CN110043424B - 风机调度跟踪控制方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种风机调度跟踪控制方法及装置，涉及风机控制的技术领域，包括获取风功率特性曲线和电网功率调度指令；根据风功率特性曲线和电网功率调度指令确定当前风机的应处运行状态，应处运行状态包括自由发电状态或者限功率状态；获取当前风机的实际运行状态；判断风机的实际运行状态与应处运行状态是否一致；如果否，将风机的实际运行状态切换为应处运行状态，本发明实施例提供的风机调度跟踪控制方法及装置，能够使风机有效跟随风速变化，以完善风力发电控制系统，进而提高风机的发电效率。

Description

风机调度跟踪控制方法及装置
技术领域
本发明涉及风机控制技术领域，尤其是涉及一种风机调度跟踪控制方法及装置。
背景技术
近年来，风力发电发展迅速，单机容量与装机总量日益增加。然而，由于自然界的风速具有高度随机性和间歇性，导致风电机组产生的功率具有较大的波动和不稳定性，这与高效、可靠、友好的电网标准之间的矛盾日益突出。采用先进的控制策略，确保机组安全稳定高效运行，是一个十分重要的研究方向。
但是，目前常用的控制策略，由于风轮转动惯量大、风轮转速变化缓慢，而难以使风机快速跟随风速变化，导致控制系统暂态过程时间较长，影响了风机的发电效率。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种风机调度跟踪控制方法及装置，以缓解控制系统暂态过程时间较长的技术问题，以提高风机的发电效率。
根据本发明实施例的一个方面，提供了一种风机调度跟踪控制方法，包括：获取风功率特性曲线和电网功率调度指令；根据风功率特性曲线和电网功率调度指令确定当前风机的应处运行状态，应处运行状态包括自由发电状态或者限功率状态；获取当前风机的实际运行状态；判断风机的实际运行状态与应处运行状态是否一致；如果否，将风机的实际运行状态切换为应处运行状态。
在一些实施例中，上述根据风功率特性曲线和电网功率调度指令确定当前风机的应处运行状态的步骤包括：根据风功率特性曲线提取当前风速测量值对应的最大功率值；判断电网功率调度指令是否大于当前风速测量值对应的最大功率值；如果是，确定当前风机的应处运行状态为自由发电状态；如果否，确定当前风机的应处运行状态为限功率状态。
在一些实施例中，如果上述风机的实际运行状态切换为自由发电状态时，上述方法还包括：检测风机所处环境的风速值；如果风速值低于风机对应的额定风速值，通过转矩补偿控制器对风机的给定转矩值进行补偿，其中，转矩补偿控制器为基于预测控制算法计算的，以使风机在风速波动时过渡到稳态工作点；如果风速值高于风机对应的额定风速值，通过桨距角预测控制器控制风机的转速。
在一些实施例中，如果上述风机的实际运行状态切换为限功率状态时，上述方法还包括：获取当前风机的运行参数；根据运行参数计算风机当前时刻的风能利用系数；判断风能利用系数是否大于预设的理论风能利用系数阈值；如果是，采用变速控制方式控制风机的转速；如果否，采用变桨控制方式控制风机的叶片相对于旋转平面的位置角度。
在一些实施例中，在上述风机处于自由发电状态时，上述方法还包括：根据风速值确定风机所处环境的风速变化趋势；根据风速变化趋势和风机对应的额定风速值对风机进行变速、变桨控制的切换。
在一些实施例中，上述在风机处于限功率状态时，上述方法还包括：根据计算的多个时刻的风能利用系数确定风能利用系数的变化趋势；根据风能利用系数的变化趋势和理论风能利用系数阈值对风机进行变速、变桨控制的切换。
根据本发明实施例的另一个方面，还提供了一种风机调度跟踪控制装置，包括：第一获取模块，用于获取风功率特性曲线和电网功率调度指令；确定模块，用于根据风功率特性曲线和电网功率调度指令确定当前风机的应处运行状态，应处运行状态包括自由发电状态或者限功率状态；第二获取模块，用于获取当前风机的实际运行状态；判断模块，用于判断风机的实际运行状态与应处运行状态是否一致；切换模块，用于当判断模块的判断结果为否时，将风机的实际运行状态切换为应处运行状态。
