CN110017247A - 一种基于自耗电的偏航对风方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及基于自耗电的偏航对风方法，该方法包括：S1根据测量的偏航误差，经过处理获得平均偏航误差1，若平均偏航误差1超过限值，则执行步骤S2；若未超则重复步骤S1；S2根据风电机组测量的风速，经过处理获得平均风速1，计算对应风速下功率，和此时风电机组测量的发电机输出功率求差值，若功率差值大于风电机组偏航电机的功率，则执行步骤S3，同时记录偏航误差1的方向；否则执行步骤S1；S3执行偏航动作，在执行过程中，获得偏航误差2，若偏航误差2与偏航误差1的方向相反则立即停止偏航动作，执行步骤S1；若方向相同则继续执行偏航动作。本发明考虑了偏航动作过程中偏航电机的自耗电，保证了风电机组的输出功率。

Description

一种基于自耗电的偏航对风方法
技术领域
本发明属于新能源技术领域，尤其涉及一种基于自耗电的偏航对风方法。
背景技术
随着社会对环保问题越来越关注，风能作为一种清洁可再生能源已经获得认可，风力发电技术是利用风能为人类提供能源的技术也已经广泛应用，为了在风机运行过程中充分利用风能，需要风电机组的偏航误差为零，此时风电机组的吸收的风能最多，目前越来越多的控制策略和方法研究如何使偏航精准对风，以获得更多的风能，因此，基于这些问题，提供一种充分考虑风电机组偏航电机自耗电对风电机组输出功率的影响，保证了风电机组输出功率最大化的基于自耗电的偏航对风方法，具有重要的现实意义。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种充分考虑风电机组偏航电机自耗电对风电机组输出功率的影响，保证了风电机组输出功率最大化的基于自耗电的偏航对风方法。
本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：
一种基于自耗电的偏航对风方法，所述方法包括如下步骤：
S1、根据风电机组测量的偏航误差，经过数据单元处理，获得平均偏航误差1，若平均偏航误差1超过限值，则执行步骤S2；若平均偏航误差1未超过限值，则重复步骤S1；
S2、根据风电机组测量的风速，经过数据单元处理，获得平均风速1，然后计算此风速下对应的功率，和此时风电机组测量的发电机输出功率求功率差值，若功率差值大于风电机组偏航电机的功率，则执行步骤S3，同时记录偏航误差1的方向；否则执行步骤S1；
S3、执行偏航动作；在执行过程中，根据风电机组测量的偏航误差，经过数据处理单元处理，获得偏航误差2，若偏航误差2与步骤S2中记录偏航误差1的方向相反则立即停止偏航动作，进而执行步骤S1；若偏航误差2与步骤S2中记录的偏航误差1的方向相同则继续执行偏航动作。
进一步的，所述步骤S2中对应风速下的功率的计算公式为：
P＝0.5×ρ×A×v3×Cp×η1×η2
其中：
P为功率；
ρ为空气密度；
A为风电机组转子扫风面积；
v为风速；
Cp为机组叶片的气动系数；
η1为机械效率；
η2为电气效率。
进一步的，所述步骤S1中偏航误差1为2分钟平均偏航误差。
进一步的，所述步骤S1中的限值为8°。
进一步的，所述步骤S2中平均风速1为30秒平均风速。
进一步的，所述的步骤S2的风电机组偏航电机的功率为偏航电机的额定功率。
进一步的，所述的步骤S3的偏航误差2为1秒钟平均偏航误差。
本发明的优点和积极效果是：
1、本发明充分考虑了风电机组偏航对风过程中偏航电机的自耗电对机组输出功率的影响，目的是使风电机组在保证对风的情况下发电量最多。
2、本发明在保证机组发电量的情况下，通过启动偏航动作的条件保证了机组快速响应风向的变化，同时通过偏航停止条件保证了机组能精确对风。
附图说明
以下将结合附图和实施例来对本发明的技术方案作进一步的详细描述，但是应当知道，这些附图仅是为解释目的而设计的，因此不作为本发明范围的限定。此外，除非特别指出，这些附图仅意在概念性地说明此处描述的结构构造，而不必要依比例进行绘制。
图1为本发明实施例提供的基于自耗电的偏航对风方法的流程框图；
具体实施方式
首先，需要说明的是，以下将以示例方式来具体说明本发明的具体结构、特点和优点等，然而所有的描述仅是用来进行说明的，而不应将其理解为对本发明形成任何限制。此外，在本文所提及各实施例中予以描述或隐含的任意单个技术特征，仍然可在这些技术特征(或其等同物)之间继续进行任意组合或删减，从而获得可能未在本文中直接提及的本发明的更多其他实施例。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面就结合图1来具体说明本发明。
实施例1
图1为本发明实施例提供的基于自耗电的偏航对风方法的流程框图如图1所示，本实施例提供的一种基于自耗电的偏航对风方法，所述方法包括如下步骤：
S1、根据风电机组测量的偏航误差，偏航误差可通过风电机组中的测量机构测量，这属于现有技术即可实现的功能，获得的数据传输到数据单元，经过数据单元处理，此时可采用现有技术中的PLC或者微处理器模块，经处理后获得平均偏航误差1，若平均偏航误差1超过限值，则执行步骤S2；若平均偏航误差1未超过限值，则重复步骤S1；
S2、根据风电机组测量的风速，风速可通过风电机组中的测量机构测量，这属于现有技术即可实现的功能，获得的数据传输到数据单元，经过数据单元处理，此时可采用现有技术中的PLC或者微处理器模块，经处理后获得平均风速1，然后计算此风速下对应的功率，和此时风电机组测量的发电机输出功率求功率差值，若功率差值大于风电机组偏航电机的功率，则执行步骤S3，同时记录偏航误差1的方向；否则执行步骤S1；
S3、执行偏航动作；在执行过程中，根据风电机组测量的偏航误差，经过数据处理单元处理，获得偏航误差2，若偏航误差2与步骤S2中记录偏航误差1的方向相反则立即停止偏航动作，进而执行步骤S1；若偏航误差2与步骤S2中记录的偏航误差1的方向相同则继续执行偏航动作。
进一步的，所述步骤S2中对应风速下的功率的计算公式为：
P＝0.5×ρ×A×v3×Cp×η1×η2
其中：
P为功率；
ρ为空气密度，标准空气密度为1.225kg/m3，具体的需要根据机组安装位置确定；
A为风电机组转子扫风面积，根据叶轮直径获得；
v为风速；
Cp为机组叶片的气动系数，是机组的设计参数；
η1为机械效率，是机组的设计参数，一般为0.96；
η2为电气效率，是机组的设计参数，一般为0.94；
进一步的，所述步骤S1中偏航误差1为2分钟平均偏航误差。
进一步的，所述步骤S1中的限值为8°。
进一步的，所述步骤S2中平均风速1为30秒平均风速。
进一步的，所述的步骤S2的风电机组偏航电机的功率为偏航电机的额定功率，是机组设计参数。
进一步的，所述的步骤S3的偏航误差2为1秒钟平均偏航误差。
需要指出的是，执行偏航动作和偏航停止是基于风电机组本身的执行机构：偏航电机，偏航减速箱，偏航小齿轮，是目前通用的偏航执行机构。
以上实施例对本发明进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (7)

