CN110714880A - 多台风电机组并联运行的发电系统、功率控制系统和方法 - Google Patents
多台风电机组并联运行的发电系统、功率控制系统和方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110714880A CN110714880A CN201911064703.XA CN201911064703A CN110714880A CN 110714880 A CN110714880 A CN 110714880A CN 201911064703 A CN201911064703 A CN 201911064703A CN 110714880 A CN110714880 A CN 110714880A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- wind
- wind turbine
- power
- speed
- real
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000010248 power generation Methods 0.000 title claims abstract description 24
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 18
- 238000004422 calculation algorithm Methods 0.000 claims description 6
- 238000004590 computer program Methods 0.000 claims description 6
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 5
- 239000013256 coordination polymer Substances 0.000 claims description 5
- 238000009795 derivation Methods 0.000 claims description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims 1
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03D—WIND MOTORS
- F03D7/00—Controlling wind motors
- F03D7/02—Controlling wind motors the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor
- F03D7/022—Adjusting aerodynamic properties of the blades
- F03D7/0224—Adjusting blade pitch
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03D—WIND MOTORS
- F03D7/00—Controlling wind motors
- F03D7/02—Controlling wind motors the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor
- F03D7/028—Controlling wind motors the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor controlling wind motor output power
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03D—WIND MOTORS
- F03D7/00—Controlling wind motors
- F03D7/02—Controlling wind motors the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor
- F03D7/04—Automatic control; Regulation
- F03D7/042—Automatic control; Regulation by means of an electrical or electronic controller
- F03D7/043—Automatic control; Regulation by means of an electrical or electronic controller characterised by the type of control logic
- F03D7/044—Automatic control; Regulation by means of an electrical or electronic controller characterised by the type of control logic with PID control
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03D—WIND MOTORS
- F03D7/00—Controlling wind motors