在一些实施例中，上述确定模块用于：根据风功率特性曲线提取当前风速测量值对应的最大功率值；判断电网功率调度指令是否大于当前风速测量值对应的最大功率值；如果是，确定当前风机的应处运行状态为自由发电状态；如果否，确定当前风机的应处运行状态为限功率状态。
在一些实施例中，上述装置还包括：检测模块，用于如果风机的实际运行状态切换为自由发电状态时，检测风机所处环境的风速值；第一控制模块，用于如果风速值低于风机对应的额定风速值，通过转矩补偿控制器对风机的给定转矩值进行补偿，其中，转矩补偿控制器为基于预测控制算法计算的，以使风机在风速波动时过渡到稳态工作点；第二控制模块，用于如果风速值高于风机对应的额定风速值，通过桨距角预测控制器控制风机的转速。
根据本发明实施例的另一个方面，还提供一种服务器，服务器包括处理器和存储器；其中，存储器，用于存放计算机程序；处理器，用于执行存储器上所存放的程序时，实现上述风机调度跟踪控制方法的步骤。
根据本发明实施例的另一个方面，还提供一种计算机存储介质，用于存储计算机程序指令，当计算机执行计算机程序指令时，执行上述风机调度跟踪控制方法的步骤。
本发明实施例带来了以下有益效果：
本发明实施例提供的一种风机调度跟踪控制方法及装置，能够根据风功率特性曲线和电网功率调度指令确定当前风机的应处于运行状态，并且在判断出当前风机的实际运行状态与应处运行状态不一致时，将风机的实际运行状态切换为应处运行状态，使风机有效跟随风速变化，以完善风力发电控制系统，进而提高风机的发电效率。
本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种风机调度跟踪控制方法的流程图；
图2为本发明实施例提供的一种发电机功率给定值响应轨迹变化曲线图；
图3为本发明实施例提供的另一种发电机功率给定值响应轨迹变化曲线图；
图4为本发明实施例提供的一种限功率状态下阶跃风速切换结果的示意图；
图5为本发明实施例提供的一种风机调度跟踪控制方法的策略流程图；
图6为本发明实施例提供的一种风机调度跟踪控制装置的结构示意图；
图7为本发明实施例提供的另一种风机调度跟踪控制装置的结构示意图；
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
风力发电系统是一个复杂强耦合非线性系统，这给其功率控制系统的设计带来很大困难。采用先进的风力发电机组控制理论，设计高效可行的控制策略来实现风机的输出功率满足电网用户需求，已经成为近年来风力发电领域研究的重点和难点问题。
目前，实际现场中在额定风速以下最常应用的是经典OTC(Optimal TorqueControl，最优转矩控制)控制策略，但其因风轮转动惯量大、风轮转速变化缓慢，而难以快速跟随风速变化，导致控制系统暂态过程时间过长的缺点。
而且，现代风机不总是工作在最大风能捕获模式，限电弃风现象普遍存在。当风机处于限电弃风状态时，实际风机通常采用变速或变桨的单一控制回路进行限功率。然而，单一变速控制回路的功率调节范围有限，单一变桨回路的功率调节响应时间较长，因此，设计一套完善的适应风机全工况，且，能实时响应电网功率调度指令的功率控制策略十分重要。基于此，本发明实施例提供了一种风机调度跟踪控制方法及装置，以对风力发电控制系统进行完善，进而提高风机的发电效率。
为便于对本实施例进行理解，首先对本发明实施例所公开的一种风机调度跟踪控制方法进行详细介绍。
实施例一：
本发明实施例提供了一种风机调度跟踪控制方法，如图1所示的一种风机调度跟踪控制方法的流程图，包括以下步骤：
步骤S102，获取风功率特性曲线和电网功率调度指令；