1.一种基于自耗电的偏航对风方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：
S1、根据风电机组测量的偏航误差，经过数据单元处理，获得平均偏航误差1，若平均偏航误差1超过限值，则执行步骤S2；若平均偏航误差1未超过限值，则重复步骤S1；
S2、根据风电机组测量的风速，经过数据单元处理，获得平均风速1，然后计算此风速下对应的功率，和此时风电机组测量的发电机输出功率求功率差值，若功率差值大于风电机组偏航电机的功率，则执行步骤S3，同时记录偏航误差1的方向；否则执行步骤S1；
S3、执行偏航动作；在执行过程中，根据风电机组测量的偏航误差，经过数据处理单元处理，获得偏航误差2，若偏航误差2与步骤S2中记录偏航误差1的方向相反则立即停止偏航动作，进而执行步骤S1；若偏航误差2与步骤S2中记录的偏航误差1的方向相同则继续执行偏航动作。
2.根据权利要求1所述的一种基于自耗电的偏航对风方法，其特征在于：所述步骤S2中对应风速下的功率的计算公式为：
P＝0.5×ρ×A×v3×Cp×η1×η2
其中：
P为功率；
ρ为空气密度；
A为风电机组转子扫风面积；
v为风速；
Cp为机组叶片的气动系数；
η1为机械效率；
η2为电气效率。
3.根据权利要求1所述的一种基于自耗电的偏航对风方法，其特征在于：所述步骤S1中偏航误差1为2分钟平均偏航误差。
4.根据权利要求1所述的一种基于自耗电的偏航对风方法，其特征在于：所述步骤S1中的限值为8°。
5.根据权利要求1所述的一种基于自耗电的偏航对风方法，其特征在于：所述步骤S2中平均风速1为30秒平均风速。
6.根据权利要求1所述的一种基于自耗电的偏航对风方法，其特征在于：所述的步骤S2的风电机组偏航电机的功率为偏航电机的额定功率。
7.根据权利要求1所述的一种基于自耗电的偏航对风方法，其特征在于：所述的步骤S3的偏航误差2为1秒钟平均偏航误差。
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102748238A (zh) * 2012-07-25 2012-10-24 沈阳工业大学 带冗余储能的风电能量转换系统及其应用模式与控制方法
CN103306899A (zh) * 2012-03-15 2013-09-18 西门子公司 风力涡轮机的电偏航驱动器、风力涡轮机、操作其的方法
CN104018987A (zh) * 2014-03-26 2014-09-03 同济大学 一种风力发电机偏航系统的控制方法
EP2737205B1 (en) * 2011-07-04 2016-10-19 Vestas Wind Systems A/S A method of yawing a rotor of a wind turbine
CN107709763A (zh) * 2015-07-03 2018-02-16 歌美飒创新技术公司 防止风力涡轮机不对准的情况
CN107829878A (zh) * 2017-11-06 2018-03-23 北京金风科创风电设备有限公司 风力发电机组的偏航控制设备和方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2737205B1 (en) * 2011-07-04 2016-10-19 Vestas Wind Systems A/S A method of yawing a rotor of a wind turbine
CN103306899A (zh) * 2012-03-15 2013-09-18 西门子公司 风力涡轮机的电偏航驱动器、风力涡轮机、操作其的方法
CN102748238A (zh) * 2012-07-25 2012-10-24 沈阳工业大学 带冗余储能的风电能量转换系统及其应用模式与控制方法
CN104018987A (zh) * 2014-03-26 2014-09-03 同济大学 一种风力发电机偏航系统的控制方法
CN107709763A (zh) * 2015-07-03 2018-02-16 歌美飒创新技术公司 防止风力涡轮机不对准的情况
CN107829878A (zh) * 2017-11-06 2018-03-23 北京金风科创风电设备有限公司 风力发电机组的偏航控制设备和方法

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