- F03D7/02—Controlling wind motors the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor
- F03D7/04—Automatic control; Regulation
- F03D7/042—Automatic control; Regulation by means of an electrical or electronic controller
- F03D7/048—Automatic control; Regulation by means of an electrical or electronic controller controlling wind farms
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03D—WIND MOTORS
- F03D9/00—Adaptations of wind motors for special use; Combinations of wind motors with apparatus driven thereby; Wind motors specially adapted for installation in particular locations
- F03D9/20—Wind motors characterised by the driven apparatus
- F03D9/25—Wind motors characterised by the driven apparatus the apparatus being an electrical generator
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
- H02J3/38—Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
- H02J3/46—Controlling of the sharing of output between the generators, converters, or transformers
- H02J3/48—Controlling the sharing of the in-phase component
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/70—Wind energy
- Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/70—Wind energy
- Y02E10/76—Power conversion electric or electronic aspects
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Control Of Eletrric Generators (AREA)
- Wind Motors (AREA)
Abstract
本发明公开了一种多台风电机组并联运行的发电系统、功率控制系统和方法,属于风电机组领域,多台风电机组包括连接至同一变频交流母线的M台并联运行的风电机组,还包括:与变频交流母线连接的机侧变流器;实时风速采集模块,用于采集M台风电机组的实时风速;最大风能输出控制器,与实时风速采集模块连接,用于根据实时风速计算出能获得最佳风能输出的风力机群同一转速ωopt;机侧控制器,用于根据最佳的同一转速ωopt控制机侧变流器实现M台风电机组的变速发电;变桨控制器,用于输出各台风力机的桨距角控制值,使各台风电机组发电功率不超过额定功率值。本发明能够减少风机并联运行过程中的风能损失,且避免了各台风电机组的输出功率超过额定值。
Description
技术领域
本发明涉及风力发电领域,尤其涉及一种多台风电机组并联运行的发电系统、功率控制系统和方法。
背景技术
近海风电具有风速高、湍流强度小、风速风向稳定等优点,是风电行业发展的主要趋势。若采用多台风力机并联运行取代单机分立控制,有利于降低故障率,从而减少海上维护工作、增加有效发电时间,同时可降低系统总成本。然而,当连接至同一变频交流母线上的风力机处风速存在差异时,这将导致一定的风能损失,对于风速过高的风电机组其输出功率容易超过额定值,如何根据风速变化实时快速的计算出风力机群的运行转速,减少系统控制过程中的风能损失,且实时有效的控制各台风电机组的输出功率不超过额定值是目前还有待进一步解决的问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种用于多台风电机组并联运行的发电系统、功率控制系统和方法,可以减少多台风力机并联运行控制下的风能损失,且能够避免风电机组输出功率超过额定值。
为解决上述技术问题,本发明提供的技术方案如下:
一方面,本发明提供一种用于多台风电机组并联运行的功率控制系统,所述多台风电机组包括连接至同一变频交流母线的M台并联运行的风电机组,还包括:
与所述变频交流母线连接的机侧变流器;
实时风速采集模块,用于采集所述M台风电机组的实时风速;
最大风能输出控制器,与实时风速采集模块连接,用于根据实时风速计算出能获得最佳风能输出的风力机群同一转速ωopt;
机侧控制器,用于根据最佳的同一转速ωopt控制机侧变流器实现M台风电机组的变速发电;
变桨控制器,用于判断各台风力机的输出功率是否超过额定功率值并以此输出各台风力机的桨距角控制值。
