CN117948233A - 一种高原山地风电机组参与电网调频的桨叶载荷确定方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电力系统新能源发电技术领域,尤其涉及一种高原山地风电机组参与电网调频的桨叶载荷确定方法。根据现场风速状况区分变桨条件,并取给定时间段内的阵风因子及湍流强度作为描述风场变化的参考量,考虑短期风况下风机变桨后的桨叶载荷,进一步优化风机变桨度数,保证高原山地风电机组具备平稳的调频能力。旨在解决如何减小并均衡处于高原山地的风电机组在变桨时的桨叶载荷的问题。
Description
技术领域
本发明涉及电力系统新能源发电技术领域,尤其涉及一种高原山地风电机组参与电网调频的桨叶载荷确定方法。
背景技术
近年来风电场数量增势迅速。变桨系统作为大型风电机组控制系统的核心部分之一,对机组安全、稳定、高效地运行具有十分重要的作用,传统的变桨控制通常是根据风速的变化调节桨叶节距角,从而稳定发电机的输出功率。
然而,具有良好风力资源的平坦地形日趋减少,因此目前风电场的选址目标通常放在高原山地等复杂地形上,而由于大多数高原山地风电场地表环境复杂,会伴随有风速较大且随机性较强的湍流风以及阵风,使风电机组在运行时容易出现幅值突变的动态随机载荷,这种现象会导致风机上各叶片承受的载荷不均衡。
因此,传统的叶片的变桨控制方法并未考虑到个别机组受到高原山地风况突变的影响而出现载荷不均衡的情况,容易导致机组上的部分风机叶片长时间处于高载荷运行状态,对风机输出的功率平稳度及机组寿命造成负面影响。
上述内容仅用于辅助理解本发明的技术方案,并不代表承认上述内容是现有技术。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种高原山地风电机组参与电网调频的桨叶载荷确定方法,旨在解决如何减小并均衡处于高原山地的风电机组在变桨时的桨叶载荷的问题。
为实现上述目的,本发明提供的一种高原山地风电机组参与电网调频的桨叶载荷确定方法,所述方法包括:
获取风电场站调度中心发送的机组信息以及天气状况数据;
根据所述机组信息和所述天气状况数据,计算风电场的当前风况特征,其中,风况特征包括湍流强度和阵风因子特征值;
当所述当前风况特征满足风机桨叶调节条件时,获取各个桨叶的载荷传感器采集的历史载荷数据,以及所述桨叶的当前转速;
根据所述历史载荷数据,确定各个所述桨叶变桨时对应的历史桨叶荷载以及整个风电机组的历史桨叶平均荷载,以及根据所述当前转速确定桨距角修正系数;
根据所述历史桨叶荷载、所述历史桨叶平均荷载和所述桨距角修正系数,确定各个所述桨叶对应的修正桨距角度;
根据所述修正桨距角度和风电场站调度中心发送的统一桨距角度,调节各个所述桨叶的桨距角。
可选地,所述风机桨叶调节条件包括:
确定所述当前风况特征在历史风况特征数据集中对应的目标湍流强度和/或目标阵风因子特征值;
当所述目标湍流强度大于预设湍流强度阈值,和/或所述目标阵风因子特征值大于预设特征值阈值时,判断所述当前风况特征满足风机桨叶调节条件。
可选地,所述机组信息包括风电机组的轮毂高度,所述预设湍流强度阈值的计算步骤包括:
获取预设历史时长内,基于预设采样间隔得到的所述轮毂高度处的湍流强度的正态概率分布函数值;
将各个所述正态概率分布函数值中的最大值,确定为所述预设湍流强度阈值。
可选地,所述机组信息包括风电机组的轮毂高度,所述预设特征值阈值的计算步骤包括:
获取预设历史时长内,基于预设采样间隔得到的所述阵风因子的概率密度函数值;
将各个所述概率密度函数值中的最大值,确定为所述预设特征值阈值。
可选地,所述根据所述历史桨叶荷载、所述历史桨叶平均荷载和所述桨距角修正系数,确定各个所述桨叶对应的修正桨距角度的步骤包括:
确定所述历史桨叶荷载与所述历史桨叶平均荷载之间的差值;
确定所述差值与所述桨距角修正系数之间的乘积的相反数;
将所述乘积的相反数确定为所述修正桨距角度。
可选地,所述根据所述当前转速确定桨距角修正系数的步骤包括:
