CN111262256A - 风力发电机组的一次调频的控制方法及设备 - Google Patents

风力发电机组的一次调频的控制方法及设备 Download PDF

Info

Publication number
CN111262256A
CN111262256A CN201811455508.5A CN201811455508A CN111262256A CN 111262256 A CN111262256 A CN 111262256A CN 201811455508 A CN201811455508 A CN 201811455508A CN 111262256 A CN111262256 A CN 111262256A
Authority
CN
China
Prior art keywords
output power
torque
wind
power value
generating set
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.)
Pending
Application number
CN201811455508.5A
Other languages
English (en)
Inventor
韩梅
余梦婷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing Goldwind Science and Creation Windpower Equipment Co Ltd
Original Assignee
Beijing Goldwind Science and Creation Windpower Equipment Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing Goldwind Science and Creation Windpower Equipment Co Ltd filed Critical Beijing Goldwind Science and Creation Windpower Equipment Co Ltd
Priority to CN201811455508.5A priority Critical patent/CN111262256A/zh
Publication of CN111262256A publication Critical patent/CN111262256A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • 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
    • H02J3/24—Arrangements for preventing or reducing oscillations of power in networks
    • 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
    • Y02E10/76—Power conversion electric or electronic aspects

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Eletrric Generators (AREA)
  • Wind Motors (AREA)

Abstract

提供了一种风力发电机组的一次调频的控制方法及设备。所述控制方法包括：当风力发电机组完成所述一次调频的惯量控制后，控制发电机的扭矩持续以指定速率下降；监测风力发电机组的输出功率，并当所述输出功率下降到指定功率值时，停止对发电机的扭矩的控制，并判断当前的风资源能否使风力发电机组的输出功率维持在所述指定功率值；当确定能够维持在所述指定功率值时，控制风力发电机组的输出功率保持在所述指定功率值，直到风力发电机组恢复到正常工作点。根据所述控制方法及设备，能够对惯量控制结束后的功率恢复过程进行有效控制，避免风力发电机组的输出功率大幅度下降，以保证电网频率的稳定。

Description

风力发电机组的一次调频的控制方法及设备
技术领域
本发明总体说来涉及风力发电技术领域，更具体地讲，涉及一种风力发电机组的一次调频的控制方法及设备。
背景技术
随着风力发电行业的快速发展，大规模的风电被接入到电网，然而由于目前广泛采用的变速恒频风力发电机组使用背靠背变换器来实现变速恒频运行，使得风力发电机组与电网完全解耦，不再具备响应电网频率变化的能力，因此带来了风电大规模并网消纳的瓶颈。
可再生能源参与电网调频越发成为行业发展的趋势，风力发电机组的一次调频主要指的是通过风力发电机组的控制系统使输出有功功率随电网频率而变动。目前风力发电机组主要通过转子惯性控制(也即，惯量控制)、超速、变桨等方式进行输出有功功率控制，以参与电网的一次调频。其中惯量控制方式指的是风力发电机组正常运行在最大功率跟踪状态(例如，运行在如图1所示的与风力发电机组的正常运行状态对应的转速扭矩曲线上工作点a与b之间的变速段)，通过对风力发电机组的电磁扭矩的控制，实现叶轮惯量储能的快速吞吐，从而达到调节电网频率的目的。当电网频率跌落，需要风力发电机组提升输出功率而风力发电机组没有备用功率时，风力发电机组通常采用惯量控制方式来实现一次调频功能。
目前采用惯量控制方式的一次调频的具体实现流程如下：
参照图2到图4，假如风力发电机组运行稳定在工作点1，某一时刻检测到电网频率变化，需要采用惯量控制方式提升功率ΔP1。风力发电机组通过提升发电机的扭矩将输出功率提升至调频所需要的功率(P+ΔP1)，风力发电机组的工作点从工作点1(nH，TH)变化至工作点2(nH，TH+ΔP1/nH)。
由于此时叶轮捕获的风能小于输出的电能，通过消耗叶轮的动能使风力发电机组维持在调频所需要的功率。叶轮的动能的消耗表现为叶轮的转速下降，由于输出功率一定，使得发电机的扭矩逐步上升，一段时间后风力发电机组从工作点2变化至工作点3(nL1，(P+ΔP1)/nL1)。
如果此时提升至调频所需的功率的时长已经满足电网要求，可结束惯量控制(即，停止控制风力发电机组维持在调频所需要的功率(P+ΔP1))，并使风力发电机组恢复到正常工作状态，即从工作点3变化到工作点4(nL2，TL2)。
目前的一次调频方案通常采用惯量控制来实现风力发电机组的一次调频功能，但是目前的惯量控制技术大多只关注于一次调频过程中迅速改变扭矩以提升输出功率，对于惯量控制结束后的功率恢复过程，即对从工作点3到工作点4的过程的控制，则研究较少。而提升频率的响应结束后由于工作点切换导致功率跌落，容易造成电网再次功率不平衡，导致电网频率的二次污染。
发明内容
本发明的示例性实施例在于提供一种风力发电机组的一次调频的控制方法及设备，以解决现有技术存在的惯量控制结束后容易造成电网频率的二次污染的问题。
根据本发明的示例性实施例，提供一种风力发电机组的一次调频的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括：当风力发电机组完成所述一次调频的惯量控制后，控制发电机的扭矩持续以指定速率下降；监测风力发电机组的输出功率，并当所述输出功率下降到指定功率值时，停止对发电机的扭矩的控制，并判断当前的风资源能否使风力发电机组的输出功率维持在所述指定功率值；当确定能够维持在所述指定功率值时，控制风力发电机组的输出功率保持在所述指定功率值，直到风力发电机组恢复到正常工作点。
可选地，判断当前的风资源能否使风力发电机组的输出功率维持在所述指定功率值的步骤包括：当所述指定功率值小于或等于与当前的环境风速值对应的理论输出功率值时，确定当前的风资源能够使风力发电机组的输出功率维持在所述指定功率值；或者，控制风力发电机组的输出功率保持在所述指定功率值m秒，如果在所述m秒内，叶轮的转速没有持续下降n秒，则确定当前的风资源能够使风力发电机组的输出功率维持在所述指定功率值，其中，与当前的环境风速值对应的理论输出功率值为：在针对所述风力发电机组的机型的功率曲线上，与所述环境风速值对应的输出功率值，其中，m和n为大于0的实数，且m≥n。
可选地，所述控制方法还包括：当确定不能维持在所述指定功率值时，控制发电机的扭矩持续以所述指定速率下降，直到风力发电机组恢复到正常工作点。
可选地，所述控制方法还包括：当确定不能维持在所述指定功率值Pset时，控制发电机的扭矩持续以所述指定速率下降；监测风力发电机组的输出功率，并当所述输出功率下降到输出功率值Pset-i*ΔP时，停止对发电机的扭矩的控制，并控制风力发电机组的输出功率保持在Pset-i*ΔP的输出功率值m秒；如果在所述m秒内，叶轮的转速持续下降n秒，则使得i＝i+1，控制发电机的扭矩持续以所述指定速率下降，并返回执行上一步骤；如果在所述m秒内，叶轮的转速没有持续下降n秒，则控制风力发电机组的输出功率保持在Pset-i*ΔP的输出功率值，直到风力发电机组恢复到正常工作点，其中，i的初始值为1，ΔP为步长。
可选地，所述控制方法还包括：在使得i＝i+1，并控制发电机的扭矩持续以所述指定速率下降之后，在风力发电机组的输出功率下降到输出功率值Pset-i*ΔP之前，如果风力发电机组恢复到正常工作点，则停止对发电机的扭矩的控制。
可选地，所述控制方法还包括：在风力发电机组的输出功率下降到所述指定功率值之前，如果风力发电机组恢复到正常工作点，则停止对发电机的扭矩的控制。
可选地，通过以下方式之一确定风力发电机组恢复到正常工作点：当风力发电机组的输出功率值小于或等于与当前的环境风速值对应的理论输出功率值时，确定风力发电机组恢复到正常工作点；当发电机的扭矩和叶轮的转速满足与正常工作点对应的转速扭矩曲线时，确定风力发电机组恢复到正常工作点，其中，与当前的环境风速值对应的理论输出功率值为：在针对所述风力发电机组的机型的功率曲线上，与所述环境风速值对应的输出功率值。
可选地，通过以下方式之一确定发电机的扭矩和叶轮的转速满足与正常工作点对应的转速扭矩曲线：当叶轮当前的转速所对应的最优扭矩大于或等于发电机当前的扭矩时，确定发电机的扭矩和叶轮的转速满足与正常工作点对应的转速扭矩曲线；当计算得到的最大风能捕获能力时风力发电机组的输出功率值大于或等于风力发电机组当前的输出功率值时，确定发电机的扭矩和叶轮的转速满足与正常工作点对应的转速扭矩曲线。
可选地，所述指定功率值为：P0-k*δ*Pn，其中，Pn为所述风力发电机组的额定输出功率值，P0为在风力发电机组开始进行所述一次调频的惯量控制之前的输出功率值，δ为功率下降系数，k为小于或等于1且大于0的实数。
根据本发明的另一示例性实施例，提供一种风力发电机组的一次调频的控制设备，其特征在于，所述控制设备包括：扭矩控制单元，当风力发电机组完成所述一次调频的惯量控制后，控制发电机的扭矩持续以指定速率下降；判断单元，判断当前的风资源能否使风力发电机组的输出功率维持在指定功率值；输出功率监测单元，监测风力发电机组的输出功率，其中，当所述输出功率下降到所述指定功率值时，扭矩控制单元停止对发电机的扭矩的控制，并且判断单元判断当前的风资源能否使风力发电机组的输出功率维持在所述指定功率值；输出功率控制单元，当确定能够维持在所述指定功率值时，控制风力发电机组的输出功率保持在所述指定功率值，直到风力发电机组恢复到正常工作点。
可选地，当所述指定功率值小于或等于与当前的环境风速值对应的理论输出功率值时，判断单元确定当前的风资源能够使风力发电机组的输出功率维持在所述指定功率值；或者，输出功率控制单元控制风力发电机组的输出功率保持在所述指定功率值m秒，如果在所述m秒内，叶轮的转速没有持续下降n秒，则判断单元确定当前的风资源能够使风力发电机组的输出功率维持在所述指定功率值，其中，与当前的环境风速值对应的理论输出功率值为：在针对所述风力发电机组的机型的功率曲线上，与所述环境风速值对应的输出功率值，其中，m和n为大于0的实数，且m≥n。
可选地，当判断单元确定不能维持在所述指定功率值时，扭矩控制单元控制发电机的扭矩持续以所述指定速率下降，直到风力发电机组恢复到正常工作点。
可选地，当判断单元确定不能维持在所述指定功率值Pset时，扭矩控制单元控制发电机的扭矩持续以所述指定速率下降；输出功率监测单元监测风力发电机组的输出功率，并当所述输出功率下降到输出功率值Pset-i*ΔP时，扭矩控制单元停止对发电机的扭矩的控制，并且输出功率控制单元控制风力发电机组的输出功率保持在Pset-i*ΔP的输出功率值m秒；如果在所述m秒内，叶轮的转速持续下降n秒，则扭矩控制单元使得i＝i+1，并控制发电机的扭矩持续以所述指定速率下降，并且输出功率监测单元监测风力发电机组的输出功率，并当所述输出功率下降到输出功率值Pset-i*ΔP时，扭矩控制单元停止对发电机的扭矩的控制，并且输出功率控制单元控制风力发电机组的输出功率保持在Pset-i*ΔP的输出功率值m秒；如果在所述m秒内，叶轮的转速没有持续下降n秒，则输出功率控制单元控制风力发电机组的输出功率保持在Pset-i*ΔP的输出功率值，直到风力发电机组恢复到正常工作点，其中，i的初始值为1，ΔP为步长。
可选地，在扭矩控制单元使得i＝i+1，并控制发电机的扭矩持续以所述指定速率下降之后，在风力发电机组的输出功率下降到输出功率值Pset-i*ΔP之前，如果风力发电机组恢复到正常工作点，则扭矩控制单元停止对发电机的扭矩的控制。
可选地，在风力发电机组的输出功率下降到所述指定功率值之前，如果风力发电机组恢复到正常工作点，则扭矩控制单元停止对发电机的扭矩的控制。
可选地，当风力发电机组的输出功率值小于或等于与当前的环境风速值对应的理论输出功率值时，判断单元确定风力发电机组恢复到正常工作点；或者，当发电机的扭矩和叶轮的转速满足与正常工作点对应的转速扭矩曲线时，判断单元确定风力发电机组恢复到正常工作点，其中，与当前的环境风速值对应的理论输出功率值为：在针对所述风力发电机组的机型的功率曲线上，与所述环境风速值对应的输出功率值。
可选地，当叶轮当前的转速所对应的最优扭矩大于或等于发电机当前的扭矩时，判断单元确定发电机的扭矩和叶轮的转速满足与正常工作点对应的转速扭矩曲线；或者，当计算得到的最大风能捕获能力时风力发电机组的输出功率值大于或等于风力发电机组当前的输出功率值时，判断单元确定发电机的扭矩和叶轮的转速满足与正常工作点对应的转速扭矩曲线。
可选地，所述指定功率值为：P0-k*δ*Pn，其中，Pn为所述风力发电机组的额定输出功率值，P0为在风力发电机组开始进行所述一次调频的惯量控制之前的输出功率值，δ为功率下降系数，k为小于或等于1且大于0的实数。
根据本发明的另一示例性实施例，提供一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，其特征在于，当所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述的风力发电机组的一次调频的控制方法。
根据本发明的另一示例性实施例，提供一种风力发电机组的一次调频的控制器，其特征在于，所述控制器包括：处理器；存储器，存储有计算机程序，当所述计算机程序被处理器执行时，实现如上所述的风力发电机组的一次调频的控制方法。
根据本发明示例性实施例的风力发电机组的一次调频的控制方法及设备，通过对惯量控制结束后的功率恢复过程的有效控制，在保证风力发电机组能够在全风况下从调频状态安全平稳地切换到正常运行状态的同时，避免风力发电机组的输出功率大幅度下降，以保证电网频率的稳定，从而既增强了风力发电机组的调频能力和电网的稳定性，也增加了风电场电网辅助性收益。
将在接下来的描述中部分阐述本发明总体构思另外的方面和/或优点，还有一部分通过描述将是清楚的，或者可以经过本发明总体构思的实施而得知。
附图说明
通过下面结合示例性地示出实施例的附图进行的描述，本发明示例性实施例的上述和其他目的和特点将会变得更加清楚，其中：
图1示出与风力发电机组的正常运行状态对应的转速扭矩曲线的示例；
图2示出一次调频过程中风力发电机组的工作点的变化情况的示例；
图3示出一次调频过程中在时域上扭矩的变化情况的示例；
图4示出一次调频过程中在时域上输出功率的变化情况的示例；
图5示出根据本发明示例性实施例的风力发电机组的一次调频的控制方法的流程图；
图6示出根据本发明的另一示例性实施例的风力发电机组的一次调频的控制方法的流程图；
图7示出根据本发明的另一示例性实施例的风力发电机组的一次调频的控制方法的流程图；
图8示出根据本发明示例性实施例的风力发电机组的一次调频的控制方法的第一示例；
图9示出根据本发明示例性实施例的风力发电机组的一次调频的控制方法的第二示例；
图10示出根据本发明示例性实施例的风力发电机组的一次调频的控制方法的第三示例；
图11和图12示出环境风速稳定时执行根据本发明示例性实施例的风力发电机组的一次调频的控制方法的效果；
图13示出环境风速随时间变化的示例；
图14和图15示出环境风速减小时执行根据本发明示例性实施例的风力发电机组的一次调频的控制方法的效果；
图16示出根据本发明示例性实施例的风力发电机组的一次调频的控制设备的框图。
具体实施方式
现将详细参照本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中，相同的标号始终指的是相同的部件。以下将通过参照附图来说明所述实施例，以便解释本发明。
图5示出根据本发明示例性实施例的风力发电机组的一次调频的控制方法的流程图。
参照图5，在步骤S101，当风力发电机组完成所述一次调频的惯量控制后，控制发电机的扭矩持续以指定速率下降。
作为示例，在风力发电机组的正常运行过程中，可当识别到由于电网频率下降需要提升输出功率时，判断风力发电机组是否处于最大功率跟踪状态；如果确定不处于最大功率跟踪状态(认为风力发电机组有备用功率)，则通过例如调节桨距角等其它控制方式来提升输出功率；如果确定处于最大功率跟踪状态，则通过惯量控制方式来提升输出功率，即，通过以一定速率提升扭矩消耗叶轮旋转动能的方式提升输出功率。
作为示例，惯量控制过程通常可包括：控制发电机的扭矩以一定速率提升以使输出功率提升到一次调频所需的输出功率值，并维持在所述输出功率值达到电网要求时长。
作为示例，可当满足以下条件之一时，确定风力发电机组完成所述一次调频的惯量控制过程：(1)在开始进行惯量控制之后，维持在一次调频所需的输出功率值达到电网要求时长；(2)从开始进行惯量控制，叶轮的转速下降了预设值。应该理解，也可通过其他适当的方式，来确定风力发电机组是否完成所述一次调频的惯量控制。
在步骤S102，监测风力发电机组的输出功率，并当所述输出功率下降到指定功率值时，停止对发电机的扭矩的控制(也即，停止控制发电机的扭矩持续以指定速率下降)。
作为示例，所述输出功率的类型可以是输出有功功率。应该理解，所述输出功率也可以是其他类型的输出功率。
作为示例，所述指定功率值可为：P0-k*δ*Pn，其中，Pn为所述风力发电机组的额定输出功率值，P0为在风力发电机组开始进行所述一次调频的惯量控制之前的输出功率值(例如，风力发电机组处于图2中的工作点1时的输出功率值)，δ为功率下降系数，k为小于或等于1且大于0的实数。例如，k的取值可为1、0.9等，可根据实际情况和需求来设置k的取值。这里，功率下降系数为电网规定的参数，作为示例，电网要求一次调频结束后，风力发电机组的输出功率不能低于输出功率值：P0-δ*Pn，也即，惯量控制结束后的输出功率恢复过程中，输出功率下降到的最小值与一次调频前的输出功率的差不超过δ*Pn。
在步骤S103，判断当前的风资源能否使风力发电机组的输出功率维持在所述指定功率值。
应该理解，可通过各种适当的方式来判断当前的风资源能否使风力发电机组的输出功率维持在所述指定功率值。作为示例，可当所述指定功率值小于或等于与当前的环境风速值对应的理论输出功率值时，确定当前的风资源能够使风力发电机组的输出功率维持在所述指定功率值，其中，与当前的环境风速值对应的理论输出功率值为：在针对所述风力发电机组的机型的功率曲线上，与所述环境风速值对应的输出功率值。换言之，当所述指定功率值大于与当前的环境风速值对应的理论输出功率值时，则说明当前的环境风速较小，能量较低，无法支持风力发电机组运行在所述指定功率值。作为示例，所述当前的环境风速值可以是滤波后的当前的环境风速值。
作为另一示例，可控制风力发电机组的输出功率保持在所述指定功率值m秒，如果在所述m秒内，叶轮的转速没有持续下降n秒，则确定当前的风资源能够使风力发电机组的输出功率维持在所述指定功率值，其中，m和n为大于0的实数，且m≥n。换言之，如果在所述m秒内，叶轮的转速持续下降n秒，则说明当前的环境风速不足以支持风力发电机组运行在所述指定功率值。
作为示例，根据本发明示例性实施例的风力发电机组的一次调频的控制方法还可包括：在风力发电机组的输出功率下降到所述指定功率值之前，如果风力发电机组恢复到正常工作点，则停止对发电机的扭矩的控制。这里，正常工作点也即稳态工作点，是风力发电机组在正常运行状态下的工作点(例如，如图1所示的曲线所对应的所有工作点)。
应该理解，可通过各种适当的方法来判断风力发电机组是否恢复到正常工作点。作为示例，可当风力发电机组的输出功率值小于或等于与当前的环境风速值对应的理论输出功率值时，确定风力发电机组恢复到正常工作点。
作为另一示例，可当发电机的扭矩和叶轮的转速满足与正常工作点对应的转速扭矩曲线时，确定风力发电机组恢复到正常工作点。
应该理解，可通过各种适当的方法来确定发电机的扭矩和叶轮的转速满足与正常工作点对应的转速扭矩曲线。作为示例，可当叶轮当前的转速所对应的最优扭矩大于或等于发电机当前的扭矩时，确定发电机的扭矩和叶轮的转速满足与正常工作点对应的转速扭矩曲线。作为示例，叶轮当前的转速所对应的最优扭矩可为：最优扭矩增益系数Kopt乘以所述转速的平方，其中，Kopt是与风力发电机组特性相关的参数，同一机型的风力发电机组的Kopt一致。
作为另一示例，可当计算得到的最大风能捕获能力时风力发电机组的输出功率值大于或等于风力发电机组当前的输出功率值时，确定发电机的扭矩和叶轮的转速满足与正常工作点对应的转速扭矩曲线。计算得到的最大风能捕获能力时风力发电机组的输出功率值即：基于当前的环境风速值，如果以风力发电机组的最大风能捕获能力，风力发电机组能够输出的功率值。
当在步骤S103确定能够维持在所述指定功率值时，执行步骤S104，控制风力发电机组的输出功率保持在所述指定功率值，直到风力发电机组恢复到正常工作点。具体说来，控制风力发电机组的输出功率保持在所述指定功率值，并直到风力发电机组恢复到正常工作点，才停止控制风力发电机组的输出功率保持在所述指定功率值(也即，停止对输出功率的控制)。
在现有技术中，参照图1，当完成一次调频的惯量控制后，风力发电机组处于工作点3，之后发电机的扭矩开始下降，在风力发电机组的输出功率下降到工作点1对应的输出功率值之前，风力发电机组始终处于功率超发的状态，仍然需要风力发电机组通过降低叶轮的转速来释放动能以补充多发的能量，所以在这个过程中，转速也会从nL1开始下降。在风力发电机组的输出功率下降到工作点1对应的输出功率值之后，叶轮的转速会有较小的提升，但由于发电机的扭矩仍然在持续下降，所以输出功率会继续下降，直到工作点达到工作点4，扭矩下降结束，此时相较于工作点1，输出功率大规模下降。
本发明考虑到上述情况，在完成一次调频的惯量控制之后扭矩的快速下降过程中，为了使输出功率不下降过多，设置一个中间节点，当当前的风的能量足够支持风力发电组的输出功率维持在该中间节点而不下降时，停止控制扭矩以先前的速率下降，并将输出功率保持在该中间节点，这时当风的能量足够时，输出功率不变时叶轮的转速会提升，直到风力发电机组恢复到正常的工作点。
图6示出根据本发明的另一示例性实施例的风力发电机组的一次调频的控制方法的流程图。如图6所示，根据本发明的另一示例性实施例的风力发电机组的一次调频的控制方法除包括图5所示的步骤S101、步骤S102、步骤S103和步骤S104之外，还可包括步骤S105。步骤S101、步骤S102、步骤S103和步骤S104可参照根据图5描述的具体实施方式来实现，在此不再赘述。
参照图6，当在步骤S103确定不能维持在所述指定功率值时，执行步骤S105，控制发电机的扭矩持续以所述指定速率下降，直到风力发电机组恢复到正常工作点。
图7示出根据本发明的另一示例性实施例的风力发电机组的一次调频的控制方法的流程图。如图7所示，根据本发明的另一示例性实施例的风力发电机组的一次调频的控制方法除包括图5所示的步骤S101、步骤S102、步骤S103和步骤S104之外，还可包括步骤S106、步骤S107、步骤S108、步骤步骤S109和步骤S110。步骤S101、步骤S102、步骤S103和步骤S104可参照根据图5描述的具体实施方式来实现，在此不再赘述。
参照图7，当在步骤S103确定不能维持在所述指定功率值Pset时，执行步骤S106，控制发电机的扭矩持续以所述指定速率下降。
在步骤S107，监测风力发电机组的输出功率，并当所述输出功率下降到输出功率值(Pset-i*ΔP)时，停止对发电机的扭矩的控制，并控制风力发电机组的输出功率保持在当前下降到的Pset-i*ΔP的输出功率值m秒，其中，i的初始值为1，ΔP为步长。
在步骤S108，判断在所述m秒内，叶轮的转速是否持续下降n秒。
当在步骤S108确定在所述m秒内，叶轮的转速持续下降n秒时，执行步骤S109，使得i＝i+1，控制发电机的扭矩持续以所述指定速率下降，并返回执行步骤S107。换言之，当风资源不足以支持风力发电机组持续维持在Pset-i*ΔP的输出功率值时，继续判断风资源是否足以支持风力发电机组持续维持在下一个输出功率值：Pset-(i+1)*ΔP。
当在步骤S108确定在所述m秒内，叶轮的转速没有持续下降n秒时，执行步骤S110，控制风力发电机组的输出功率保持在当前下降到的输出功率值：Pset-i*ΔP，直到风力发电机组恢复到正常工作点。
此外，作为示例，根据本发明的另一示例性实施例的风力发电机组的一次调频的控制方法还可包括：在使得i＝i+1，并控制发电机的扭矩持续以所述指定速率下降之后，并且在风力发电机组的输出功率下降到输出功率值Pset-i*ΔP之前，如果风力发电机组恢复到正常工作点，则停止对发电机的扭矩的控制。
根据本发明的上述示例性实施例，通过判断当前风速是否能够维持风力发电机组稳定地运行在较高的输出功率，当风速允许时，使风力发电机组稳定地运行在较高的输出功率，当风速不允许时，使风力发电机组平稳地切换到正常的工作状态，在保证风力发电机组的安全的基础上，避免了惯量控制结束后的功率跌落。
图8示出根据本发明示例性实施例的风力发电机组的一次调频的控制方法的第一示例。
参照图8，在步骤S201，当风力发电机组完成所述一次调频的惯量控制后，控制发电机的扭矩持续以指定速率下降。
在步骤S202，判断风力发电机组当前的输出功率是否小于或等于与当前的环境风速值对应的理论输出功率值。
当在步骤S202确定当前的输出功率小于或等于与当前的环境风速值对应的理论输出功率值时，结束所述一次调频，也即，结束对发电机的扭矩的所述控制。
当在步骤S202确定当前的输出功率大于与当前的环境风速值对应的理论输出功率值时，执行步骤S203，判断当前的输出功率是否下降到指定功率值。
当在步骤S203确定当前的输出功率没有下降到指定功率值时，返回执行步骤S202。换言之，在执行步骤S201之后，周期性地执行步骤S202和步骤S203，直到输出功率小于或等于与当前的环境风速值对应的理论输出功率值或者下降到所述指定功率值。
当在步骤S203确定当前的输出功率下降到指定功率值时，执行步骤S204，停止对发电机的扭矩的控制。
在执行步骤S204之后，执行步骤S205，判断所述指定功率值是否大于与当前的环境风速值对应的理论输出功率值。
当在步骤S205确定所述指定功率值大于与当前的环境风速值对应的理论输出功率值时，执行步骤S206，控制发电机的扭矩持续以所述指定速率下降。
在执行步骤S206之后，执行步骤S207，判断当前的输出功率是否小于或等于与当前的环境风速值对应的理论输出功率值。
当在步骤S207确定当前的输出功率小于或等于与当前的环境风速值对应的理论输出功率值时，结束所述一次调频，也即，结束对发电机的扭矩的所述控制。
当在步骤S207确定当前的输出功率大于与当前的环境风速值对应的理论输出功率值时，继续执行步骤S207。换言之，在执行步骤S206之后，周期性地执行步骤S207，直到输出功率小于或等于与当前的环境风速值对应的理论输出功率值。
当在步骤S205确定所述指定功率值小于或等于与当前的环境风速值对应的理论输出功率值时，执行步骤S208，控制风力发电机组的输出功率保持在所述指定功率值。
在执行步骤S208之后，执行步骤S209，判断当前的输出功率是否小于或等于与当前的环境风速值对应的理论输出功率值。
当在步骤S209确定当前的输出功率小于或等于与当前的环境风速值对应的理论输出功率值时，结束所述一次调频，也即，结束控制风力发电机组的输出功率保持在所述指定功率值。
当在步骤S209确定当前的输出功率值大于与当前的环境风速值对应的理论输出功率值时，继续执行步骤S209。
图9示出根据本发明示例性实施例的风力发电机组的一次调频的控制方法的第二示例。
参照图9，在步骤S301，当风力发电机组完成所述一次调频的惯量控制后，控制发电机的扭矩持续以指定速率下降。
在步骤S302，判断发电机当前的扭矩和叶轮当前的转速是否满足与正常工作点对应的转速扭矩曲线。
当在步骤S302确定发电机当前的扭矩和叶轮当前的转速满足与正常工作点对应的转速扭矩曲线时，结束所述一次调频，也即，结束对发电机的扭矩的所述控制。
当在步骤S302确定发电机当前的扭矩和叶轮当前的转速不满足与正常工作点对应的转速扭矩曲线时，执行步骤S303，判断当前的输出功率是否下降到指定功率值。
当在步骤S303确定当前的输出功率没有下降到指定功率值时，返回执行步骤S302。
当在步骤S303确定当前的输出功率下降到指定功率值时，执行步骤S304，停止对发电机的扭矩的控制，并控制风力发电机组的输出功率保持在所述指定功率值m秒。
在步骤S305，判断在所述m秒内，叶轮的转速是否持续下降n秒。
当在步骤S305确定叶轮的转速持续下降n秒时，执行步骤S306，控制发电机的扭矩持续以所述指定速率下降。
在执行步骤S306之后，执行步骤S307，判断发电机当前的扭矩和叶轮当前的转速是否满足与正常工作点对应的转速扭矩曲线。
当在步骤S307确定发电机当前的扭矩和叶轮当前的转速满足与正常工作点对应的转速扭矩曲线时，结束所述一次调频，也即，结束对发电机的扭矩的所述控制。
当在步骤S307确定发电机当前的扭矩和叶轮当前的转速不满足与正常工作点对应的转速扭矩曲线时，继续执行步骤S307。
当在步骤S305确定叶轮的转速不持续下降n秒时，执行步骤S308，控制风力发电机组的输出功率保持在所述指定功率值。
在执行步骤S308之后，执行步骤S309，判断发电机当前的扭矩和叶轮当前的转速是否满足与正常工作点对应的转速扭矩曲线。
当在步骤S309确定发电机当前的扭矩和叶轮当前的转速满足与正常工作点对应的转速扭矩曲线时，结束所述一次调频，也即，结束控制风力发电机组的输出功率保持在所述指定功率值。
当在步骤S309确定发电机当前的扭矩和叶轮当前的转速不满足与正常工作点对应的转速扭矩曲线时，继续执行步骤S309。
图10示出根据本发明示例性实施例的风力发电机组的一次调频的控制方法的第三示例。
参照图10，在步骤S401，当风力发电机组完成所述一次调频的惯量控制后，控制发电机的扭矩持续以指定速率下降。
在步骤S402，判断发电机当前的扭矩和叶轮当前的转速是否满足与正常工作点对应的转速扭矩曲线。
当在步骤S402确定发电机当前的扭矩和叶轮当前的转速满足与正常工作点对应的转速扭矩曲线时，结束所述一次调频，也即，结束对发电机的扭矩的所述控制。
当在步骤S402确定发电机当前的扭矩和叶轮当前的转速不满足与正常工作点对应的转速扭矩曲线时，执行步骤S403，判断当前的输出功率是否下降到输出功率值P0-i*k*δ*Pn，其中，i的初始值为1。即，在该示例性实施例中，将指定功率值设置为：P0-k*δ*Pn。
当在步骤S403确定当前的输出功率没有下降到输出功率值P0-i*k*δ*Pn时，返回执行步骤S402。
当在步骤S403确定当前的输出功率下降到输出功率值P0-i*k*δ*Pn时，执行步骤S404，停止对发电机的扭矩的控制，并控制风力发电机组的输出功率保持在P0-i*k*δ*Pn的输出功率值m秒。
在步骤S405，判断在所述m秒内，叶轮的转速是否持续下降n秒。
当在步骤S405确定叶轮的转速持续下降n秒时，执行步骤S406，使得i＝i+j，并控制发电机的扭矩持续以所述指定速率下降，其中，j为大于0的实数。
在执行步骤S406之后，执行步骤S407，判断发电机当前的扭矩和叶轮当前的转速是否满足与正常工作点对应的转速扭矩曲线。
当在步骤S407确定发电机当前的扭矩和叶轮当前的转速满足与正常工作点对应的转速扭矩曲线时，结束所述一次调频，也即，结束对发电机的扭矩的所述控制。
当在步骤S407确定发电机当前的扭矩和叶轮当前的转速不满足与正常工作点对应的转速扭矩曲线时，返回执行步骤S403。
当在步骤S405确定叶轮的转速不持续下降n秒时，执行步骤S408，控制风力发电机组的输出功率保持在P0-i*k*δ*Pn的输出功率值。
在执行步骤S408之后，执行步骤S409，判断发电机当前的扭矩和叶轮当前的转速是否满足与正常工作点对应的转速扭矩曲线。
当在步骤S409确定发电机当前的扭矩和叶轮当前的转速满足与正常工作点对应的转速扭矩曲线时，结束所述一次调频，也即，结束控制风力发电机组的输出功率保持在所述指定功率值。
当在步骤S409确定发电机当前的扭矩和叶轮当前的转速不满足与正常工作点对应的转速扭矩曲线时，继续执行步骤S409。
图11和图12示出环境风速稳定时执行根据本发明示例性实施例的风力发电机组的一次调频的控制方法的效果。如图11和图12所示，当环境风速稳定时，风力发电机组在完成所述一次调频的惯量控制过程之后，相较于现有技术中输出功率直接降低到较低值，根据本发明的示例性实施例能够将输出功率维持在较高值，直至风力发电机组恢复到正常运行状态，避免了风力发电机组的输出功率大幅度下降，保证了风力发电机组状态的平稳切换，有利于风力发电机组的安全稳定运行，并且，保证了电网频率的稳定，避免了电网频率的二次污染。
图14和图15示出环境风速减小时执行根据本发明示例性实施例的风力发电机组的一次调频的控制方法的效果，如果环境风速值随时间变化的情况如图13所示，如图14和图15所示，当环境风速值不足以支持风力发电机组维持在较高的输出功率值，根据本发明的示例性实施例，不会强行使风力发电机组维持在较高的输出功率值，以避免风力发电机组工作在非正常工作状态，而是使其尽量运行在最优运行曲线上，从而保证风力发电机组安全，更具有智能性。
图16示出根据本发明示例性实施例的风力发电机组的一次调频的控制设备的框图。
如图16所示，根据本发明示例性实施例的风力发电机组的一次调频的控制设备包括：扭矩控制单元10、判断单元20、输出功率监测单元30、输出功率控制单元40。
具体说来，扭矩控制单元10用于当风力发电机组完成所述一次调频的惯量控制后，控制发电机的扭矩持续以指定速率下降。
作为示例，在风力发电机组的正常运行过程中，所述控制设备可当识别到由于电网频率下降需要提升输出功率时，判断风力发电机组是否处于最大功率跟踪状态；如果确定不处于最大功率跟踪状态(认为风力发电机组有备用功率)，则通过例如调节桨距角等其它控制方式来提升输出功率；如果确定处于最大功率跟踪状态，则通过惯量控制方式来提升输出功率，即，通过以一定速率提升扭矩消耗叶轮旋转动能的方式提升输出功率。
作为示例，惯量控制过程通常可包括：控制发电机的扭矩以一定速率提升以使输出功率提升到一次调频所需的输出功率值，并维持在所述输出功率值达到电网要求时长。
作为示例，可当满足以下条件之一时，扭矩控制单元10确定风力发电机组完成所述一次调频的惯量控制过程：(1)在开始进行惯量控制之后，维持在一次调频所需的输出功率值达到电网要求时长；(2)从开始进行惯量控制，叶轮的转速下降了预设值。应该理解，也可通过其他适当的方式，来确定风力发电机组是否完成所述一次调频的惯量控制。
判断单元20用于判断当前的风资源能否使风力发电机组的输出功率维持在指定功率值。
输出功率监测单元30用于监测风力发电机组的输出功率，其中，当所述输出功率下降到所述指定功率值时，扭矩控制单元10停止对发电机的扭矩的控制，并且判断单元20判断当前的风资源能否使风力发电机组的输出功率维持在所述指定功率值。
输出功率控制单元40用于当确定能够维持在所述指定功率值时，控制风力发电机组的输出功率保持在所述指定功率值，直到风力发电机组恢复到正常工作点。具体说来，输出功率控制单元40控制风力发电机组的输出功率保持在所述指定功率值，并直到风力发电机组恢复到正常工作点，才停止控制风力发电机组的输出功率保持在所述指定功率值(也即，停止对输出功率的控制)。
作为示例，所述输出功率的类型可以是输出有功功率。应该理解，所述输出功率也可以是其他类型的输出功率。
作为示例，所述指定功率值可为：P0-k*δ*Pn，其中，Pn为所述风力发电机组的额定输出功率值，P0为在风力发电机组开始进行所述一次调频的惯量控制之前的输出功率值(例如，风力发电机组处于图2中的工作点1时的输出功率值)，δ为功率下降系数，k为小于或等于1且大于0的实数。例如，k的取值可为1、0.9等，可根据实际情况和需求来设置k的取值。作为示例，电网要求一次调频结束后，风力发电机组的输出功率不能低于输出功率值：P0-δ*Pn。
应该理解，判断单元20可通过各种适当的方式来判断当前的风资源能否使风力发电机组的输出功率维持在所述指定功率值。作为示例，判断单元20可当所述指定功率值小于或等于与当前的环境风速值对应的理论输出功率值时，确定当前的风资源能够使风力发电机组的输出功率维持在所述指定功率值，其中，与当前的环境风速值对应的理论输出功率值为：在针对所述风力发电机组的机型的功率曲线上，与所述环境风速值对应的输出功率值。换言之，当所述指定功率值大于与当前的环境风速值对应的理论输出功率值时，则说明当前的环境风速较小，能量较低，无法支持风力发电机组运行在所述指定功率值。作为示例，所述当前的环境风速值可以是滤波后的当前的环境风速值。
作为另一示例，输出功率控制单元40可控制风力发电机组的输出功率保持在所述指定功率值m秒，如果在所述m秒内，叶轮的转速没有持续下降n秒，则判断单元20确定当前的风资源能够使风力发电机组的输出功率维持在所述指定功率值，其中，m和n为大于0的实数，且m≥n。换言之，如果在所述m秒内，叶轮的转速持续下降n秒，则说明当前的环境风速不足以支持风力发电机组运行在所述指定功率值。
作为示例，可在风力发电机组的输出功率下降到所述指定功率值之前，如果风力发电机组恢复到正常工作点，则扭矩控制单元10停止对发电机的扭矩的控制。这里，正常工作点也即稳态工作点，是风力发电机组在正常运行状态下的工作点。
应该理解，判断单元20可通过各种适当的方法来判断风力发电机组是否恢复到正常工作点。作为示例，可当风力发电机组的输出功率值小于或等于与当前的环境风速值对应的理论输出功率值时，判断单元20确定风力发电机组恢复到正常工作点。
作为另一示例，可当发电机的扭矩和叶轮的转速满足与正常工作点对应的转速扭矩曲线时，判断单元20确定风力发电机组恢复到正常工作点。
应该理解，判断单元20可通过各种适当的方法来确定发电机的扭矩和叶轮的转速满足与正常工作点对应的转速扭矩曲线。作为示例，可当叶轮当前的转速所对应的最优扭矩大于或等于发电机当前的扭矩时，判断单元20确定发电机的扭矩和叶轮的转速满足与正常工作点对应的转速扭矩曲线。
作为另一示例，可当计算得到的最大风能捕获能力时风力发电机组的输出功率值大于或等于风力发电机组当前的输出功率值时，判断单元20确定发电机的扭矩和叶轮的转速满足与正常工作点对应的转速扭矩曲线。
作为示例，可当判断单元20确定不能维持在所述指定功率值时，扭矩控制单元10控制发电机的扭矩持续以所述指定速率下降，直到风力发电机组恢复到正常工作点。
作为另一示例，可当判断单元20确定不能维持在所述指定功率值Pset时，扭矩控制单元10控制发电机的扭矩持续以所述指定速率下降；输出功率监测单元30监测风力发电机组的输出功率，并当所述输出功率下降到输出功率值Pset-i*ΔP时，扭矩控制单元10停止对发电机的扭矩的控制，并且输出功率控制单元40控制风力发电机组的输出功率保持在Pset-i*ΔP的输出功率值m秒；如果在所述m秒内，叶轮的转速持续下降n秒，则扭矩控制单元10使得i＝i+1，并控制发电机的扭矩持续以所述指定速率下降，并且输出功率监测单元30监测风力发电机组的输出功率，并当所述输出功率下降到输出功率值Pset-i*ΔP时，扭矩控制单元10停止对发电机的扭矩的控制，并且输出功率控制单元40控制风力发电机组的输出功率保持在Pset-i*ΔP的输出功率值m秒；如果在所述m秒内，叶轮的转速没有持续下降n秒，则输出功率控制单元40控制风力发电机组的输出功率保持在Pset-i*ΔP的输出功率值，直到风力发电机组恢复到正常工作点，其中，i的初始值为1，ΔP为步长。
此外，作为示例，在扭矩控制单元10使得i＝i+1，并控制发电机的扭矩持续以所述指定速率下降之后，并且在风力发电机组的输出功率下降到输出功率值Pset-i*ΔP之前，如果风力发电机组恢复到正常工作点，则扭矩控制单元10可停止对发电机的扭矩的控制。
应该理解，根据本发明示例性实施例的风力发电机组的一次调频的控制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。
本发明的示例性实施例提供一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，当所述计算机程序被处理器执行时实现如上述示例性实施例所述的风力发电机组的一次调频的控制方法。该计算机可读存储介质是可存储由计算机系统读出的数据的任意数据存储装置。计算机可读存储介质的示例包括：只读存储器、随机存取存储器、只读光盘、磁带、软盘、光数据存储装置和载波(诸如经有线或无线传输路径通过互联网的数据传输)。
根据本发明的示例性实施例的风力发电机组的一次调频的控制器包括：处理器(未示出)和存储器(未示出)，其中，存储器存储有计算机程序，当所述计算机程序被处理器执行时，实现如上述示例性实施例所述的风力发电机组的一次调频的控制方法。
虽然已表示和描述了本发明的一些示例性实施例，但本领域技术人员应该理解，在不脱离由权利要求及其等同物限定其范围的本发明的原理和精神的情况下，可以对这些实施例进行修改。

Claims (20)

1.一种风力发电机组的一次调频的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括：
当风力发电机组完成所述一次调频的惯量控制后，控制发电机的扭矩持续以指定速率下降；
监测风力发电机组的输出功率，并当所述输出功率下降到指定功率值时，停止对发电机的扭矩的控制，并判断当前的风资源能否使风力发电机组的输出功率维持在所述指定功率值；
当确定能够维持在所述指定功率值时，控制风力发电机组的输出功率保持在所述指定功率值，直到风力发电机组恢复到正常工作点。
2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，判断当前的风资源能否使风力发电机组的输出功率维持在所述指定功率值的步骤包括：
当所述指定功率值小于或等于与当前的环境风速值对应的理论输出功率值时，确定当前的风资源能够使风力发电机组的输出功率维持在所述指定功率值；
或者，控制风力发电机组的输出功率保持在所述指定功率值m秒，如果在所述m秒内，叶轮的转速没有持续下降n秒，则确定当前的风资源能够使风力发电机组的输出功率维持在所述指定功率值，
其中，与当前的环境风速值对应的理论输出功率值为：在针对所述风力发电机组的机型的功率曲线上，与所述环境风速值对应的输出功率值，
其中，m和n为大于0的实数，且m≥n。
3.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括：
当确定不能维持在所述指定功率值时，控制发电机的扭矩持续以所述指定速率下降，直到风力发电机组恢复到正常工作点。
4.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括：
当确定不能维持在所述指定功率值Pset时，控制发电机的扭矩持续以所述指定速率下降；
监测风力发电机组的输出功率，并当所述输出功率下降到输出功率值Pset-i*ΔP时，停止对发电机的扭矩的控制，并控制风力发电机组的输出功率保持在Pset-i*ΔP的输出功率值m秒；
如果在所述m秒内，叶轮的转速持续下降n秒，则使得i＝i+1，控制发电机的扭矩持续以所述指定速率下降，并返回执行上一步骤；
如果在所述m秒内，叶轮的转速没有持续下降n秒，则控制风力发电机组的输出功率保持在Pset-i*ΔP的输出功率值，直到风力发电机组恢复到正常工作点，
其中，i的初始值为1，ΔP为步长。
5.根据权利要求4所述的控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括：
在使得i＝i+1，并控制发电机的扭矩持续以所述指定速率下降之后，在风力发电机组的输出功率下降到输出功率值Pset-i*ΔP之前，如果风力发电机组恢复到正常工作点，则停止对发电机的扭矩的控制。
6.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括：
在风力发电机组的输出功率下降到所述指定功率值之前，如果风力发电机组恢复到正常工作点，则停止对发电机的扭矩的控制。
7.根据权利要求1至6之中任一权利要求所述的控制方法，其特征在于，通过以下方式之一确定风力发电机组恢复到正常工作点：
当风力发电机组的输出功率值小于或等于与当前的环境风速值对应的理论输出功率值时，确定风力发电机组恢复到正常工作点；
当发电机的扭矩和叶轮的转速满足与正常工作点对应的转速扭矩曲线时，确定风力发电机组恢复到正常工作点，
其中，与当前的环境风速值对应的理论输出功率值为：在针对所述风力发电机组的机型的功率曲线上，与所述环境风速值对应的输出功率值。
8.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，通过以下方式之一确定发电机的扭矩和叶轮的转速满足与正常工作点对应的转速扭矩曲线：
当叶轮当前的转速所对应的最优扭矩大于或等于发电机当前的扭矩时，确定发电机的扭矩和叶轮的转速满足与正常工作点对应的转速扭矩曲线；
当计算得到的最大风能捕获能力时风力发电机组的输出功率值大于或等于风力发电机组当前的输出功率值时，确定发电机的扭矩和叶轮的转速满足与正常工作点对应的转速扭矩曲线。
9.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，
所述指定功率值为：P0-k*δ*Pn，
其中，Pn为所述风力发电机组的额定输出功率值，P0为在风力发电机组开始进行所述一次调频的惯量控制之前的输出功率值，δ为功率下降系数，k为小于或等于1且大于0的实数。
10.一种风力发电机组的一次调频的控制设备，其特征在于，所述控制设备包括：
扭矩控制单元，当风力发电机组完成所述一次调频的惯量控制后，控制发电机的扭矩持续以指定速率下降；
判断单元，判断当前的风资源能否使风力发电机组的输出功率维持在指定功率值；
输出功率监测单元，监测风力发电机组的输出功率，其中，当所述输出功率下降到所述指定功率值时，扭矩控制单元停止对发电机的扭矩的控制，并且判断单元判断当前的风资源能否使风力发电机组的输出功率维持在所述指定功率值；
输出功率控制单元，当确定能够维持在所述指定功率值时，控制风力发电机组的输出功率保持在所述指定功率值，直到风力发电机组恢复到正常工作点。
11.根据权利要求10所述的控制设备，其特征在于，当所述指定功率值小于或等于与当前的环境风速值对应的理论输出功率值时，判断单元确定当前的风资源能够使风力发电机组的输出功率维持在所述指定功率值；
或者，输出功率控制单元控制风力发电机组的输出功率保持在所述指定功率值m秒，如果在所述m秒内，叶轮的转速没有持续下降n秒，则判断单元确定当前的风资源能够使风力发电机组的输出功率维持在所述指定功率值，
其中，与当前的环境风速值对应的理论输出功率值为：在针对所述风力发电机组的机型的功率曲线上，与所述环境风速值对应的输出功率值，
其中，m和n为大于0的实数，且m≥n。
12.根据权利要求11所述的控制设备，其特征在于，
当判断单元确定不能维持在所述指定功率值时，扭矩控制单元控制发电机的扭矩持续以所述指定速率下降，直到风力发电机组恢复到正常工作点。
13.根据权利要求11所述的控制设备，其特征在于，当判断单元确定不能维持在所述指定功率值Pset时，扭矩控制单元控制发电机的扭矩持续以所述指定速率下降；
输出功率监测单元监测风力发电机组的输出功率，并当所述输出功率下降到输出功率值Pset-i*ΔP时，扭矩控制单元停止对发电机的扭矩的控制，并且输出功率控制单元控制风力发电机组的输出功率保持在Pset-i*ΔP的输出功率值m秒；
如果在所述m秒内，叶轮的转速持续下降n秒，则扭矩控制单元使得i＝i+1，并控制发电机的扭矩持续以所述指定速率下降，并且输出功率监测单元监测风力发电机组的输出功率，并当所述输出功率下降到输出功率值Pset-i*ΔP时，扭矩控制单元停止对发电机的扭矩的控制，并且输出功率控制单元控制风力发电机组的输出功率保持在Pset-i*ΔP的输出功率值m秒；
如果在所述m秒内，叶轮的转速没有持续下降n秒，则输出功率控制单元控制风力发电机组的输出功率保持在Pset-i*ΔP的输出功率值，直到风力发电机组恢复到正常工作点，
其中，i的初始值为1，ΔP为步长。
14.根据权利要求13所述的控制设备，其特征在于，
在扭矩控制单元使得i＝i+1，并控制发电机的扭矩持续以所述指定速率下降之后，在风力发电机组的输出功率下降到输出功率值Pset-i*ΔP之前，如果风力发电机组恢复到正常工作点，则扭矩控制单元停止对发电机的扭矩的控制。
15.根据权利要求10所述的控制设备，其特征在于，在风力发电机组的输出功率下降到所述指定功率值之前，如果风力发电机组恢复到正常工作点，则扭矩控制单元停止对发电机的扭矩的控制。
16.根据权利要求10至15之中任一权利要求所述的控制设备，
当风力发电机组的输出功率值小于或等于与当前的环境风速值对应的理论输出功率值时，判断单元确定风力发电机组恢复到正常工作点；
或者，当发电机的扭矩和叶轮的转速满足与正常工作点对应的转速扭矩曲线时，判断单元确定风力发电机组恢复到正常工作点，
其中，与当前的环境风速值对应的理论输出功率值为：在针对所述风力发电机组的机型的功率曲线上，与所述环境风速值对应的输出功率值。
17.根据权利要求16所述的控制设备，其特征在于，
当叶轮当前的转速所对应的最优扭矩大于或等于发电机当前的扭矩时，判断单元确定发电机的扭矩和叶轮的转速满足与正常工作点对应的转速扭矩曲线；
或者，当计算得到的最大风能捕获能力时风力发电机组的输出功率值大于或等于风力发电机组当前的输出功率值时，判断单元确定发电机的扭矩和叶轮的转速满足与正常工作点对应的转速扭矩曲线。
18.根据权利要求10所述的控制设备，其特征在于，
所述指定功率值为：P0-k*δ*Pn，
其中，Pn为所述风力发电机组的额定输出功率值，P0为在风力发电机组开始进行所述一次调频的惯量控制之前的输出功率值，δ为功率下降系数，k为小于或等于1且大于0的实数。
19.一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，其特征在于，当所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至9中的任意一项所述的风力发电机组的一次调频的控制方法。
20.一种风力发电机组的一次调频的控制器，其特征在于，所述控制器包括：
处理器；
存储器，存储有计算机程序，当所述计算机程序被处理器执行时，实现如权利要求1至9中的任意一项所述的风力发电机组的一次调频的控制方法。
CN201811455508.5A 2018-11-30 2018-11-30 风力发电机组的一次调频的控制方法及设备 Pending CN111262256A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811455508.5A CN111262256A (zh) 2018-11-30 2018-11-30 风力发电机组的一次调频的控制方法及设备

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811455508.5A CN111262256A (zh) 2018-11-30 2018-11-30 风力发电机组的一次调频的控制方法及设备

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN111262256A true CN111262256A (zh) 2020-06-09

Family

ID=70953850

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811455508.5A Pending CN111262256A (zh) 2018-11-30 2018-11-30 风力发电机组的一次调频的控制方法及设备

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111262256A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114320741A (zh) * 2020-09-30 2022-04-12 新疆金风科技股份有限公司 风力发电机组的功率控制方法及设备

Citations (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080116690A1 (en) * 2006-11-16 2008-05-22 Nordex Energy Gmbh Method and apparatus for the operation of a wind energy plant in the power-limited operation
CN102102631A (zh) * 2011-03-22 2011-06-22 国电联合动力技术有限公司 一种带有齿箱调速前端的风力发电机组运行控制方法
CN102777320A (zh) * 2012-08-06 2012-11-14 国电联合动力技术有限公司 风力发电机组扭矩与变桨解耦控制的方法、控制器及系统
KR20120130892A (ko) * 2011-05-24 2012-12-04 주식회사 디엠에스 풍력 발전기의 토크 제어 방법
CN103291541A (zh) * 2012-02-22 2013-09-11 华锐风电科技(集团)股份有限公司 风力发电机组控制方法及控制系统
CN103441529A (zh) * 2013-08-22 2013-12-11 国家电网公司 一种变速风电机组模拟惯量响应控制方法
CN103595316A (zh) * 2013-11-25 2014-02-19 北京金风科创风电设备有限公司 用于风电机组的发电机电磁扭矩补偿控制方法
CN104074679A (zh) * 2014-07-02 2014-10-01 国电联合动力技术有限公司 一种变速变桨距风电机组全风速限功率优化控制方法
CN106130421A (zh) * 2016-07-20 2016-11-16 浙江运达风电股份有限公司 一种基于双馈风电机组的惯量控制系统及方法
KR20170074007A (ko) * 2015-12-21 2017-06-29 대우조선해양 주식회사 전력가격에 따른 풍력 터빈 단지 운영방법
WO2017135657A1 (ko) * 2016-02-04 2017-08-10 한밭대학교 산학협력단 풍력터빈의 정격출력 유지를 위한 토크모드스위치 제어방법 및 그 시스템
CN107152377A (zh) * 2017-07-18 2017-09-12 北京金风科创风电设备有限公司 对风力发电机组的输出功率进行控制的方法和设备
CN107732943A (zh) * 2017-11-28 2018-02-23 重庆科凯前卫风电设备有限责任公司 一种基于双馈异步风力发电机的风电并网调频方法及系统
CN107994604A (zh) * 2017-11-24 2018-05-04 国网浙江省电力公司电力科学研究院 一种双馈风电机组紧急功率支撑控制方法及系统
CN108365616A (zh) * 2018-03-13 2018-08-03 南方电网科学研究院有限责任公司 风电机组的一次调频控制方法、装置、设备及介质

Patent Citations (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080116690A1 (en) * 2006-11-16 2008-05-22 Nordex Energy Gmbh Method and apparatus for the operation of a wind energy plant in the power-limited operation
CN102102631A (zh) * 2011-03-22 2011-06-22 国电联合动力技术有限公司 一种带有齿箱调速前端的风力发电机组运行控制方法
KR20120130892A (ko) * 2011-05-24 2012-12-04 주식회사 디엠에스 풍력 발전기의 토크 제어 방법
CN103291541A (zh) * 2012-02-22 2013-09-11 华锐风电科技(集团)股份有限公司 风力发电机组控制方法及控制系统
CN102777320A (zh) * 2012-08-06 2012-11-14 国电联合动力技术有限公司 风力发电机组扭矩与变桨解耦控制的方法、控制器及系统
CN103441529A (zh) * 2013-08-22 2013-12-11 国家电网公司 一种变速风电机组模拟惯量响应控制方法
CN103595316A (zh) * 2013-11-25 2014-02-19 北京金风科创风电设备有限公司 用于风电机组的发电机电磁扭矩补偿控制方法
CN104074679A (zh) * 2014-07-02 2014-10-01 国电联合动力技术有限公司 一种变速变桨距风电机组全风速限功率优化控制方法
KR20170074007A (ko) * 2015-12-21 2017-06-29 대우조선해양 주식회사 전력가격에 따른 풍력 터빈 단지 운영방법
WO2017135657A1 (ko) * 2016-02-04 2017-08-10 한밭대학교 산학협력단 풍력터빈의 정격출력 유지를 위한 토크모드스위치 제어방법 및 그 시스템
CN106130421A (zh) * 2016-07-20 2016-11-16 浙江运达风电股份有限公司 一种基于双馈风电机组的惯量控制系统及方法
CN107152377A (zh) * 2017-07-18 2017-09-12 北京金风科创风电设备有限公司 对风力发电机组的输出功率进行控制的方法和设备
CN107994604A (zh) * 2017-11-24 2018-05-04 国网浙江省电力公司电力科学研究院 一种双馈风电机组紧急功率支撑控制方法及系统
CN107732943A (zh) * 2017-11-28 2018-02-23 重庆科凯前卫风电设备有限责任公司 一种基于双馈异步风力发电机的风电并网调频方法及系统
CN108365616A (zh) * 2018-03-13 2018-08-03 南方电网科学研究院有限责任公司 风电机组的一次调频控制方法、装置、设备及介质

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
GERMÁN CLAUDIO TARNOWSKI等: "Variable Speed Wind Turbines Capability for Temporary Over-Production", 《2009 IEEE POWER & ENERGY SOCIETY GENERAL MEETING》, 2 October 2009 (2009-10-02) *
张昭志;王正花;: "变速风力发电机组减载与虚拟惯性复合调频控制策略", 自动化与仪器仪表, no. 07 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114320741A (zh) * 2020-09-30 2022-04-12 新疆金风科技股份有限公司 风力发电机组的功率控制方法及设备

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110098622B (zh) 风电机组的一次调频方法和设备
CN108474346B (zh) 风力发电厂的控制
JP7153676B2 (ja) 蓄電ユニットを使用するグリッド損失中の風力タービンの動作
CA2858189C (en) System, method and controller for managing and controlling a micro-grid
CN109586319B (zh) 一种风电机组参与系统调频方法及系统
US9506454B2 (en) Systems and methods for regulating wind turbines
CN112152242A (zh) 一种风电机组与储能协同参与系统频率调节的方法和系统
JP6882452B2 (ja) 風力タービンの制御方法
US20150267686A1 (en) Partial-load de-rating for wind turbine control
CN107810322B (zh) 通过风力涡轮机增加有功功率
CN108242814B (zh) 变速变频风电机组的一次调频方法和设备
CN108631333A (zh) 一种基于限转矩控制的风储联合调频控制方法
CN112392656B (zh) 风力发电机组的功率控制方法、装置以及介质
CN107947195B (zh) 一种大型风力发电机组的调频方法及装置
CN111262256A (zh) 风力发电机组的一次调频的控制方法及设备
CN107196319B (zh) 一种基于功率扰动值响应的风机调频控制方法
CN114362261B (zh) 全功率变速恒频抽蓄机组控制模式切换方法、系统及设备
CN115842355A (zh) 风储联合系统发电控制方法、装置、电子设备和存储介质
CN113193573B (zh) 一种风机转速恢复控制方法、控制器及风电场
JP2001178194A (ja) 風力発電装置の出力制御方法
WO2022016733A1 (zh) 对电压源型风电机组的控制方法和主控系统、电子设备、以及存储介质
TWI687590B (zh) 風力發電廠及其控制方法
Meng et al. A two-stage frequency response method for DFIGs under variable wind speeds
CN113048010B (zh) 一种超导风机控制方法
CN112696318B (zh) 风力发电机组的控制方法及装置

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