进一步地,最大风能输出控制器存储有运行计算最佳的风力机群同一转速ωopt的计算机程序,所述计算机程序运行时实现如下步骤:
1)计算各台风力机的功率输出公式:
式(1)中,Pt为风力机输出的功率,A为叶片扫掠面积,ρ为空气密度,V为风速,Cp为风能利用系数,是叶尖速比和桨距角的函数,V为实时风速:
式(2)中,β为桨距角,λ为叶尖速比,可表示为:
式(3)中,ωt为风力机转速,R为叶片长度。
2)考虑到桨距角β=0时,风力机的风能利用系数Cp最大,故可将式(2)中的桨距角β置0,同时通过曲线拟合算法将式(2)简化为如下(4)所示的五次幂多项式:
CP'(λ)=a0+a1λ+a2λ2+a3λ3+a4λ4+a5λ5 (4)
式(4)中,a0~a5为拟合多项式的系数;
3)由上述步骤1)、2)可知,M台并联运行的风电机组总输出功率如下:
4)由式(5)可知,当各台风力机处风速已知的情况下,风电机组总输出功率仅与风电机群同一转速ωt有关,因此可通过对M台风电机组总输出功率求导,求导公式如下:
对上式(6)中的四次五项式求根,即可得出最佳的风电机群同一转速ωopt。
进一步地,还包括与N台风力机连接的电压传感器和电流传感器,用于采集各风力机的三相电压和电流值并输入变桨控制器。所述变桨控制器,用于根据实时采集的各台风电机组机侧的三相电压、电流值,计算出各台风电机组的实时功率,并与机组的额定功率作比较:当机组的输出功率小于额定值时,机组的桨距角β置0,其继续运行于最佳风能捕获状态;当某台机组的输出功率大于额定值时,两者作差经过PID控制器调节输出合适的桨距角控制值,使得该台机组输出功率维持在额定值。
另一方面,提供一种用于多台风电机组并联运行的功率控制方法,所述多台风电机组包括连接至同一变频交流母线的M台并联运行的风电机组,包括:
S1:首先采集连接至同一条变频交流母线上M台风电机组的实时风速;
S2:通过最大风能输出控制模块计算出最佳的风力机群同一转速ωopt,用于控制机侧变流器实现M台风电机组的变速发电;所述最大风能输出控制模块通过计算最佳的转速ωopt是为了获得M台风电机组最大的风能输出;
S3:通过变桨控制器输出各台风力机的桨距角控制值,使各台风电机组发电功率不超过额定功率值。
进一步地,所述步骤S2中最佳的同一转速ωopt的计算方法,包括如下步骤:
1)计算各台风力机的功率输出公式:
式(1)中,Pt为风力机输出的功率,A为叶片扫掠面积,ρ为空气密度,V为风速,Cp为风能利用系数,是叶尖速比和桨距角的函数,V为实时风速:
式(2)中,β为桨距角,λ为叶尖速比,可表示为:
式(3)中,ωt为风力机转速,R为叶片长度。
2)考虑到桨距角β=0时,风力机的风能利用系数Cp最大,故可将式(2)中的桨距角β置0,同时通过曲线拟合算法将式(2)简化为如下(4)所示的五次幂多项式:
CP'(λ)=a0+a1λ+a2λ2+a3λ3+a4λ4+a5λ5 (4)
式(4)中,a0~a5为拟合多项式的系数;
3)由上述步骤1)、2)可知,M台并联运行的风电机组总输出功率如下:
4)由式(5)可知,当各台风力机处风速已知的情况下,风电机组总输出功率仅与风电机群同一转速ωt有关,因此可通过对M台风电机组总输出功率求导,求导公式如下:
对上式(6)中的四次五项式求根,即可得出最佳的风电机群同一转速ωopt。
进一步地,所述S3步骤中,实时采集各台风电机组机侧的三相电压、电流值,计算出的各台风电机组的实时功率,与机组的额定功率作比较:当机组的输出功率小于额定值时,机组的桨距角β置0,其继续运行于最佳风能捕获状态;当某台机组的输出功率大于额定值时,两者作差经过PID控制器调节输出合适的桨距角控制值,使得该台机组输出功率维持在额定值。
进一步地,所述的最佳的风力机群同一转速ωopt,其范围∈[ωmin,ωmax],其中ωmin为0,ωmax为发电机的额定转速。
再一方面,提供一种多台风电机组并联运行的发电系统,包括连接至同一变频交流母线的M台并联运行的风电机组,还包括所述的用于多台风电机组并联运行的功率控制系统。
采用这样的设计后,本发明至少具有以下优点:
本发明能够减少M台风力机并联运行过程中,因各台风力机处风速大小不一导致的风能损失,同时避免了各台风电机组的输出功率超过额定值,且本发明控制算法简单,能够根据系统的风速变化做出快速的响应。这极大的保证了系统的高效、安全、稳定运行。
附图说明
上述仅是本发明技术方案的概述,为了能够更清楚了解本发明的技术手段,以下结合附图与具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
图1是本发明的用于多台风电机组并联运行的功率控制系统的各部件的连接示意图;
图2是本发明的变桨控制器示意图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例。虽然附图中显示了本发明的示例性实施例,然而应当理解,可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反,提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本发明,并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域技术人员。
