制与确定的限电比例相应的至少一台风力发电机组进入待机状态。
可选地，所述待机控制装置还包括：第二控制器，被配置为：在预测的风速在未来第二预定时间段期间的每个预定时间区间内的平均值均不小于切入风速时，根据风向确定各个风力发电机组的优先级，并根据所述优先级控制各个风力发电机组退出待机状态。
可选地，第一控制器还被配置为：在预测的风速在未来第一预定时间段期间的每个预定时间区间内的平均值均小于切入风速时，控制未在进行解缆且未在进行润滑加脂的各个风力发电机组进入待机状态。
可选地，第一控制器还被配置为：根据风向确定所述至少一台风力发电机组的优先级；基于所述优先级，控制与确定的限电比例相应的所述至少一台风力发电机组进入待机状态。
可选地，所述待机控制装置还包括：第二控制器，被配置为：在接收到停止限电指令时，根据预测的风向确定所述至少一台风力发电机组的优先级，并根据所述优先级控制所述至少一台风力发电机组退出待机状态。
可选地，第一控制器及第二控制器均还被配置为：根据预测的风向和风力发电机组在位置，确定接触到风的风力发电机组的先后次序；根据所述先后次序确定各个风力发电机组的所述优先级。
本发明的另一方面，提供一种计算机可读存储介质，存储有当被处理器执行时使得处理器执行所述待机控制方法的程序指令。
本发明的另一方面，提供一种计算装置，包括：处理器；存储器，用于存储当被处理器执行使得处理器执行所述待机控制方法的程序指令。
根据本发明的风力发电机组的待机控制方法和装置，可更有效地执行待机操作，减少风力发电机组的能耗，并实现快速并网发电。
附图说明
通过下面结合附图进行的详细描述，本发明的上述和其它目的、特点和优点将会变得更加清楚，其中：
图1示出根据本发明的一个实施例的风力发电机组的待机控制方法的流程图；
图2示出根据本发明的一个实施例的风力发电机组的待机控制装置的框图。
具体实施方式
现在，将参照附图更充分地描述不同的示例实施例。
下面将参照图1详细描述根据本发明的一个实施例的风力发电机组的待机控制方法。
图1示出根据本发明的一个实施例的风力发电机组的待机控制方法的流程图。
参照图1，在步骤S110中，在预测的风速在未来第一预定时间段期间的每个预定时间区间内的平均值均小于切入风速时，控制各个风力发电机组进入待机状态。可选择地，在步骤S120中，在接收到限电指令时，根据预测的风速在未来第一预定时间段期间的每个预定时间区间内的平均值，确定限电比例，控制与确定的限电比例相应的至少一台风力发电机组进入待机状态。
由于风的波动性，仅仅依靠实时测量的风速数据很难精准地控制风力发电机组进入待机状态，并且当出现大小风频繁切变时，风力发电机组可能反复地进入和退出待机状态，这样会损坏风力发电机组的部件并产生不必要的能耗。因此，根据本发明的实施例，可使用各种风功率预测系统来预测包括风速和风向的各种风功率数据。具体地讲，风功率预测系统具备高精度数值气象预报功能，可准确预报风电场未来数天的风功率变化曲线。与传统的天气预报系统不同，风功率预测系统由于针对风电场当地的气象条件进行预测，因此预测更为准确，预测信息更为丰富。
对于非弃风限电情况，未来第一预定时间段可以为未来1小时，预定时间区间可以是10分钟。然而，本发明不限于此。切入风速是根据风力发电机组型号、实际使用经验等而设定的用于确定是否进入待机状态的判断阈值风速。
在弃风限电的情况下，可响应于接收到限电指令，根据预测的风速在未来第一预定时间段期间的每个预定时间区间内的平均值，确定限电比例。然后，控制与确定的限电比例相应的至少一台风力发电机组进入待机状态。例如，在限电比例为40％的情况下，可产生多台风力发电机组的待机开始信号，所述多台风力发电机组的数量与限电比例相对应。换言之，将要进入待机状态的多台风力发电机组的发电量之和占整个风电场的发电量的40％。此外，考虑到限电时间通常较长，未来第一预定时间段在弃风限电的情况下可以为未来4小时。
根据本发明的实施例，在所述预测的风速在未来第一预定时间段期间的每个预定时间区间内的平均值均小于切入风速时，所述待机控制方法还可包括以下步骤：在预测的风速在未来第二预定时间段期间的每个预定时间区间内的平均值均不小于切入风速时，可根据风向确定各个风力发电机组的优先级，并根据所述优先级控制各个风力发电机组退出待机状态。