具体地，上述风功率特性曲线是基于指定时间段内风电场中风机的风速和功率的实测运行数据绘制的曲线，通常，风功率特性曲线是由风速作为自变量，有功功率作为因变量，建立的坐标系，并用一条拟合曲线拟合风速与有功功率的散点图，最终得到能够反映风速与有功功率关系的曲线，并且，随着风电装机容量的快速发展，风电机组容量也越来越大，风功率特性曲线是体现发电能力的核心指标，也是风电机组设备主要的考核指标。
进一步，上述电网功率调度指令通常包括调度人员发布的功率调度指令，因此，上述电网功率调度指令通常携带有所需调度的功率值。
步骤S104，根据风功率特性曲线和电网功率调度指令确定当前风机的应处运行状态；
其中，上述应处运行状态包括自由发电状态或者限功率状态；
具体地，该应处运行状态是指基于风功率特性曲线和当前的电网功率调度指令，当前风机应当处于的较优运行状态，以满足当前的电网功率调度。
通常，上述自由发电状态指风机的最大出力自由发电状态，上述限功率状态通常指限电弃风状态。
步骤S106，获取当前风机的实际运行状态；
步骤S108，判断该风机的实际运行状态与上述应处运行状态是否一致；
步骤S110，如果否，将风机的实际运行状态切换为应处运行状态。
本发明实施例提供的一种风机调度跟踪控制方法，能够根据风功率特性曲线和电网功率调度指令确定当前风机的应处于运行状态，并且在判断出当前风机的实际运行状态与应处运行状态不一致时，将风机的实际运行状态切换为应处运行状态，使风机有效跟随风速变化，以完善风力发电控制系统，进而提高风机的发电效率。
在实际使用时，由于风功率特性曲线是基于风机的风速和功率绘制的曲线，因此，上述步骤S104中确定当前风机的应处运行状态时，可以根据当前风速值进行，具体地，确定当前风机的应处运行状态的步骤，通常包括以下过程：
(1)根据风功率特性曲线提取当前风速测量值对应的最大功率值；
(2)判断上述电网功率调度指令是否大于当前风速测量值对应的最大功率值；
具体地，上述当前风速测量值为当前实测风速值，利用风功率特性曲线可以查询出该实测风速值对应的最大功率值，通常该最大功率值为风机最大发电功率，可以表示为：Pmax＝0.5ρπR2v3Cpmax，其中，ρ为空气密度，单位kg/m3，R为风轮半径，单位m；v为当前实测风速值，单位为m/s；CPmax为最大风能利用系数；
(3)如果是，确定当前风机的应处运行状态为自由发电状态；
(4)如果否，确定当前风机的应处运行状态为限功率状态。
即，若在某实测风速值下，若电网功率调度指令携带的所需调度的功率值大于(通常大于等于)风机最大发电功率时，风机处于自由发电状态。反之，则风机处于限功率状态。
进一步，如果上述风机的实际运行状态切换为自由发电状态时，为了使风电机组在风速波动时快速过渡到稳态工作点，提高风能捕获效率，本发明实施例提供的风机调度跟踪控制方法还包括通过转矩补偿控制器对风机的转矩和风速进行控制。
具体地，在风机的实际运行状态切换为自由发电状态时，上述方法还包括：检测风机所处环境的风速值；如果该风速值低于风机对应的额定风速值，通过转矩补偿控制器对风机的给定转矩值进行补偿，其中，转矩补偿控制器为基于预测控制算法计算的，以使风机在风速波动时过渡到稳态工作点；
在实际使用时，上述转矩补偿控制器通常是利用预测控制算法在额定风速以下设计的，可以在风速波动时使风机快速过渡到稳态工作点，提高风能捕获效率。
进一步，如果风速值高于风机对应的额定风速值，则可以通过桨距角预测控制器控制风机的转速，即，在额定风速值以上，采用桨距角预测控制器代替传统的PID(proportion integral differential，比例、积分、微分)控制器，可改善其超调量过大、调节时间过长的缺点，同时减小了齿轮箱中间轴机械载荷和叶片叶根弯矩。