本发明提供一种用于多台风电机组并联运行的功率控制系统的实施例,如图1、2所示,所述多台风电机组包括连接至同一变频交流母线的M台并联运行的风电机组,还包括:与所述变频交流母线连接的机侧变流器;实时风速采集模块,用于采集所述M台风电机组的实时风速;最大风能输出控制器,与实时风速采集模块连接,用于根据实时风速计算出能获得最佳风能输出的风力机群同一转速ωopt;机侧控制器,用于根据最佳的同一转速ωopt控制机侧变流器实现M台风电机组的变速发电;变桨控制器,用于判断各台风力机的输出功率是否超过额定功率值并以此输出各台风力机的桨距角控制值。
本发明通过最大风能输出控制器计算出最佳的风力机群同一转速ωopt,通过机侧控制器控制机侧变流器实现M台风电机组的变速发电,能够减少M台风力机并联运行过程中,因各台风力机处风速大小不一导致的风能损失,同时通过变桨控制器控制桨距角值,避免了各台风电机组的输出功率超过额定值,且本发明控制算法简单,能够根据系统的风速变化做出快速的响应。这极大的保证了系统的高效、安全、稳定运行。
进一步地,还包括与N台风力机连接的电压传感器和电流传感器,用于采集各风力机的三相电压和电流值并输入变桨控制器,变桨控制器,如图2所示,是根据实时采集的各台风电机组机侧的三相电压、电流值,计算出的各台风电机组的实时功率,并与机组的额定功率作比较:当机组的输出功率小于额定值时,机组的桨距角β置0,其继续运行于最佳风能捕获状态;当某台机组的输出功率大于额定值时,两者作差经过PID控制器调节输出合适的桨距角控制值,使得该台机组输出功率维持在额定值。
进一步地,最佳的风力机群同一转速ωopt的范围∈[ωmin,ωmax],其中ωmin为0,ωmax为发电机的额定转速。
具体的,上述用于多台风电机组并联运行的功率控制系统的控制方法,具体包括如下步骤:
S1:首先采集连接至同一条变频交流母线上M台风电机组的实时风速;
S2:通过最大风能输出控制模块计算出最佳的风力机群同一转速ωopt,用于控制机侧变流器实现M台风电机组的变速发电;所述最大风能输出控制模块通过计算最佳的转速ωopt是为了获得M台风电机组最大的风能输出;
S3:通过变桨控制器输出各台风力机的桨距角控制值,使各台风电机组发电功率不超过额定功率值。
而步骤S3中,变桨控制器,如图2所示,是根据实时采集的各台风电机组机侧的三相电压、电流值,计算出的各台风电机组的实时功率,并与机组的额定功率作比较:当机组的输出功率小于额定值时,机组的桨距角β置0,其继续运行于最佳风能捕获状态;当某台机组的输出功率大于额定值时,两者作差经过PID控制器调节输出合适的桨距角控制值,使得该台机组输出功率维持在额定值。
进一步地,最大风能输出控制器存储有运行计算最佳的风力机群同一转速ωopt的计算机程序,所述计算机程序运行时实现如下步骤,即根据M台风力机处的实时风速计算出最佳的风力机群同一转速ωopt,其计算方法的实现依据以下步骤:
1)计算各台风力机的功率输出公式:
式(1)中,Pt为风力机输出的功率,A为叶片扫掠面积,ρ为空气密度,V为风速,Cp为风能利用系数,是叶尖速比和桨距角的函数,V为实时风速:
式(2)中,β为桨距角,λ为叶尖速比,可表示为:
式(3)中,ωt为风力机转速,R为叶片长度。
2)考虑到桨距角β=0时,风力机的风能利用系数Cp最大,故可将式(2)中的桨距角β置0,同时通过曲线拟合算法将式(2)简化为如下(4)所示的五次幂多项式:
CP'(λ)=a0+a1λ+a2λ2+a3λ3+a4λ4+a5λ5 (4)
式(4)中,a0~a5为拟合多项式的系数。
3)由上述步骤1)、2)可知,M台并联运行的风电机组总输出功率如下:
4)由式(5)可知,当各台风力机处风速已知的情况下,风电机组总输出功率仅与风电机群同一转速ωt有关,因此可通过对M台风电机组总输出功率求导,求导公式如下:
对上式(6)中的四次五项式求根,即可得出最佳的风电机群同一转速ωopt。
关于所述的最佳的风力机群同一转速ωopt,由于所有连接至同一条变频交流母线上的M台风力机,其均运行于同一大小的转速ωt。考虑到各台风力机处的风速大小不一,由式(3)可知,当各台风力机运行于同一大小的转速ωt时,其将有可能不同程度的偏离最佳的叶尖速比λopt,从而导致一定的风能损失,这是不可避免的。故本发明通过上一步骤中所述的方法计算最佳的风力机群同一转速ωopt,在一定程度上去减少这种风能损失。
再一方面,提供一种多台风电机组并联运行的发电系统,包括连接至同一变频交流母线的M台并联运行的风电机组,还包括所述的用于多台风电机组并联运行的功率控制系统。
以上所述,仅是本发明的较佳实施例而已,并非对本发明作任何形式上的限制,本领域技术人员利用上述揭示的技术内容做出些许简单修改、等同变化或修饰,均落在本发明的保护范围内。
Claims (9)
1.一种用于多台风电机组并联运行的功率控制系统,所述多台风电机组包括连接至同一变频交流母线的M台并联运行的风电机组,其特征在于,还包括:
与所述变频交流母线连接的机侧变流器;
实时风速采集模块,用于采集所述M台风电机组的实时风速;
最大风能输出控制器,与实时风速采集模块连接,用于根据实时风速计算出能获得最佳风能输出的风力机群同一转速ωopt;
机侧控制器,用于根据最佳的同一转速ωopt控制机侧变流器实现M台风电机组的变速发电;
变桨控制器,用于判断各台风力机的输出功率是否超过额定功率值并以此输出各台风力机的桨距角控制值。
2.根据权利要求1所述的用于多台风电机组并联运行的功率控制系统,其特征在于,最大风能输出控制器存储有运行计算最佳的风力机群同一转速ωopt的计算机程序,所述计算机程序运行时实现如下步骤:
1)计算各台风力机的功率输出公式:
式(1)中,Pt为风力机输出的功率,A为叶片扫掠面积,ρ为空气密度,V为风速,Cp为风能利用系数,是叶尖速比和桨距角的函数,V为实时风速:
式(2)中,β为桨距角,λ为叶尖速比,可表示为:
式(3)中,ωt为风力机转速,R为叶片长度。
2)考虑到桨距角β=0时,风力机的风能利用系数Cp最大,故可将式(2)中的桨距角β置0,同时通过曲线拟合算法将式(2)简化为如下(4)所示的五次幂多项式:
CP'(λ)=a0+a1λ+a2λ2+a3λ3+a4λ4+a5λ5 (4)
式(4)中,a0~a5为拟合多项式的系数;
3)由上述步骤1)、2)可知,M台并联运行的风电机组总输出功率如下:
4)由式(5)可知,当各台风力机处风速已知的情况下,风电机组总输出功率仅与风电机群同一转速ωt有关,因此可通过对M台风电机组总输出功率求导,求导公式如下:
对上式(6)中的四次五项式求根,即可得出最佳的风电机群同一转速ωopt。
3.根据权利要求1或2所述的用于多台风电机组并联运行的功率控制系统,其特征在于,还包括与N台风力机连接的电压传感器和电流传感器,用于采集各风力机的三相电压和电流值并输入变桨控制器。
4.根据权利要求3所述的用于多台风电机组并联运行的功率控制系统,其特征在于,所述变桨控制器用于根据实时采集的各台风电机组机侧的三相电压、电流值,计算出各台风电机组的实时功率,并与机组的额定功率作比较:当机组的输出功率小于额定值时,机组的桨距角β置0,其继续运行于最佳风能捕获状态;当某台机组的输出功率大于额定值时,两者作差经过PID控制器调节输出合适的桨距角控制值,使得该台机组输出功率维持在额定值。
5.一种用于多台风电机组并联运行的功率控制方法,所述多台风电机组包括连接至同一变频交流母线的M台并联运行的风电机组,其特征在于,包括:
S1:首先采集连接至同一条变频交流母线上M台风电机组的实时风速;
S2:通过最大风能输出控制模块计算出最佳的风力机群同一转速ωopt,用于控制机侧变流器实现M台风电机组的变速发电;获得M台风电机组最大的风能输出;
S3:通过变桨控制器输出各台风力机的桨距角控制值,使各台风电机组发电功率不超过额定功率值。
6.根据权利要求5所述的用于多台风电机组并联运行的功率控制方法,其特征在于,所述步骤S2中最佳的同一转速ωopt的计算方法,包括如下步骤:
1)计算各台风力机的功率输出公式:
式(1)中,Pt为风力机输出的功率,A为叶片扫掠面积,ρ为空气密度,V为风速,Cp为风能利用系数,是叶尖速比和桨距角的函数,V为实时风速:
式(2)中,β为桨距角,λ为叶尖速比,可表示为:
式(3)中,ωt为风力机转速,R为叶片长度。
2)考虑到桨距角β=0时,风力机的风能利用系数Cp最大,故可将式(2)中的桨距角β置0,同时通过曲线拟合算法将式(2)简化为如下(4)所示的五次幂多项式:
CP'(λ)=a0+a1λ+a2λ2+a3λ3+a4λ4+a5λ5 (4)
式(4)中,a0~a5为拟合多项式的系数;
3)由上述步骤1)、2)可知,M台并联运行的风电机组总输出功率如下:
4)由式(5)可知,当各台风力机处风速已知的情况下,风电机组总输出功率仅与风电机群同一转速ωt有关,因此可通过对M台风电机组总输出功率求导,求导公式如下:
对上式(6)中的四次五项式求根,即可得出最佳的风电机群同一转速ωopt。
7.根据权利要求5或6所述的用于多台风电机组并联运行的功率控制方法,其特征在于,所述S3步骤中,实时采集各台风电机组机侧的三相电压、电流值,计算出的各台风电机组的实时功率,与机组的额定功率作比较:当机组的输出功率小于额定值时,机组的桨距角β置0,其继续运行于最佳风能捕获状态;当某台机组的输出功率大于额定值时,两者作差经过PID控制器调节输出合适的桨距角控制值,使得该台机组输出功率维持在额定值。
8.根据权利要求4至7任一所述的用于多台风电机组并联运行的功率控制方法,其特征在于,所述的最佳的风力机群同一转速ωopt,其范围∈[ωmin,ωmax],其中ωmin为0,ωmax为发电机的额定转速。
9.一种多台风电机组并联运行的发电系统,包括连接至同一变频交流母线的M台并联运行的风电机组,其特征在于,还包括权利要求1至5任一所述的用于多台风电机组并联运行的功率控制系统。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201911064703.XA CN110714880B (zh) | 2019-11-04 | 2019-11-04 | 多台风电机组并联运行的发电系统、功率控制系统和方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201911064703.XA CN110714880B (zh) | 2019-11-04 | 2019-11-04 | 多台风电机组并联运行的发电系统、功率控制系统和方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN110714880A true CN110714880A (zh) | 2020-01-21 |
CN110714880B CN110714880B (zh) | 2021-03-09 |
Family
ID=69213719
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201911064703.XA Expired - Fee Related CN110714880B (zh) | 2019-11-04 | 2019-11-04 | 多台风电机组并联运行的发电系统、功率控制系统和方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN110714880B (zh) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112855114A (zh) * | 2021-01-29 | 2021-05-28 | 浙江中锐重工科技有限公司 | 一种钻机的电机组调配方法及系统 |