确定所述当前转速与所述桨叶的最小转速之间的第一差值;以及,
确定所述桨叶的最大转速与最小转速之间的第二差值;
将所述第一差值与所述第二差值之间的比值,确定为所述桨距角修正系数。
可选地,所述根据所述修正桨距角度和风电场站调度中心发送的统一桨距角度,调节各个所述桨叶的桨距角的步骤之前,包括:
获取当前电网频率,以及电机组桨叶位移传感器在历史时刻采集的历史风电机组变桨度数;
根据所述当前电网频率和所述历史载荷数据,建立目标调节函数,其中,所述目标调节函数以电网频率调节偏差最小和均匀化各个桨叶的历史载荷数据为目标;以及,
根据所述风电场站调度中心发送的调度指令确定机组功率调节范围;
根据所述目标调节函数确定风电机组转速约束和桨叶载荷数据约束,以及根据所述机组功率调节范围确定风电机组功率约束;
基于所述风电机组功率约束、所述风电机组转速约束和所述桨叶载荷数据约束,优化各个桨叶的变桨控制参数。
此外,为实现上述目的,本发明还提供一种风电机组,所述风电机组包括:存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的高原山地风电机组参与电网调频的桨叶载荷确定程序,所述高原山地风电机组参与电网调频的桨叶载荷确定程序被所述处理器执行时实现如上所述的高原山地风电机组参与电网调频的桨叶载荷确定方法的步骤。
此外,为实现上述目的,本发明还提供一种风力供电系统,所述风力供电系统包括:风电机组、风电场站调度中心的控制终端、存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的高原山地风电机组参与电网调频的桨叶载荷确定程序,所述高原山地风电机组参与电网调频的桨叶载荷确定程序被所述处理器执行时实现如上所述的高原山地风电机组参与电网调频的桨叶载荷确定方法的步骤。
此外,为实现上述目的,本发明还提供一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质上存储有高原山地风电机组参与电网调频的桨叶载荷确定程序,所述高原山地风电机组参与电网调频的桨叶载荷确定程序被处理器执行时实现如上所述的高原山地风电机组参与电网调频的桨叶载荷确定方法的步骤。
本发明提供一种高原山地风电机组参与电网调频的桨叶载荷确定方法、风电机组、风力供电系统以及计算机可读存储介质,根据现场风速状况区分变桨条件,并取给定时间段内的阵风因子及湍流强度作为描述风场变化的参考量,考虑短期风况下风机变桨后的桨叶载荷,进一步优化风机变桨度数,保证高原山地风电机组具备平稳的调频能力。在合理评估桨叶载荷分布情况的前提下,利用风电机组变速变桨调频输出功率稳定以及停机安全等优势,减小因高原山地风况变化程度大导致的风电机组参与调频的功率波动程度,以及桨叶载荷不均匀导致机组运行效率降低、增加机组疲劳损耗、影响机组运行寿命。
附图说明
图1为本发明实施例涉及的风电机组的硬件运行环境的架构示意图;
图2为本发明高原山地风电机组参与电网调频的桨叶载荷确定方法的第一实施例的流程示意图;
图3为本发明中实施例涉及的风电机组一段时间内采集的湍流风速的变化波形;
图4为本发明高原山地风电机组参与电网调频的桨叶载荷确定方法的第二实施例的流程示意图;
图5为本发明实施例中涉及的风电机组各叶片变桨度数;
图6为本发明实施例中涉及的风电机组叶根弯矩;
图7为本发明实施例中涉及的风电机组参与系统调频频率曲线;
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例,参照附图作进一步说明。
具体实施方式
为了更好地理解上述技术方案,下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例,然而应当理解,可以以各种形式实现本公开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公开,并且能够将本公开的范围完整地传达给本领域的技术人员。