此外，在风机限电弃风状态，即限功率状态时，由于限功率指令小于风机最大可出力值，类似于风机自由发电时额定风速以上的情形，因此，考虑实际中风速工况的随机性以及功率调度指令的不确定性，本发明实施例中可以采用变速、变桨混合跟踪控制策略，即根据电网功率调度指令，优先考虑变速控制，若无法满足要求，则切换为变桨控制策略。因此，需要设定一个转速限值，在高于该限值时通过变速环节限制功率，当风机的转速降低到该转速限值，或者低于该转速限值，且无法满足限功率要求时，可以切换为变桨控制。
具体地，本发明实施例采用理论风能利用系数Cp的值作为变速回路和变桨回路的切换条件，基于此，上述方法还包括：如果上述风机的实际运行状态切换为限功率状态时，获取当前风机的运行参数；根据运行参数计算风机当前时刻的风能利用系数；判断该风能利用系数是否大于预设的理论风能利用系数阈值；如果是，采用变速控制方式控制风机的转速；如果否，采用变桨控制方式控制上述风机的叶片相对于旋转平面的位置角度。
在实际使用时，上述运行参数通常包括风速、空气密度、风轮半径、风轮旋转角速度，以及桨距角等等，上述风能利用系数用Cp表示，Cp一般认为是由桨距角β和叶尖速比λ共同决定的二元函数，因此，Cp一般表示为如下形式：
Figure BDA0002074408450000091
式中，c1、c2、c3、c4、c5、c6、c7和c8为预设常数，可以根据实际计算情况进行设置，本发明实施例对此不进行限制，β为桨距角，λ为叶尖速比，其中，叶尖速比的计算公式为λ＝ωrR/v，ωr为风轮旋转角速度，R为风轮半径；v为当前实测风速值。
基于上述风能利用系数，风轮机械转矩和风机发电功率可以通过如下公式计算：
Figure BDA0002074408450000092
其中，Tm为风轮机械转矩，Pm为风机发电功率，ρ为空气密度，单位kg/m3，R为风轮半径，单位m；v为当前实测风速值，单位为m/s。
具体实现时，上述理论风能利用系数阈值通常取为0.4，当当前时刻的风能利用系数大于该阈值时，只采用变速控制，通过降低发电机转速使其偏离最优值来限功率，当当前时刻的风能利用系数小于该阈值时，切换为变桨控制。
在实际使用时，在风机处于自由发电状态时，也可以进行变速、变桨的控制切换，具体地，自由发电状态下变速、变桨的控制切换，也称为一阶惯性平滑切换策略，可以根据风速变化趋势进行，因此，上述方法还包括：在风机处于自由发电状态时根据上述风速值确定风机所处环境的风速变化趋势；根据该风速变化趋势和风机对应的额定风速值对风机进行变速、变桨控制的切换。
具体实现时，上述根据风速变化趋势的切换方式可以使风机实现变速和变桨控制的平滑切换，具体地，在自由发电状态下，首先，根据风速变化趋势定义风速上穿越事件和下穿越事件，由不同事件确定发电机转矩、功率给定值的起始值和终止值。
具体地，上述风速上穿越事件是指当风速由额定风速值以下升至额定风速值以上时的事件，此时，风机的控制系统会由额定风速值以下运行过渡至切换过程区间，而风机发电机功率给定值也相应地发生变化。为了便于理解，图2示出了一种风速上穿越事件发电机功率给定值响应轨迹变化曲线图，其中，发电机功率给定值由Peopt变为Prated，显示的是发电机功率Pe(功率给定值)随发电机转速的变化轨迹，显示发电机功率从切换过程起点A到达切换过程终点B的变化过程，在功率给定值到达终点B后，控制策略切换为额定风速值以上的控制模式。
进一步，风速下穿越事件是指风速由额定风速值以上降至额定风速值以下时的事件，与风速上穿越事件类似，风速下穿越事件切换过程发电机功率给定值由Prated变为Peopt，其一阶惯性切换策略过渡轨迹，即功率给定值响应轨迹变化曲线图如图3所示。在功率给定值到达终点A后，控制策略切换为额定风速值以下控制模式。