具体地讲，当预测的风速在未来第二预定时间段期间的每个预定时间区间内的平均值均小于切入风速时，表明未来第二预定时间段期间已经不满足待机条件，此时需要控制已经进入待机状态的风力发电机组退出待机状态。在一个优选的实施例中，可根据预测的风向确定各个风力发电机组的优先级，从而使风力发电机组按照优先级顺序陆续退出待机状态，而不是同时退出待机状态。
例如，未来第二预定时间段可以为未来15至45分钟，预定时间区间可以是10分钟。然而，本发明不限于此。
根据本发明的实施例，在步骤S110中，可控制未在进行解缆且未在进行润滑加脂的各个风力发电机组进入待机状态。
此外，对于任意一台风力发电机组，控制它进入待机状态还可通过以下步骤来实现。
首先，断开与电网侧和电机侧的连接，从而使风力发电机组不再输出电力。例如，可通过断开电网侧空气开关和电机侧空气开关来实现该过。或者，可通过PLC控制程序不断开这两个空气开关，只在控制程序中下发变流器停止工作命令，来达到相同目的。
然后，停止风力发电机组的偏航操作，从而使风力发电机组不再执行偏航操作以及所附带的检测操作和监控操作，以减少电力消耗。
接下来，停止风力发电机组的变桨操作，从而使风力发电机组不再执行变桨操作以及所附带的检测操作和监控操作，以减少电力消耗。
最后，在温度下降到预定温度之后，停止风力发电机组的变流冷却系统的运行，从而在保证设备安全的情况下进一步减少电力消耗。在风力发电机组进入待机状态时，风力发电机组的变流器冷却系统可继续运行，直到使变流器的温度降低到安全范围，从而保证这些部件不会因为风力发电机组进入待机状态而被损坏。
应理解，在不脱离本公开的范围的情况下，以上描述的步骤的顺序可以改变。
根据本发明的实施例，在步骤S120中，可根据风向确定所述至少一台风力发电机组的优先级。然后，基于所述优先级，控制与确定的限电比例相应的所述至少一台风力发电机组进入待机状态。
进一步讲，对于弃风限电情况，可根据预测的风向确定所述至少一台风力发电机组的优先级，从而使所述至少一台风力发电机组按照优先级顺序陆续进入待机状态，而不是同时进入待机状态。
在一个优选的实施例中，可仅当确定的限电比例大于预定阈值比例(例如但不限于50％)时，才根据预测的风向，确定与所述限电比例相应的至少一台风力发电机组的优先级，然后基于确定的优先级，控制与确定的限电比例相应的所述至少一台风力发电机组进入待机状态。
根据本发明的实施例，在控制与确定的限电比例相应的至少一台风力发电机组进入待机状态之后，在接收到停止限电指令时，可根据预测的风向确定所述至少一台风力发电机组的优先级，并根据所述优先级控制所述至少一台风力发电机组退出待机状态。
换言之，在停止限电时，可根据预测的风向确定所述至少一台风力发电机组的优先级，从而使所述至少一台风力发电机组按照优先级顺序陆续退出待机状态，而不是同时退出待机状态。
根据本发明的实施例，所述待机控制方法还可通过以下步骤来确定风力发电机组的优先级，即：根据预测的风向和风力发电机组在位置，确定接触到风的风力发电机组的先后次序；根据所述先后次序确定各个风力发电机组的所述优先级。
例如，当预测的风向指示未来一定时间内的风向是北风时，位于风电场北部的风力发电机组将最先接触到风，位于风电场南部的风力发电机组将最后接触到风。因此，在弃风限电情况下，可优先使位于风电场南部的风力发电机组进入待机状态，最后再使位于风电场北部的风力发电机组进入待机状态。此外，在这种风向条件下，当需要退出待机状态时，可优先使位于风电场北部的风力发电机组退出待机状态，最后再使位于风电场南部的风力发电机组退出待机状态。
根据本发明的另一实施例中，在满足预测的风速在未来第一预定时间段期间的每个预定时间区间内的平均值均小于切入风速时，可向用户发送提醒，以告知用户可以进入待机状态。此时，用户可基于该提醒手动操作从而使风力发电机组进入待机状态。再例如，用户可随时通过手动操作而使风力发电机组退出待机状态，并且当满足预测的风速在未来第二预定时间段期间的每个预定时间区间内的平均值均不小于切入风速时，可无需用户手动操作而使风力发电机组直接退出待机状态。
当根据所述待机控制方法所产生的指令和用户的手动操作指令都有权限控制风力发电机组是否进入待机状态时，用户的手动操作指令的权限可高于根据该控制方法所产生的指令的权限。例如，用户可通过手动操作而使风力发电机组提前进入或提前终止待机状态。
此外，用户通过风力发电机组自身的控制面板发出的手动操作指令的权限可高于用户通过其他远程控制手段发出的手动操作指令的权限。例如，用户可通过风力发电机组自身的控制面板手动执行“就地复位”操作来取消由其他用户通过远程控制手段发出的“进入待机状态”的手动操作指令。
下面将参照图2详细描述根据本发明的一个实施例的风力发电机组的待机控制装置200的框图。
图2示出根据本发明的一个实施例的风力发电机组的待机控制装置200的框图。
参照图2，待机控制装置200包括第一控制器210。
第一控制器被配置为：在预测的风速在未来第一预定时间段期间的每个预定时间区间内的平均值均小于切入风速时，控制各个风力发电机组进入待机状态；或者，在接收到限电指令时，根据预测的风速在未来第一预定时间段期间的每个预定时间区间内的平均值，确定限电比例，控制与确定的限电比例相应的至少一台风力发电机组进入待机状态。
根据本发明的实施例，第一控制器还可被配置为：在预测的风速在未来第一预定时间段期间的每个预定时间区间内的平均值均小于切入风速时，控制未在进行解缆且未在进行润滑加脂的各个风力发电机组进入待机状态。
根据本发明的实施例，第一控制器还可被配置为：根据风向确定所述至少一台风力发电机组的优先级；基于所述优先级，控制与确定的限电比例相应的所述至少一台风力发电机组进入待机状态。
根据本发明的实施例，第一控制器还可被配置为：根据预测的风向和风力发电机组在位置，确定接触到风的风力发电机组的先后次序；根据所述先后次序确定各个风力发电机组的所述优先级。
根据本发明的实施例，待机控制装置200还可包括第二控制器220。
第二控制器可被配置为：在预测的风速在未来第二预定时间段期间的每个预定时间区间内的平均值均不小于切入风速时，根据风向确定各个风力发电机组的优先级，并根据所述优先级控制各个风力发电机组退出待机状态。
根据本发明的实施例，第二控制器还可被配置为：在接收到停止限电指令时，根据预测的风向确定所述至少一台风力发电机组的优先级，并根据所述优先级控制所述至少一台风力发电机组退出待机状态。
根据本发明的实施例，第二控制器还可被配置为：根据预测的风向和风力发电机组在位置，确定接触到风的风力发电机组的先后次序；根据所述先后次序确定各个风力发电机组的所述优先级。
根据本发明的另一实施例中，在满足预测的风速在未来第一预定时间段期间的每个预定时间区间内的平均值均小于切入风速时，待机控制装置200可向用户发送提醒，以告知用户可以进入待机状态。此时，用户可基于该提醒手动操作从而使风力发电机组进入待机状态。再例如，用户可随时通过手动操作而使风力发电机组退出待机状态，并且当满足预测的风速在未来第二预定时间段期间的每个预定时间区间内的平均值均不小于切入风速时，待机控制装置300可无需用户手动操作而使风力发电机组直接退出待机状态。
当根据所述待机控制装置所产生的指令和用户的手动操作指令都有权限控制风力发电机组是否进入待机状态时，用户的手动操作指令的权限可高于根据该控制装置所产生的指令的权限。例如，用户可通过手动操作而使风力发电机组提前进入或提前终止待机状态。
此外，用户通过风力发电机组自身的控制面板发出的手动操作指令的权限可高于用户通过其他远程控制手段发出的手动操作指令的权限。例如，用户可通过风力发电机组自身的控制面板手动执行“就地复位”操作来取消由其他用户通过远程控制手段发出的“进入待机状态”的手动操作指令。
根据一个实施例，本发明还提供一种风力发电机组的待机控制系统。该待机控制系统包括：处理器和存储器。存储器存储有当被处理器执行使得处理器执行上述待机控制方法的程序指令。
此外，应该理解，根据本发明示例性实施例的设备中的各个单元可被实现硬件组件和/或软件组件。本领域技术人员根据限定的各个单元所执行的处理，可以例如使用现场可编程门阵列(FPGA)或专用集成电路(ASIC)来实现各个单元。
此外，根据本发明示例性实施例的待机控制方法可以被实现为计算机可读存储介质中的程序指令。本领域技术人员可以根据对上述方法的描述来实现该程序指令。当该程序指令在计算机中被执行时实现本发明的上述方法。
根据本发明的风力发电机组的待机控制方法和装置，可更有效地执行待机操作，减少风力发电机组的能耗，并实现快速并网发电。
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 (10)

1.一种风力发电机组的待机控制方法，其特征在于，所述待机控制方法包括：
在预测的风速在未来第一预定时间段期间的每个预定时间区间内的平均值均小于切入风速时，控制各个风力发电机组进入待机状态；或者，
在接收到限电指令时，根据预测的风速在未来第一预定时间段期间的每个预定时间区间内的平均值，确定限电比例，控制与确定的限电比例相应的至少一台风力发电机组进入待机状态，
其中，在所述预测的风速在未来第一预定时间段期间的每个预定时间区间内的平均值均小于切入风速时，所述待机控制方法还包括：
在预测的风速在未来第二预定时间段期间的每个预定时间区间内的平均值均不小于切入风速时，根据风向确定各个风力发电机组的优先级，并根据所述优先级控制各个风力发电机组退出待机状态，
其中，在控制与确定的限电比例相应的至少一台风力发电机组进入待机状态之后，所述待机控制方法还包括：
在接收到停止限电指令时，根据预测的风向确定所述至少一台风力发电机组的优先级，并根据所述优先级控制所述至少一台风力发电机组退出待机状态。
2.如权利要求1所述的待机控制方法，其特征在于，在预测的风速在未来第一预定时间段期间的每个预定时间区间内的平均值均小于切入风速时，控制各个风力发电机组进入待机状态的步骤包括：
在预测的风速在未来第一预定时间段期间的每个预定时间区间内的平均值均小于切入风速时，控制未在进行解缆且未在进行润滑加脂的各个风力发电机组进入待机状态。
3.如权利要求1所述的待机控制方法，其特征在于，控制与确定的限电比例相应的至少一台风力发电机组进入待机状态的步骤包括：
根据风向确定所述至少一台风力发电机组的优先级；
基于所述优先级，控制与确定的限电比例相应的所述至少一台风力发电机组进入待机状态。
4.如权利要求1和3中的任意一项所述的待机控制方法，其特征在于，所述待机控制方法还包括：
根据预测的风向和风力发电机组在位置，确定接触到风的风力发电机组的先后次序；
根据所述先后次序确定各个风力发电机组的所述优先级。
5.一种风力发电机组的待机控制装置，其特征在于，所述待机控制装置包括：
第一控制器，被配置为：
在预测的风速在未来第一预定时间段期间的每个预定时间区间内的平均值均小于切入风速时，控制各个风力发电机组进入待机状态；或者，
在接收到限电指令时，根据预测的风速在未来第一预定时间段期间的每个预定时间区间内的平均值，确定限电比例，控制与确定的限电比例相应的至少一台风力发电机组进入待机状态，
其中，所述待机控制装置还包括：
第二控制器，被配置为：
在预测的风速在未来第二预定时间段期间的每个预定时间区间内的平均值均不小于切入风速时，根据风向确定各个风力发电机组的优先级，并根据所述优先级控制各个风力发电机组退出待机状态，
在接收到停止限电指令时，根据预测的风向确定所述至少一台风力发电机组的优先级，并根据所述优先级控制所述至少一台风力发电机组退出待机状态。
6.如权利要求5所述的待机控制装置，其特征在于，第一控制器还被配置为：
在预测的风速在未来第一预定时间段期间的每个预定时间区间内的平均值均小于切入风速时，控制未在进行解缆且未在进行润滑加脂的各个风力发电机组进入待机状态。
7.如权利要求5所述的待机控制装置，其特征在于，第一控制器还被配置为：
根据风向确定所述至少一台风力发电机组的优先级；
基于所述优先级，控制与确定的限电比例相应的所述至少一台风力发电机组进入待机状态。
8.如权利要求5和7中任一项所述的待机控制装置，其特征在于，所述第一控制器及第二控制器均还被配置为：
根据预测的风向和风力发电机组在位置，确定接触到风的风力发电机组的先后次序；
根据所述先后次序确定各个风力发电机组的所述优先级。
9.一种计算机可读存储介质，存储有当被处理器执行时使得处理器执行如权利要求1至4中的任意一项所述的待机控制方法的程序指令。
10.一种计算装置，包括：
处理器；
存储器，用于存储当被处理器执行使得处理器执行如权利要求1至4中的任意一项所述的待机控制方法的程序指令。
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