CN112271758A - 一种风力发电机组快速并网的控制方法 - Google Patents

一种风力发电机组快速并网的控制方法 Download PDF

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李华银
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Abstract

本发明涉及风力发电技术领域，涉及发电机的并网控制领域，具体为一种风力发电机组快速并网的控制方法，其特征在于包括以下工作步骤：步骤S101：控制风机桨叶以设定速度恒定从90°向0°方向开桨，同步检测风机状态；步骤S102：若风机桨叶到达设定角度或发电机转速到达设定转速或叶轮加速度到达设定加速度后，再以一定的加速度设定值进入闭环升转速控制模式；步骤S103：若风机的发电机转速到达并网转速，进入并网控制模式，并网发电，本发明通过一种快速并网控制方法，显著缩短单次并网时间，提升发电量，显著缩短单次并网时间，由于风电特殊性，年并网次数较多，累积后明显增加总发电时间，可以给风电场增加比较可观的发电量，减少碳排放，更为绿色环保。

Description

一种风力发电机组快速并网的控制方法
技术领域
本发明涉及风力发电技术领域，涉及发电机的并网控制领域，具体为一种风力发电机组快速并网的控制方法。
背景技术
随着风电装机容量在电网比例的越来越高，有必要根据设备特性对控制策略进行不断的优化设计，提高机组利用率，缩短机组单次并网时间，增加发电量。
风力发电机组常规并网控制策略：控制叶片从90°向0°开桨，以一定的上升速度值为控制目标，使机组提升转速，到达并网转速后，执行并网控制策略，并网发电。
但是常规的并网控制策略，跟实际风况相关，风小并网时间长，风大并网时间短。常规并网策略并网时间普遍较长，平均需要几分钟才能并网发电。
发明内容
为了解决现有技术中常规的并网控制策略，跟实际风况相关，风小并网时间长，风大并网时间短，常规并网策略并网时间普遍较长，平均需要几分钟才能并网发电的不足，本发明实例提供一种风力发电机组快速并网的控制方法。
一种风力发电机组快速并网的控制方法，其特征在于包括以下工作步骤：
步骤S101：控制风机桨叶以设定速度恒定从90°向0°方向开桨，同步检测风机状态；
步骤S102：若风机桨叶到达设定角度或发电机转速到达设定转速或叶轮加速度到达设定加速度后，再以一定的加速度设定值进入闭环升转速控制模式；
步骤S103：若风机的发电机转速到达并网转速，进入并网控制模式，并网发电。
所述同步检测风机状态具体为：测量风机叶轮转速、桨叶角度和计算风机叶轮加速度。
所述步骤S101进一步包括桨叶开桨速度设定值，其特征在于：同时测量叶轮转速、桨叶角度和叶轮角速度实时状态值。
所述步骤S102进一步包括：桨叶设定角度为当前风速对应的最佳风能捕获桨叶角度，设定值经过滤波过滤防止跳变。
所述发电机转速的设定转速值接近或等于并网转速。
所述叶轮加速度根据风机载荷计算确定，加速度测量值经过滤波过滤。
所述闭环升转速控制模式中的加速度设定值，根据风机载荷计算确定。
所述步骤S103进一步包括：当发电机转速稳定在并网转速后，启动并网模式，发电并网，并网转速设定值根据实际机组的并网范围整定。
所述步骤S101的详细步骤为：满足风机启动并网条件后，进入快速升速控制，控制桨叶以2度/秒的速度向0度方向开桨。
所述步骤2的详细步骤为：当发电机为双馈风机，转速大于转速设定值1100rpm或当发电机为直驱风机，转速大于转速设定值4rpm时，或桨叶角度到达最佳风能捕获角度0度左右，或叶轮转速加速度达到40rpm/s，其中1个条件满足，进入步骤S102闭环升转速控制模式，以并网转速作为目标值进行闭环控制，所述并网转速：发电机为双馈风机，转速设定值为1100rpm，当发电机为直驱风机，转速设定值为4rpm。
本发明的有益效果：
1.本发明通过一种快速并网控制方法，显著缩短单次并网时间，提升发电量。
2.本发明通过改进并网提升转速的控制策略，显著缩短单次并网时间，由于风电特殊性，年并网次数较多，累积后明显增加总发电时间，可以给风电场增加比较可观的发电量，减少碳排放，更为绿色环保。
附图说明
图1为本发明的工作流程图。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
本发明中的一种快速并网控制方法如图1，其中，关键的关键参数，需要依据机组的设备特性设定和优化。
本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。
实施例1：
一种风力发电机组快速并网的控制方法，其特征在于包括以下工作步骤：
步骤S101：满足风机启动并网条件后，进入快速升速控制，控制桨叶以2度/秒的速度向0度方向开桨；
步骤S102：当发电机为双馈风机，转速大于转速设定值1100rpm或当发电机为直驱风机，转速大于转速设定值4rpm时，或桨叶角度到达最佳风能捕获角度0度左右，或叶轮转速加速度达到40rpm/s，其中1个条件满足，进入步骤S102闭环升转速控制模式，以并网转速作为目标值进行闭环控制，所述并网转速：发电机为双馈风机，转速设定值为1100rpm，当发电机为直驱风机，转速设定值为4rpm。；
步骤S103：当发电机转速稳定在并网转速后，启动并网模式，发电并网。
实施例2：
一种风力发电机组快速并网的控制方法，其特征在于包括以下工作步骤：
步骤S101：控制风机桨叶以设定速度恒定从90°向0°方向开桨，同步检测风机状态；
步骤S102：若风机桨叶到达设定角度或发电机转速到达设定转速或叶轮加速度到达设定加速度后，再以一定的加速度设定值进入闭环升转速控制模式；
步骤S103：若风机的发电机转速到达并网转速，进入并网控制模式，并网发电。
所述同步检测风机状态具体为：测量风机叶轮转速、桨叶角度和计算风机叶轮加速度。
所述步骤S101进一步包括桨叶开桨速度设定值，其特征在于：同时测量叶轮转速、桨叶角度和叶轮角速度实时状态值。
所述步骤S102进一步包括：桨叶设定角度为当前风速对应的最佳风能捕获桨叶角度，设定值经过滤波过滤防止跳变。
所述发电机转速的设定转速值接近或等于并网转速。
所述叶轮加速度根据风机载荷计算确定，加速度测量值经过滤波过滤。
所述闭环升转速控制模式中的加速度设定值，根据风机载荷计算确定。
所述步骤S103进一步包括：当发电机转速稳定在并网转速后，启动并网模式，发电并网，并网转速设定值根据实际机组的并网范围整定。
所述步骤S101的详细步骤为：满足风机启动并网条件后，进入快速升速控制，控制桨叶以2度/秒的速度向0度方向开桨。
所述步骤2的详细步骤为：当发电机为双馈风机，转速大于转速设定值1100rpm或当发电机为直驱风机，转速大于转速设定值4rpm时，或桨叶角度到达最佳风能捕获角度0度左右，或叶轮转速加速度达到40rpm/s，其中1个条件满足，进入步骤S102闭环升转速控制模式，以并网转速作为目标值进行闭环控制，所述并网转速：发电机为双馈风机，转速设定值为1100rpm，当发电机为直驱风机，转速设定值为4rpm。
实施例3：
一种风力发电机组快速并网的控制方法，其特征在于包括以下工作步骤：
步骤S101：控制风机桨叶以设定速度恒定从90°向0°方向开桨，同步检测风机状态；
步骤S102：若风机桨叶到达设定角度或发电机转速到达设定转速或叶轮加速度到达设定加速度后，再以一定的加速度设定值进入闭环升转速控制模式；
步骤S103：若风机的发电机转速到达并网转速，进入并网控制模式，并网发电。
所述同步检测风机状态具体为：测量风机叶轮转速、桨叶角度和计算风机叶轮加速度。
所述步骤S101进一步包括桨叶开桨速度设定值，其特征在于：同时测量叶轮转速、桨叶角度和叶轮角速度实时状态值。
所述步骤S102进一步包括：桨叶设定角度为当前风速对应的最佳风能捕获桨叶角度，设定值经过滤波过滤防止跳变。
所述步骤S103进一步包括：当发电机转速稳定在并网转速后，启动并网模式，发电并网，并网转速设定值根据实际机组的并网范围整定。
所述步骤S101的详细步骤为：满足风机启动并网条件后，进入快速升速控制，控制桨叶以2度/秒的速度向0度方向开桨。
所述步骤2的详细步骤为：当发电机为双馈风机，转速大于转速设定值1100rpm或当发电机为直驱风机，转速大于转速设定值4rpm时，或桨叶角度到达最佳风能捕获角度0度左右，或叶轮转速加速度达到40rpm/s，其中1个条件满足，进入步骤S102闭环升转速控制模式，以并网转速作为目标值进行闭环控制，所述并网转速：发电机为双馈风机，转速设定值为1100rpm，当发电机为直驱风机，转速设定值为4rpm。
实施例4：
一种风力发电机组快速并网的控制方法，其特征在于包括以下工作步骤：
步骤S101：控制风机桨叶以设定速度恒定从90°向0°方向开桨，同步检测风机状态；
步骤S102：若风机桨叶到达设定角度或发电机转速到达设定转速或叶轮加速度到达设定加速度后，再以一定的加速度设定值进入闭环升转速控制模式；
步骤S103：若风机的发电机转速到达并网转速，进入并网控制模式，并网发电。
所述同步检测风机状态具体为：测量风机叶轮转速、桨叶角度和计算风机叶轮加速度。
所述步骤S101进一步包括桨叶开桨速度设定值，其特征在于：同时测量叶轮转速、桨叶角度和叶轮角速度实时状态值。
所述步骤S102进一步包括：桨叶设定角度为当前风速对应的最佳风能捕获桨叶角度，设定值经过滤波过滤防止跳变。
所述发电机转速的设定转速值接近或等于并网转速。
所述叶轮加速度根据风机载荷计算确定，加速度测量值经过滤波过滤。
所述闭环升转速控制模式中的加速度设定值，根据风机载荷计算确定。
所述步骤S101的详细步骤为：满足风机启动并网条件后，进入快速升速控制，控制桨叶以2度/秒的速度向0度方向开桨。
所述步骤2的详细步骤为：当发电机为双馈风机，转速大于转速设定值1100rpm或当发电机为直驱风机，转速大于转速设定值4rpm时，或桨叶角度到达最佳风能捕获角度0度左右，或叶轮转速加速度达到40rpm/s，其中1个条件满足，进入步骤S102闭环升转速控制模式，以并网转速作为目标值进行闭环控制，所述并网转速：发电机为双馈风机，转速设定值为1100rpm，当发电机为直驱风机，转速设定值为4rpm。
实施例5：
一种风力发电机组快速并网的控制方法，其特征在于包括以下工作步骤：
步骤S101：控制风机桨叶以设定速度恒定从90°向0°方向开桨，同步检测风机状态；
步骤S102：若风机桨叶到达设定角度或发电机转速到达设定转速或叶轮加速度到达设定加速度后，再以一定的加速度设定值进入闭环升转速控制模式；
步骤S103：若风机的发电机转速到达并网转速，进入并网控制模式，并网发电。
所述同步检测风机状态具体为：测量风机叶轮转速、桨叶角度和计算风机叶轮加速度。
所述步骤S101进一步包括桨叶开桨速度设定值，其特征在于：同时测量叶轮转速、桨叶角度和叶轮角速度实时状态值。
所述步骤S102进一步包括：桨叶设定角度为当前风速对应的最佳风能捕获桨叶角度，设定值经过滤波过滤防止跳变。
所述发电机转速的设定转速值接近或等于并网转速。
所述叶轮加速度根据风机载荷计算确定，加速度测量值经过滤波过滤。
所述闭环升转速控制模式中的加速度设定值，根据风机载荷计算确定。
所述步骤S103进一步包括：当发电机转速稳定在并网转速后，启动并网模式，发电并网，并网转速设定值根据实际机组的并网范围整定。
所述步骤2的详细步骤为：当发电机为双馈风机，转速大于转速设定值1100rpm或当发电机为直驱风机，转速大于转速设定值4rpm时，或桨叶角度到达最佳风能捕获角度0度左右，或叶轮转速加速度达到40rpm/s，其中1个条件满足，进入步骤S102闭环升转速控制模式，以并网转速作为目标值进行闭环控制，所述并网转速：发电机为双馈风机，转速设定值为1100rpm，当发电机为直驱风机，转速设定值为4rpm。
实施例6：
一种风力发电机组快速并网的控制方法，其特征在于包括以下工作步骤：
步骤S101：控制风机桨叶以设定速度恒定从90°向0°方向开桨，同步检测风机状态；
步骤S102：若风机桨叶到达设定角度或发电机转速到达设定转速或叶轮加速度到达设定加速度后，再以一定的加速度设定值进入闭环升转速控制模式；
步骤S103：若风机的发电机转速到达并网转速，进入并网控制模式，并网发电。
所述同步检测风机状态具体为：测量风机叶轮转速、桨叶角度和计算风机叶轮加速度。
所述步骤S101进一步包括桨叶开桨速度设定值，其特征在于：同时测量叶轮转速、桨叶角度和叶轮角速度实时状态值。
所述步骤S102进一步包括：桨叶设定角度为当前风速对应的最佳风能捕获桨叶角度，设定值经过滤波过滤防止跳变。
所述发电机转速的设定转速值接近或等于并网转速。
所述叶轮加速度根据风机载荷计算确定，加速度测量值经过滤波过滤。
所述闭环升转速控制模式中的加速度设定值，根据风机载荷计算确定。
所述步骤S103进一步包括：当发电机转速稳定在并网转速后，启动并网模式，发电并网，并网转速设定值根据实际机组的并网范围整定。
所述步骤S101的详细步骤为：满足风机启动并网条件后，进入快速升速控制，控制桨叶以2度/秒的速度向0度方向开桨。
实施例7：
一种风力发电机组快速并网的控制方法，其特征在于包括以下工作步骤：
步骤S101：控制风机桨叶以设定速度恒定从90°向0°方向开桨，同步检测风机状态；
步骤S102：若风机桨叶到达设定角度或发电机转速到达设定转速或叶轮加速度到达设定加速度后，再以一定的加速度设定值进入闭环升转速控制模式；
步骤S103：若风机的发电机转速到达并网转速，进入并网控制模式，并网发电。
所述同步检测风机状态具体为：测量风机叶轮转速、桨叶角度和计算风机叶轮加速度。
所述步骤S101进一步包括桨叶开桨速度设定值，其特征在于：同时测量叶轮转速、桨叶角度和叶轮角速度实时状态值。
所述步骤S102进一步包括：桨叶设定角度为当前风速对应的最佳风能捕获桨叶角度，设定值经过滤波过滤防止跳变。
所述发电机转速的设定转速值接近或等于并网转速。
所述叶轮加速度根据风机载荷计算确定，加速度测量值经过滤波过滤。
所述闭环升转速控制模式中的加速度设定值，根据风机载荷计算确定。
所述步骤S103进一步包括：当发电机转速稳定在并网转速后，启动并网模式，发电并网，并网转速设定值根据实际机组的并网范围整定。
所述步骤S101的详细步骤为：满足风机启动并网条件后，进入快速升速控制，控制桨叶以2度/秒的速度向0度方向开桨。
所述步骤2的详细步骤为：当发电机为双馈风机，转速大于转速设定值1100rpm或当发电机为直驱风机，转速大于转速设定值4rpm时，或桨叶角度到达最佳风能捕获角度0度左右，或叶轮转速加速度达到40rpm/s，其中1个条件满足，进入步骤S102闭环升转速控制模式，以并网转速作为目标值进行闭环控制，所述并网转速：发电机为双馈风机，转速设定值为1100rpm，当发电机为直驱风机，转速设定值为4rpm。

Claims (10)

1.一种风力发电机组快速并网的控制方法，其特征在于包括以下工作步骤：
步骤S101：控制风机桨叶以设定速度恒定从90°向0°方向开桨，同步检测风机状态；
步骤S102：若风机桨叶到达设定角度或发电机转速到达设定转速或叶轮加速度到达设定加速度后，再以一定的加速度设定值进入闭环升转速控制模式；
步骤S103：若风机的发电机转速到达并网转速，进入并网控制模式，并网发电。
2.根据权利要求1所述一种风力发电机组快速并网的控制方法，其特征在于：所述同步检测风机状态具体为：测量风机叶轮转速、桨叶角度和计算风机叶轮加速度。
3.根据权利要求1所述一种风力发电机组快速并网的控制方法，其特征在于：所述步骤S101进一步包括桨叶开桨速度设定值，其特征在于：同时测量叶轮转速、桨叶角度和叶轮角速度实时状态值。
4.根据权利要求1所述一种风力发电机组快速并网的控制方法，其特征在于：所述步骤S102进一步包括：桨叶设定角度为当前风速对应的最佳风能捕获桨叶角度，设定值经过滤波过滤防止跳变。
5.根据权利要求1所述一种风力发电机组快速并网的控制方法，其特征在于：所述发电机转速的设定转速值接近或等于并网转速。
6.根据权利要求1所述一种风力发电机组快速并网的控制方法，其特征在于：所述叶轮加速度根据风机载荷计算确定，加速度测量值经过滤波过滤。
7.根据权利要求1所述一种风力发电机组快速并网的控制方法，其特征在于：所述闭环升转速控制模式中的加速度设定值，根据风机载荷计算确定。
8.根据权利要求1所述一种风力发电机组快速并网的控制方法，其特征在于：所述步骤S103进一步包括：当发电机转速稳定在并网转速后，启动并网模式，发电并网，并网转速设定值根据实际机组的并网范围整定。
9.根据权利要求1所述一种风力发电机组快速并网的控制方法，其特征在于：所述步骤S101的详细步骤为：满足风机启动并网条件后，进入快速升速控制，控制桨叶以2度/秒的速度向0度方向开桨。
10.根据权利要求1所述一种风力发电机组快速并网的控制方法，其特征在于：所述步骤2的详细步骤为：当发电机为双馈风机，转速大于转速设定值1100rpm或当发电机为直驱风机，转速大于转速设定值4rpm时，或桨叶角度到达最佳风能捕获角度0度左右，或叶轮转速加速度达到40rpm/s，其中1个条件满足，进入步骤S102闭环升转速控制模式，以并网转速作为目标值进行闭环控制，所述并网转速：发电机为双馈风机，转速设定值为1100rpm，当发电机为直驱风机，转速设定值为4rpm。
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