作为一种实现方案,图1为本发明实施例方案涉及的风电机组的硬件运行环境的架构示意图。
如图1所示,该风电机组可以包括:处理器1001,例如CPU,存储器1005,用户接口1003,网络接口1004,通信总线1002。其中,通信总线1002用于实现这些组件之间的连接通信。用户接口1003可以包括显示屏(Display)、输入单元比如键盘(Keyboard),可选用户接口1003还可以包括标准的有线接口、无线接口。网络接口1004可选的可以包括标准的有线接口、无线接口(如WI-FI接口)。存储器1005可以是高速RAM存储器,也可以是稳定的存储器(non-volatile memory),例如磁盘存储器。存储器1005可选的还可以是独立于前述处理器1001的存储装置。
本领域技术人员可以理解,图1中示出的风电机组架构并不构成对风电机组的限定,可以包括比图示更多或更少的部件,或者组合某些部件,或者不同的部件布置。
如图1所示,作为一种存储介质的存储器1005中可以包括操作系统、网络通信模块、用户接口模块以及高原山地风电机组参与电网调频的桨叶载荷确定程序。其中,操作系统是管理和控制风电机组的硬件和软件资源的程序,高原山地风电机组参与电网调频的桨叶载荷确定程序以及其他软件或程序的运行。
在图1所示的风电机组中,用户接口1003主要用于连接终端,与终端进行数据通信;网络接口1004主要用于后台服务器,与后台服务器进行数据通信;处理器1001可以用于调用存储器1005中存储的高原山地风电机组参与电网调频的桨叶载荷确定程序。
在本实施例中,风电机组包括:存储器1005、处理器1001及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的高原山地风电机组参与电网调频的桨叶载荷确定程序,其中:
处理器1001调用存储器1005中存储的高原山地风电机组参与电网调频的桨叶载荷确定程序时,执行以下操作:
获取风电场站调度中心发送的机组信息以及天气状况数据;
根据所述机组信息和所述天气状况数据,计算风电场的当前风况特征,其中,风况特征包括湍流强度和阵风因子特征值;
当所述当前风况特征满足风机桨叶调节条件时,获取各个桨叶的载荷传感器采集的历史载荷数据,以及所述桨叶的当前转速;
根据所述历史载荷数据,确定各个所述桨叶变桨时对应的历史桨叶荷载以及整个风电机组的历史桨叶平均荷载,以及根据所述当前转速确定桨距角修正系数;
根据所述历史桨叶荷载、所述历史桨叶平均荷载和所述桨距角修正系数,确定各个所述桨叶对应的修正桨距角度;
根据所述修正桨距角度和风电场站调度中心发送的统一桨距角度,调节各个所述桨叶的桨距角。
处理器1001调用存储器1005中存储的高原山地风电机组参与电网调频的桨叶载荷确定程序时,执行以下操作:
确定所述当前风况特征在历史风况特征数据集中对应的目标湍流强度和/或目标阵风因子特征值;
当所述目标湍流强度大于预设湍流强度阈值,和/或所述目标阵风因子特征值大于预设特征值阈值时,判断所述当前风况特征满足风机桨叶调节条件。
处理器1001调用存储器1005中存储的高原山地风电机组参与电网调频的桨叶载荷确定程序时,执行以下操作:
获取预设历史时长内,基于预设采样间隔得到的所述轮毂高度处的湍流强度的正态概率分布函数值;
将各个所述正态概率分布函数值中的最大值,确定为所述预设湍流强度阈值。
处理器1001调用存储器1005中存储的高原山地风电机组参与电网调频的桨叶载荷确定程序时,执行以下操作:
获取预设历史时长内,基于预设采样间隔得到的所述阵风因子的概率密度函数值;
将各个所述概率密度函数值中的最大值,确定为所述预设特征值阈值。
处理器1001调用存储器1005中存储的高原山地风电机组参与电网调频的桨叶载荷确定程序时,执行以下操作:
确定所述历史桨叶荷载与所述历史桨叶平均荷载之间的差值;
确定所述差值与所述桨距角修正系数之间的乘积的相反数;
将所述乘积的相反数确定为所述修正桨距角度。