Citations (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101395369A (zh) * | 2006-02-28 | 2009-03-25 | 三菱重工业株式会社 | 风力发电系统及其控制方法 |
CN102022284A (zh) * | 2011-01-08 | 2011-04-20 | 湖南工程学院 | 高铁列车引风发电系统 |
CN202073709U (zh) * | 2011-05-05 | 2011-12-14 | 龙源电力集团股份有限公司 | 风电场有功控制系统 |
CN102545474A (zh) * | 2010-12-16 | 2012-07-04 | 通用电气公司 | 变速机组件及其制造方法 |
CN103939287A (zh) * | 2014-04-25 | 2014-07-23 | 广东工业大学 | 一种适用于集中变流控制变速风电机群的最大功率输出控制方法 |
CN104214045A (zh) * | 2013-05-30 | 2014-12-17 | 成都阜特科技股份有限公司 | 双馈式变速变桨风力发电机组的独立变桨距控制方法 |
CN105914794A (zh) * | 2016-05-17 | 2016-08-31 | 东南大学 | 一种基于statcom/bess的风电机群协调自启动控制方法 |
CN106050557A (zh) * | 2016-04-27 | 2016-10-26 | 浙江大学 | 考虑通信延时和故障的风机群分布式功率分配控制方法 |
CN106786784A (zh) * | 2017-03-22 | 2017-05-31 | 广东工业大学 | 一种风电机群功率控制方法及系统 |
CN106762403A (zh) * | 2016-12-29 | 2017-05-31 | 科诺伟业风能设备(北京)有限公司 | 风电变速恒频机组转速控制自适应优化方法 |
CN206503674U (zh) * | 2016-08-17 | 2017-09-19 | 温州海蓝工业设计有限公司 | 一种移动式风力发电储能装置 |
EP3364022A1 (en) * | 2017-02-21 | 2018-08-22 | Hitachi, Ltd. | Controller for plural wind power generators, wind farm, or control method for plural wind power generators |
CN109026530A (zh) * | 2018-07-20 | 2018-12-18 | 国网冀北电力有限公司迁西县供电分公司 | 一种风力发电机组智能学习方法 |
CN109681381A (zh) * | 2018-12-24 | 2019-04-26 | 浙江大学 | 一种利用率可变的风电场负荷分摊控制方法 |
-
2019
- 2019-11-04 CN CN201911064703.XA patent/CN110714880B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101395369A (zh) * | 2006-02-28 | 2009-03-25 | 三菱重工业株式会社 | 风力发电系统及其控制方法 |
CN102545474A (zh) * | 2010-12-16 | 2012-07-04 | 通用电气公司 | 变速机组件及其制造方法 |
CN102022284A (zh) * | 2011-01-08 | 2011-04-20 | 湖南工程学院 | 高铁列车引风发电系统 |
CN202073709U (zh) * | 2011-05-05 | 2011-12-14 | 龙源电力集团股份有限公司 | 风电场有功控制系统 |
CN104214045A (zh) * | 2013-05-30 | 2014-12-17 | 成都阜特科技股份有限公司 | 双馈式变速变桨风力发电机组的独立变桨距控制方法 |
CN103939287A (zh) * | 2014-04-25 | 2014-07-23 | 广东工业大学 | 一种适用于集中变流控制变速风电机群的最大功率输出控制方法 |
CN106050557A (zh) * | 2016-04-27 | 2016-10-26 | 浙江大学 | 考虑通信延时和故障的风机群分布式功率分配控制方法 |
CN105914794A (zh) * | 2016-05-17 | 2016-08-31 | 东南大学 | 一种基于statcom/bess的风电机群协调自启动控制方法 |
CN206503674U (zh) * | 2016-08-17 | 2017-09-19 | 温州海蓝工业设计有限公司 | 一种移动式风力发电储能装置 |
CN106762403A (zh) * | 2016-12-29 | 2017-05-31 | 科诺伟业风能设备(北京)有限公司 | 风电变速恒频机组转速控制自适应优化方法 |