由上述图2和图3对应的内容可知，风机处于自由发电状态时，其变速、变桨控制的切换，是根据风速变化趋势进行的，而风机在限功率状态时，也可以进行变速、变桨控制的切换，与自由发电状态不同的是，风机处于限功率状态时变速、变桨控制的切换是基于上述风能利用系数的变化趋势进行的，因此，本发明实施例提供的风机调度跟踪控制方法还包括以下过程，即在风机处于限功率状态时，根据计算的多个时刻的风能利用系数确定风能利用系数的变化趋势；根据风能利用系数的变化趋势和理论风能利用系数阈值对风机进行变速、变桨控制的切换。
具体地，风机在限功率状态时其风能利用系数Cp由高到低穿过理论风能利用系数阈值的情况类似于自由发电状态下的风速上穿越事件，其风能利用系数Cp由低到高穿过理论风能利用系数阈值的情况类似于自由发电状态下的风速下穿越事件。当Cp由高到低穿过理论风能利用系数阈值时，对应的是变速到变桨控制的切换，反之，触发的是变桨到变速控制的切换。
具体地，图4示出了一种限功率状态下阶跃风速切换结果的示意图，具体地，图4中，以限制功率为2.5MW为例进行说明，风速为9m/s时Cp值大于理论风能利用系数阈值，风速为10m/s时理论Cp值小于理论风能利用系数阈值，风速在60s和130s时间期内发生阶跃，触发切换事件。
其中，图4分别示出了风速发生阶跃时发电机功率，电磁转矩和浆距角的变化过程，其中，图4中的(a)图为风速的阶跃变化图，(b)图为发电机功率的变化示意图，(c)为电磁转矩的变化示意图，(d)为浆距角的变化示意图。
在Cp穿越理论风能利用系数阈值触发切换事件标志时，对于不加无扰切换过程的控制器，风机的运行模式直接由变速控制切换到变桨控制，或由变桨控制切换到变速控制。而对于添加惯性平滑切换过程的控制策略，上述控制模式没有立即发生变化，而是进入切换过渡过程，发电机转矩、功率和桨距角动作幅度和超调量明显小于直接切换策略，这大大减少了发电机的功率波动性和机械载荷，控制效果更好。
综上所述，图5示出了一种风机调度跟踪控制方法的策略流程图，如图5所示，具体地，包括以下流程：
(1)根据风功率特性曲线判断电网功率调度指令是否大于当前风速测量值对应的最大功率值；如果是，确定当前风机的应处运行状态为自由发电状态；如果否，确定当前风机的应处运行状态为限功率状态。
其中，功率的判断过程通过公式Pmax＝0.5ρπR2v3Cpmax实现。
(2)在自由发电状态下，如果风速值低于风机对应的额定风速值，通过转矩补偿控制器对风机的给定转矩值进行补偿，如果风速值高于风机对应的额定风速值，通过桨距角预测控制器控制风机的转速。
即，通过对风速值v与额定风速值Vrated的大小判断控制器的控制策略。
(3)在限功率状态时，如果风能利用系数大于预设的理论风能利用系数阈值，采用变速控制方式控制所述风机的转速，否则，采用变桨控制风机的叶片相对于旋转平面的位置角度。
即，判断Cp是否大于预设的理论风能利用系数阈值的方式，对风机进行变速、变桨控制的切换。
本发明实施例提供的一种风机调度跟踪控制方法，能够根据风功率特性曲线和电网功率调度指令确定当前风机的应处于运行状态，并且在判断出当前风机的实际运行状态与应处运行状态不一致时，将风机的实际运行状态切换为应处运行状态，使风机有效跟随风速变化，以完善风力发电控制系统，进而提高风机的发电效率。
实施例二：
在上述实施例的基础上，本发明实施例该提供了一种风机调度跟踪控制装置，如图6所示的一种风机调度跟踪控制装置的结构示意图，该装置包括以下结构：
第一获取模块60，用于获取风功率特性曲线和电网功率调度指令；
确定模块62，用于根据风功率特性曲线和电网功率调度指令确定当前风机的应处运行状态，应处运行状态包括自由发电状态或者限功率状态；
第二获取模块64，用于获取当前风机的实际运行状态；
判断模块66，用于判断风机的实际运行状态与应处运行状态是否一致；
切换模块68，用于当判断模块的判断结果为否时，将风机的实际运行状态切换为应处运行状态。
进一步，上述确定模块用于：
根据风功率特性曲线提取当前风速测量值对应的最大功率值；
判断电网功率调度指令是否大于当前风速测量值对应的最大功率值；
如果是，确定当前风机的应处运行状态为自由发电状态；
如果否，确定当前风机的应处运行状态为限功率状态。
进一步，图7示出了另一种风机调度跟踪控制装置的结构示意图，除图6所示的结构外，上述装置还包括：
检测模块70，用于如果风机的实际运行状态切换为自由发电状态时，检测风机所处环境的风速值；
第一控制模块72，用于如果风速值低于风机对应的额定风速值，通过转矩补偿控制器对风机的给定转矩值进行补偿，其中，转矩补偿控制器为基于预测控制算法计算的，以使风机在风速波动时过渡到稳态工作点；
第二控制模块74，用于如果风速值高于风机对应的额定风速值，通过桨距角预测控制器控制风机的转速。
进一步本发明实施例还提供了一种服务器，该服务器包括处理器和存储器；其中，所述存储器，用于存放计算机程序，该处理器，用于执行所述存储器上所存放的程序时，实现图1所示的方法步骤。
本发明实施例还提供一种计算机存储介质，用于存储计算机程序指令，当计算机执行计算机程序指令时，执行上述风机调度跟踪控制方法的步骤。
本发明实施例提供的风机调度跟踪控制装置，与上述实施例提供的风机调度跟踪控制方法具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。
本发明实施例所提供的风机调度跟踪控制方法及装置的计算机程序产品，包括存储了程序代码的计算机可读存储介质，所述程序代码包括的指令可用于执行前面方法实施例中所述的方法，具体实现可参见方法实施例，在此不再赘述。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的装置的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
另外，在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
最后应说明的是：以上实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域技术人员应当理解：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，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，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权利要求的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种风机调度跟踪控制方法，其特征在于，包括：
获取风功率特性曲线和电网功率调度指令；
根据所述风功率特性曲线和所述电网功率调度指令确定当前风机的应处运行状态，所述应处运行状态包括自由发电状态或者限功率状态；
获取当前所述风机的实际运行状态；
判断所述风机的实际运行状态与所述应处运行状态是否一致；
如果否，将所述风机的实际运行状态切换为所述应处运行状态；
其中，如果所述风机的实际运行状态切换为所述自由发电状态时，所述方法还包括：检测所述风机所处环境的风速值；如果所述风速值低于所述风机对应的额定风速值，通过转矩补偿控制器对所述风机的给定转矩值进行补偿，其中，所述转矩补偿控制器为基于预测控制算法计算的，以使所述风机在风速波动时过渡到稳态工作点；如果所述风速值高于所述风机对应的额定风速值，通过桨距角预测控制器控制所述风机的转速；
如果所述风机的实际运行状态切换为所述限功率状态时，所述方法还包括：获取当前所述风机的运行参数；根据所述运行参数计算所述风机当前时刻的风能利用系数；判断所述风能利用系数是否大于预设的理论风能利用系数阈值；如果是，采用变速控制方式控制所述风机的转速；如果否，采用变桨控制方式控制所述风机的叶片相对于旋转平面的位置角度；
在所述风机处于自由发电状态时，所述方法还包括：根据所述风速值确定所述风机所处环境的风速变化趋势；根据所述风速变化趋势和所述风机对应的额定风速值对所述风机进行变速、变桨控制的切换；
在所述风机处于限功率状态时，所述方法还包括：根据计算的多个时刻的所述风能利用系数确定所述风能利用系数的变化趋势；根据所述风能利用系数的变化趋势和所述理论风能利用系数阈值对所述风机进行变速、变桨控制的切换，其中，当风能利用系数由高到低穿过理论风能利用系数阈值时，对应的是变速到变桨控制的切换，当风能利用系数由低到高穿过理论风能利用系数阈值时，触发的是变桨到变速控制的切换。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述风功率特性曲线和所述电网功率调度指令确定当前风机的应处运行状态的步骤包括：
根据所述风功率特性曲线提取当前风速测量值对应的最大功率值；
判断所述电网功率调度指令是否大于所述当前风速测量值对应的最大功率值；
如果是，确定当前所述风机的所述应处运行状态为自由发电状态；
如果否，确定当前所述风机的所述应处运行状态为限功率状态。
3.一种风机调度跟踪控制装置，其特征在于，包括：
第一获取模块，用于获取风功率特性曲线和电网功率调度指令；
确定模块，用于根据所述风功率特性曲线和所述电网功率调度指令确定当前风机的应处运行状态，所述应处运行状态包括自由发电状态或者限功率状态；
第二获取模块，用于获取当前所述风机的实际运行状态；
判断模块，用于判断所述风机的实际运行状态与所述应处运行状态是否一致；
切换模块，用于当所述判断模块的判断结果为否时，将所述风机的实际运行状态切换为所述应处运行状态；
其中，所述装置还包括：
检测模块，用于如果所述风机的实际运行状态切换为所述自由发电状态时，检测所述风机所处环境的风速值；
第一控制模块，用于如果所述风速值低于所述风机对应的额定风速值，通过转矩补偿控制器对所述风机的给定转矩值进行补偿，其中，所述转矩补偿控制器为基于预测控制算法计算的，以使所述风机在风速波动时过渡到稳态工作点；
第二控制模块，用于如果所述风速值高于所述风机对应的额定风速值，通过桨距角预测控制器控制所述风机的转速；
所述装置还用于：如果所述风机的实际运行状态切换为所述限功率状态时，获取当前所述风机的运行参数；根据所述运行参数计算所述风机当前时刻的风能利用系数；判断所述风能利用系数是否大于预设的理论风能利用系数阈值；如果是，采用变速控制方式控制所述风机的转速；如果否，采用变桨控制方式控制所述风机的叶片相对于旋转平面的位置角度；以及，
在所述风机处于自由发电状态时，根据所述风速值确定所述风机所处环境的风速变化趋势；根据所述风速变化趋势和所述风机对应的额定风速值对所述风机进行变速、变桨控制的切换；
在所述风机处于限功率状态时，根据计算的多个时刻的所述风能利用系数确定所述风能利用系数的变化趋势；根据所述风能利用系数的变化趋势和所述理论风能利用系数阈值对所述风机进行变速、变桨控制的切换，其中，当风能利用系数由高到低穿过理论风能利用系数阈值时，对应的是变速到变桨控制的切换，当风能利用系数由低到高穿过理论风能利用系数阈值时，触发的是变桨到变速控制的切换。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述确定模块用于：
根据所述风功率特性曲线提取当前风速测量值对应的最大功率值；
判断所述电网功率调度指令是否大于所述当前风速测量值对应的最大功率值；
如果是，确定当前所述风机的所述应处运行状态为自由发电状态；
如果否，确定当前所述风机的所述应处运行状态为限功率状态。
5.一种服务器，其特征在于，所述服务器包括处理器和存储器；其中，所述存储器，用于存放计算机程序；
所述处理器，用于执行所述存储器上所存放的程序时，实现权利要求1-2任一所述的方法步骤。
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