处理器1001调用存储器1005中存储的高原山地风电机组参与电网调频的桨叶载荷确定程序时,执行以下操作:
确定所述当前转速与所述桨叶的最小转速之间的第一差值;以及,
确定所述桨叶的最大转速与最小转速之间的第二差值;
将所述第一差值与所述第二差值之间的比值,确定为所述桨距角修正系数。
处理器1001调用存储器1005中存储的高原山地风电机组参与电网调频的桨叶载荷确定程序时,执行以下操作:
获取当前电网频率,以及电机组桨叶位移传感器在历史时刻采集的历史风电机组变桨度数;
根据所述当前电网频率和所述历史载荷数据,建立目标调节函数,其中,所述目标调节函数以电网频率调节偏差最小和均匀化各个桨叶的历史载荷数据为目标;以及,
根据所述风电场站调度中心发送的调度指令确定机组功率调节范围;
根据所述目标调节函数确定风电机组转速约束和桨叶载荷数据约束,以及根据所述机组功率调节范围确定风电机组功率约束;
基于所述风电机组功率约束、所述风电机组转速约束和所述桨叶载荷数据约束,优化各个桨叶的变桨控制参数。
基于上述基于电力系统新能源发电技术的风电机组的硬件架构,提出本发明高原山地风电机组参与电网调频的桨叶载荷确定方法的实施例。
第一实施例
参照图2,在第一实施例中,应用于风电机组,所述高原山地风电机组参与电网调频的桨叶载荷确定方法包括以下步骤:
步骤S10,获取风电场站调度中心发送的机组信息以及天气状况数据;
在本实施例中,风电机组首先接收风电场站调度中心发送的机组信息以及天气状况数据。
具体的,风电场站调度中心采用风电场SCADA系统进行搭建,SCADA系统具有风机实时监控、在线数据分析、离线数据存储与分析、报表生成等功能。
可选地,机组信息包括但不限于通过风电场SCADA系统中机组监控系统获取的风电机组型号、风电机组高度、叶片长度、开机情况;
可选地,所述的天气状况数据包括通过风电场SCADA系统中风场监控系统获取的历史和/或实时的瞬时风速、平均风速、湍流风速。
步骤S20,根据所述机组信息和所述天气状况数据,计算风电场的当前风况特征;
在本实施例中,风电机组能够根据机组信息和天气状况数据,计算风电机组所在风电场的当前风况特征,其中,风况特征包括湍流强度和阵风因子特征值。湍流强度指的是风速随时间和空间变化的程度,反映脉动风速的相对强度;阵风因子特征值指的是阵风相对强度的参数。
示例性地,湍流强度的计算公式如下:
式中,为风电机组的高度z处在一定时长内平均风速的标准偏差,z为高度;为
高度z处同期风速序列的平均值。
示例性地,阵风因子特征值的计算公式如下:
式中,为脉动风在阵风持续时间内的平均最大风速,为风电机组的高
度z处同期风速序列的平均值。
步骤S30,当所述当前风况特征满足风机桨叶调节条件时,获取各个桨叶的载荷传感器采集的历史载荷数据,以及所述桨叶的当前转速;
在本实施例中,由于高原山地地形和风况复杂,风况变化剧烈,强风作用下的湍流强度或阵风因子相关性较强,当目标风电场湍流强度或阵风因子特征值高于概率最大值时,为在高风速阶段减小因湍流作用及阵风的影响,动态调整风机桨叶以缓解风机的高疲劳运行状态;当目标风电场湍流强度或阵风因子特征值低于概率最大值时,为了保证风机预留的备用调频容量,闭锁载荷约束模块,不对风机桨叶进行调整。
可选地,载荷传感器可以设置在桨叶的叶根弯矩处,采集到的载荷数据即为桨叶的叶根荷载数据。
可选地,风机桨叶调节条件可以包括:确定当前风况特征在历史风况特征数据集中对应的目标湍流强度和/或目标阵风因子特征值;当目标湍流强度大于预设湍流强度阈值,和/或所述目标阵风因子特征值大于预设特征值阈值时,判断所述当前风况特征满足风机桨叶调节条件。
可以理解的是,满足风机桨叶调节条件包括三种情形:
一、目标湍流强度大于预设湍流强度阈值;
二、目标阵风因子特征值大于预设特征值阈值;
三、目标湍流强度大于预设湍流强度阈值,同时目标阵风因子特征值大于预设特征值阈值;
进一步且可选地,选取风电机组的轮毂高度来进行湍流强度阈值和特征值阈值的确定。
具体的,预设湍流强度阈值的计算步骤包括:获取预设历史时长内,基于预设采样间隔得到的所述轮毂高度处的湍流强度的正态概率分布函数值;将各个所述正态概率分布函数值中的最大值,确定为所述预设湍流强度阈值。
具体的,预设特征值阈值的计算步骤包括:获取预设历史时长内,基于预设采样间隔得到的所述阵风因子的概率密度函数值;将各个所述概率密度函数值中的最大值,确定为所述预设特征值阈值。
在一些具体实施方式中,预设历史时长可以为10min,预设采样间隔为0.2秒采样一次。
示例性地,轮毂高度处的湍流强度的正态概率分布函数表达式如下:
式中,为湍流强度变量;为湍流强度风况特征值的标准差;为湍流强度风况
特征值的均值,为风电机组的高度z处在一定时长内平均风速的标准偏差,为高度z处同
期风速序列的平均值。
阵风因子的概率密度函数表达式如下:
式中,为阵风因子变量可能取的值;为阵风因子风况特征值的标准差;为该
风况特征值的均值,为脉动风在阵风持续时间内的平均最大风速,为风电机组的
高度z处同期风速序列的平均值。
然后,取历史统计时段内所计算的湍流强度及阵风因子出现概率的最大值,分别作为预设湍流强度阈值和预设特征值阈值:
式中,分别是历史统计时段内所计算的湍流强度及阵风因子出
现概率的最大值。
最后,得到如下函数段:
示例性地,图3为一具体实施方式中风电机组一段时间内采集的湍流风速的变化波形。
步骤S40,根据所述历史载荷数据,确定各个所述桨叶变桨时对应的历史桨叶荷载以及整个风电机组的历史桨叶平均荷载,以及根据所述当前转速确定桨距角修正系数;
在本实施例中,在开启载荷调节模块之后,根据历史时刻过程中采集到的历史载荷数据,确定出风电机组各个桨叶在一次历史调频变桨的时刻对应的历史桨叶荷载,并根据各个桨叶的历史桨叶荷载计算整个风电机组,同一次历史调频变桨时对应的桨叶平均荷载。以及根据当前转速确定桨距角修正系数。
可选地,对于如何根据当前转速确定桨距角修正系数,确定所述当前转速与所述桨叶的最小转速之间的第一差值;以及,确定所述桨叶的最大转速与最小转速之间的第二差值;将所述第一差值与所述第二差值之间的比值,确定为所述桨距角修正系数。
示例性地,桨距角修正系数的表达式如下:
式中,为当前转速,为桨叶的最小转速,为桨叶的最大转速。
步骤S50,根据所述历史桨叶荷载、所述历史桨叶平均荷载和所述桨距角修正系数,确定各个所述桨叶对应的修正桨距角度;
在本实施例中,得到上述数据之后,计算各个桨叶对应的修正桨距角度。修正桨距角度表征为风电机组在接收到风电场站调度中心发送的统一桨距角度的基础上,以均衡桨叶荷载为目的修正角度。
可选地,修正桨距角度计算步骤包括:确定所述历史桨叶荷载与所述历史桨叶平均荷载之间的差值;确定所述差值与所述桨距角修正系数之间的乘积的相反数;将所述乘积的相反数确定为所述修正桨距角度。
示例性地,修正桨距角度的表达式为:
式中,为桨距角修正系数,为风机各桨叶叶根的历史载荷值,为历史桨
叶平均荷载。
步骤S60,根据所述修正桨距角度和风电场站调度中心发送的统一桨距角度,调节各个所述桨叶的桨距角。
在本实施例中,计算出修正桨距角度之后,风电机组接收风电场站调度中心发送的统一桨距角度,统一桨距角度指的是风电机组上的桨叶需要变桨时,各个桨叶统一调整的角度,在该角度的基础上,各个桨叶会修正与修正桨距角度相对应的角度,从而减小风机桨叶上的荷载,避免某一个桨叶的荷载过大。
在本实施例提供的技术方案中,利用风速湍流强度及阵风因子两个特征值描述高原山地的气候特点,在风机变桨时均衡各个桨叶上的荷载并减小桨叶疲劳程度,给机组的安全运行提供参考。
第二实施例
参照图4,在本实施例中,基于第一实施例,所述步骤S50之前,还包括:
步骤S60,获取当前电网频率;
步骤S70,根据所述当前电网频率和所述历史载荷数据,建立目标调节函数,其中,所述目标调节函数以电网频率调节偏差最小和均匀化各个桨叶的历史载荷数据为目标;以及,
步骤S80,根据所述风电场站调度中心发送的调度指令确定机组功率调节范围;
步骤S90,根据所述目标调节函数确定风电机组转速约束和桨叶载荷数据约束,以及根据所述机组功率调节范围确定风电机组功率约束;
步骤S100,基于所述风电机组功率约束、所述风电机组转速约束和所述桨叶载荷数据约束,优化各个桨叶的变桨控制参数。
作为一可选实施例,在本实施例中,为了提升风电机组的运行寿命,在控制桨叶变桨时,尽可能减小由于机组变桨频繁及变桨幅值过大引起的机组叶片损伤,以减小叶片在时间工作下的疲劳损伤程度,其中,变桨控制参数包括但不限于变桨功率、变桨转速和变桨频率。
在本实施例中,建立以电网频率调节偏差最小和均匀化各个桨叶的历史载荷数据的目标调节函数,来确定风电机组转速约束和桨叶载荷数据约束。
示例性地,以风电机组有3片桨叶为例,目标调节函数的表达式可以如下:
式中,为风机参与电力系统一次调频时刻;为风机参与系统一次调频的开始时
刻;T为风机一次调频的调整时间,为获取的当前电网频率,为电网额定频率;、为权
重系数,各取0.5;、、为风电机组风机第1、2、3桨叶在风机参与一次调频期间的
叶根载荷;为风电机组参与一次调频期间3片桨叶的叶根载荷平均值。
可以理解的是,目标调节函数根据风机调频环节得到系统频率偏差,在保证调频
效果的同时得到优化的风机各桨叶叶根载荷,其中,为桨叶数。
在本实施例中,与前一步骤处于前后或并列的关系,风电机组根据风电场站调度中心发送的调度指令确定机组功率调节范围。
具体的,获取风电场站调度中心的调度指令确定并网功率值,划定风电机组变桨参与一次调频的功率调节范围,确定风电机组可预留的变桨功率值,从而量化风电机组一次调频能力;
风电机组可预留的变桨功率值为:
式中,为当前风机输出的功率值;为风电场站经AGC分配给机组的调度中心
并网功率值;为风机MPPT策略下当风机转速达到最大值时对应的风机输出功率。
在本实施例中,根据目标调节函数确定风电机组转速约束和桨叶载荷数据约束,以及根据机组功率调节范围确定风电机组功率约束;基于风电机组功率约束、风电机组转速约束和桨叶载荷数据约束,优化各个桨叶的变桨控制参数。
示例性地,以3片桨叶的风电机组为例,风电机组转速约束、桨叶载荷数据约束和风电机组功率约束的表达式如下:
式中,为风电机组的载荷约束取玻璃钢的强度极限,表示单位面积内所能承受
的最大载荷,其余字符含义同上。
在本实施例中,得到上述约束之后,后续风电机组内部的控制参数确定过程中,基于上述约束来进行参数优化,确保得到的控制参数满足上述约束,从而减小由于机组变桨频繁及变桨幅值过大引起的机组叶片损伤。
此外,在一些具体实施方式中,参照图5,通过在风机统一变桨度数上考虑风机叶根载荷情况,以电力系统中频率偏差最小以及均匀化风机叶片疲劳损伤值为目标建立函数,在统一变桨度数上对风机各叶片进行修正,使叶片桨距角更好地适应高原山地的复杂风况。
参照图6,图中曲线均为经过修正后叶片的载荷分布情况,根据风速及桨距角的变化,叶片载荷也发生变化,并保持三个叶片载荷分布相似,增加风机调频效果的同时减小叶片振动。
参照图7,通过使用本方法,在电力系统遭受扰动前期降低了系统频率变化率,减小了频率跌落深度,在频率恢复期间,减少了因风速变化引起的系统频率波动程度,为高原山地风机参与电力系统频率调节提供了更好的适应性。
此外,本领域普通技术人员可以理解的是实现上述实施例的方法中的全部或部分流程,是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成。该计算机程序包括程序指令,计算机程序可以存储于一存储介质中,该存储介质为计算机可读存储介质。该程序指令被风电机组中的至少一个处理器执行,以实现上述方法的实施例的流程步骤。
因此,本发明还提供一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质存储有高原山地风电机组参与电网调频的桨叶载荷确定程序,所述高原山地风电机组参与电网调频的桨叶载荷确定程序被处理器执行时实现如上实施例所述的高原山地风电机组参与电网调频的桨叶载荷确定方法的各个步骤。
其中,所述计算机可读存储介质可以是U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-OnlyMemory,ROM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的计算机可读存储介质。
需要说明的是,由于本申请实施例提供的存储介质,为实施本申请实施例的方法所采用的存储介质,故而基于本申请实施例所介绍的方法,本领域所属人员能够了解该存储介质的具体结构及变形,故而在此不再赘述。凡是本申请实施例的方法所采用的存储介质都属于本申请所欲保护的范围。
本领域内的技术人员应明白,本发明的实施例可提供为方法、系统或计算机程序产品。因此,本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且,本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器,使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中,使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品,该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上,使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理,从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
应当注意的是,在权利要求中,不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的部件或步骤。位于部件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的部件。本发明可以借助于包括有若干不同部件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中,这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。
尽管已描述了本发明的优选实施例,但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念,则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以,所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然,本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样,倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内,则本发明也意图包含这些改动和变形在内。
Claims (10)
1.一种高原山地风电机组参与电网调频的桨叶载荷确定方法,其特征在于,应用于风电机组,所述方法包括以下步骤:
获取风电场站调度中心发送的机组信息以及天气状况数据;
根据所述机组信息和所述天气状况数据,计算风电场的当前风况特征,其中,风况特征包括湍流强度和阵风因子特征值;
当所述当前风况特征满足风机桨叶调节条件时,获取各个桨叶的载荷传感器采集的历史载荷数据,以及所述桨叶的当前转速;
根据所述历史载荷数据,确定各个所述桨叶变桨时对应的历史桨叶荷载以及整个风电机组的历史桨叶平均荷载,以及根据所述当前转速确定桨距角修正系数;
根据所述历史桨叶荷载、所述历史桨叶平均荷载和所述桨距角修正系数,确定各个所述桨叶对应的修正桨距角度;
根据所述修正桨距角度和风电场站调度中心发送的统一桨距角度,调节各个所述桨叶的桨距角。
2.如权利要求1所述的高原山地风电机组参与电网调频的桨叶载荷确定方法,其特征在于,所述风机桨叶调节条件包括:
确定所述当前风况特征在历史风况特征数据集中对应的目标湍流强度和/或目标阵风因子特征值;
当所述目标湍流强度大于预设湍流强度阈值,和/或所述目标阵风因子特征值大于预设特征值阈值时,判断所述当前风况特征满足风机桨叶调节条件。
3.如权利要求2所述的高原山地风电机组参与电网调频的桨叶载荷确定方法,其特征在于,所述机组信息包括风电机组的轮毂高度,所述预设湍流强度阈值的计算步骤包括:
获取预设历史时长内,基于预设采样间隔得到的所述轮毂高度处的湍流强度的正态概率分布函数值;
将各个所述正态概率分布函数值中的最大值,确定为所述预设湍流强度阈值。
4.如权利要求2所述的高原山地风电机组参与电网调频的桨叶载荷确定方法,其特征在于,所述机组信息包括风电机组的轮毂高度,所述预设特征值阈值的计算步骤包括:
获取预设历史时长内,基于预设采样间隔得到的所述阵风因子的概率密度函数值;
将各个所述概率密度函数值中的最大值,确定为所述预设特征值阈值。
5.如权利要求1所述的高原山地风电机组参与电网调频的桨叶载荷确定方法,其特征在于,所述根据所述历史桨叶荷载、所述历史桨叶平均荷载和所述桨距角修正系数,确定各个所述桨叶对应的修正桨距角度的步骤包括:
确定所述历史桨叶荷载与所述历史桨叶平均荷载之间的差值;
确定所述差值与所述桨距角修正系数之间的乘积的相反数;
将所述乘积的相反数确定为所述修正桨距角度。
6.如权利要求1所述的高原山地风电机组参与电网调频的桨叶载荷确定方法,其特征在于,所述根据所述当前转速确定桨距角修正系数的步骤包括:
确定所述当前转速与所述桨叶的最小转速之间的第一差值;以及,
确定所述桨叶的最大转速与最小转速之间的第二差值;
将所述第一差值与所述第二差值之间的比值,确定为所述桨距角修正系数。
7.如权利要求1所述的高原山地风电机组参与电网调频的桨叶载荷确定方法,其特征在于,所述根据所述修正桨距角度和风电场站调度中心发送的统一桨距角度,调节各个所述桨叶的桨距角的步骤之前,包括:
获取当前电网频率,以及电机组桨叶位移传感器在历史时刻采集的历史风电机组变桨度数;
根据所述当前电网频率和所述历史载荷数据,建立目标调节函数,其中,所述目标调节函数以电网频率调节偏差最小和均匀化各个桨叶的历史载荷数据为目标;以及,
根据所述风电场站调度中心发送的调度指令确定机组功率调节范围;
根据所述目标调节函数确定风电机组转速约束和桨叶载荷数据约束,以及根据所述机组功率调节范围确定风电机组功率约束;
基于所述风电机组功率约束、所述风电机组转速约束和所述桨叶载荷数据约束,优化各个桨叶的变桨控制参数。
8.一种风电机组,其特征在于,所述风电机组包括:存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的高原山地风电机组参与电网调频的桨叶载荷确定程序,所述高原山地风电机组参与电网调频的桨叶载荷确定程序被所述处理器执行时实现如权利要求1至7中任一项所述的高原山地风电机组参与电网调频的桨叶载荷确定方法的步骤。
9.一种风力供电系统,其特征在于,所述风力供电系统包括:风电机组、风电场站调度中心的控制终端、存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的高原山地风电机组参与电网调频的桨叶载荷确定程序,所述高原山地风电机组参与电网调频的桨叶载荷确定程序被所述处理器执行时实现如权利要求1至7中任一项所述的高原山地风电机组参与电网调频的桨叶载荷确定方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质,其特征在于,所述计算机可读存储介质上存储有高原山地风电机组参与电网调频的桨叶载荷确定程序,所述高原山地风电机组参与电网调频的桨叶载荷确定程序被处理器执行时实现如权利要求1至7中任一项所述的高原山地风电机组参与电网调频的桨叶载荷确定方法的步骤。
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