EP3364022A1 (en) * | 2017-02-21 | 2018-08-22 | Hitachi, Ltd. | Controller for plural wind power generators, wind farm, or control method for plural wind power generators |
CN106786784A (zh) * | 2017-03-22 | 2017-05-31 | 广东工业大学 | 一种风电机群功率控制方法及系统 |
CN109026530A (zh) * | 2018-07-20 | 2018-12-18 | 国网冀北电力有限公司迁西县供电分公司 | 一种风力发电机组智能学习方法 |
CN109681381A (zh) * | 2018-12-24 | 2019-04-26 | 浙江大学 | 一种利用率可变的风电场负荷分摊控制方法 |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112855114A (zh) * | 2021-01-29 | 2021-05-28 | 浙江中锐重工科技有限公司 | 一种钻机的电机组调配方法及系统 |
CN112855114B (zh) * | 2021-01-29 | 2024-03-19 | 浙江中锐重工科技有限公司 | 一种钻机的电机组调配方法及系统 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN110714880B (zh) | 2021-03-09 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
ES2811748T3 (es) | Procedimiento para hacer funcionar una instalación de energía eólica, así como instalación de energía eólica | |
JP5156029B2 (ja) | 風力発電装置及びその制御方法 | |
Wu et al. | Different control strategies on the rotor side converter in DFIG-based wind turbines | |
US8793027B2 (en) | Power curtailment of wind turbines | |
CN104329281B (zh) | 一种动叶可调式引风机变频节能系统 | |
CN101832233B (zh) | 一种直驱永磁同步风力发电机组功率调节方法 | |
US9115690B2 (en) | Thermal protection of electrical generating components under continuous active power generation | |
CN102777320B (zh) | 风力发电机组扭矩与变桨解耦控制的方法、控制器及系统 | |
CN104948385B (zh) | 风电机组恒额定转速区域提高发电量的变桨控制方法 | |
CN106368898A (zh) | 一种大型风力发电机组调节控制方法及装置 | |
CN108242814A (zh) | 变速变频风电机组的一次调频方法和设备 | |
Ali et al. | Adaptive fuzzy-PID based pitch angle control of wind turbine | |
CN107630785B (zh) | 一种多种工况下的风电机组保护控制系统 | |
CN110714880B (zh) | 多台风电机组并联运行的发电系统、功率控制系统和方法 | |
CN103590973B (zh) | 一种应用于风力发电机组大风工况下的变桨控制方法 | |
CN106762405A (zh) | 一种能够抑制风力发电机组超速的控制方法及装置 | |
CN112196732B (zh) | 一种风机主控桨距及转矩指令处理系统 | |
CN116054169A (zh) | 一种低频输电交交换流站风场侧端口变压调节方法和设备 | |
CN210806755U (zh) | 一种基于高压直流输电的风电机群及其功率控制系统 | |
CN105337543B (zh) | 一种双馈风机转子侧输出功率控制方法 | |
CN109888838B (zh) | 风电机组参与电网紧急控制的可调功率计算方法及系统 | |
RU132142U1 (ru) | Ветроэнергетическая установка | |
CN107294443A (zh) | 一种双馈型风力发电机控制拓扑结构系统及一次调频方法 | |
Iqbal et al. | Modelling and comparison of different control techniques for 1-MW wind turbine to extract maximum power through pitch angle control | |
CN114069729B (zh) | 基于自适应下垂控制的永磁直驱风电场无功电压控制策略 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20210309 Termination date: 20211104 |
|
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |