CN205876607U - 一种风电机组载荷优化控制系统 - Google Patents

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杨明明
华青松
何荣光
张超
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Shanghai Lvse Environmental Protection Energy Co., Ltd.
Sinovel Wind Group Co Ltd
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Abstract

本实用新型公开了一种风电机组载荷优化控制系统，其与风力发电系统中的变频并网系统连接，变频并网系统与电网连接，其包括：电网故障标志获取模块、环境变量获取模块、机组状态获取模块、智能载荷获取模块、智能风速估测模块、智能载荷估测模块、发电及监控控制模块和协调控制模块，其中：电网故障标志获取模块与变频并网系统连接，智能风速估测模块与机组状态获取模块连接，发电及监控控制模块与电网故障标志获取模块、环境变量获取模块、变频并网系统、智能载荷估测模块和智能载荷获取模块连接，协调控制模块与电网故障标志获取模块、环境变量获取模块、变频并网系统、智能载荷估测模块、智能载荷获取模块和发电及监控控制模块连接。

Description

一种风电机组载荷优化控制系统
技术领域
本实用新型涉及风力发电领域，具体而言，涉及一种风电机组载荷优化控制系统。
背景技术
风力发电机组所处的电网环境多种多样，大规模风电并网对电网消化能力、输送能力形成了较大的挑战，储能技术是缓解或解决这一难题的方法之一。而风资源的不确定性，对机组的载荷安全和可靠性也带来了挑战，再加上电网波动的影响，对机组的载荷冲击进一步增大。
目前，现有技术大多是基于风机自身的载荷控制系统，但是由于机组在电网波动的情况下功率输出受到影响，带来的载荷冲击较大，机组在阵风或风向突变的情况下，机组载荷会带来冲击。现有控制系统针对以上异常情况下的载荷控制效果及载荷与发电的平衡效果都受到很大影响。
实用新型内容
本实用新型提供一种风电机组载荷优化控制系统，用以优化风电机组载荷。
为达到上述目的，本实用新型提供了一种风电机组载荷优化控制系统，其与风力发电系统中的变频并网系统连接，所述变频并网系统与电网连接，用于获取电网的电压、频率和功率，其包括：电网故障标志获取模块、环境变量获取模块、机组状态获取模块、智能载荷获取模块、智能风速估测模块、智能载荷估测模块、发电及监控控制模块和协调控制模块，其中：
所述电网故障标志获取模块与所述变频并网系统连接，用于读取电网的故障标志；
所述环境变量获取模块用于获取当前的风向和风速；
所述机组状态获取模块用于读取当前风机机组的转速、功率、变桨角度和机舱位置振动；
所述智能载荷获取模块用于获取当前风机机组的实时载荷；
所述智能风速估测模块与所述机组状态获取模块连接，用于根据当前风机机组的转速、功率、变桨角度和机舱位置振动估测当前的准确风速；
所述智能载荷估测模块用于根据当前风机机组的转速、功率、变桨角度和机舱位置振动以及由所述智能风速估测模块估测出的当前的准确风速估测当前风机机组的载荷；
所述发电及监控控制模块与所述电网故障标志获取模块、所述环境变量获取模块、所述变频并网系统、所述智能载荷估测模块和所述智能载荷获取模块连接，用于为风机机组制定最优的发电策略和监控策略；
所述协调控制模块与所述电网故障标志获取模块、所述环境变量获取模块、所述变频并网系统、所述智能载荷估测模块、所述智能载荷获取模块和所述发电及监控控制模块连接，用于制定风机机组和储能模块之间的协调控制策略；
所述协调控制模块进一步与风电机组中的偏航系统、变桨系统和储能系统连接，用于根据由所述协调控制模块制定的风机机组和储能模块之间的协调控制策略控制所述偏航系统、所述变桨系统、所述变频并网系统和所述储能系统工作。
在本实用新型的一实施例中，所述智能载荷估测模块为叶根载荷测量模块，所述叶根载荷测量模块通过载荷传感器测量机组中的三个叶片的叶根在挥舞方向和拍打方向的载荷。
在本实用新型的一实施例中，所述智能载荷估测模块为塔筒载荷测量模块，所述塔筒载荷测量模块通过载荷传感器测量机组塔顶在弯曲方向和扭转方向的载荷。
本实用新型提供的风电机组载荷优化控制系统结合了模块化储能技术、智能载荷估测与控制模块，能够在最大化风能吸收的情况下降低机组载荷，减少尖峰载荷冲击的强度，优化机组性能，提高机组可靠性以及发电量，延长机组寿命，具有很强的实用性和可观的经济价值。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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为本实用新型提供的风电机组载荷优化控制系统的示意图。
附图标记说明：1-电网故障标志获取模块；2-环境变量获取模块；3-机组状态获取模块；4-智能载荷获取模块；5-智能风速估测模块；6-智能载荷估测模块；7-发电及监控控制模块；8-协调控制模块；9-变频并网系统；10-电网。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
图1为本实用新型提供的风电机组载荷优化控制系统的示意图，本实用新型提供的风电机组载荷优化控制系统与风力发电系统中的变频并网系统9连接，变频并网系统9与电网10连接，用于获取电网的电压、频率和功率。如图所示，风电机组载荷优化控制系统包括：电网故障标志获取模块1、环境变量获取模块2、机组状态获取模块3、智能载荷获取模块4、智能风速估测模块5、智能载荷估测模块6、发电及监控控制模块7和协调控制模块8，其中：
电网故障标志获取模块1与变频并网系统9连接，用于读取电网的故障标志；
环境变量获取模块2用于获取当前的风向和风速；
机组状态获取模块3用于读取当前风机机组的转速、功率、变桨角度和机舱位置振动；
智能载荷获取模块4用于获取当前风机机组的实时载荷；
智能风速估测模块5与机组状态获取模块连3接，用于根据当前风机机组的转速、功率、变桨角度和机舱位置振动估测当前的准确风速；
智能载荷估测模块6用于根据当前风机机组的转速、功率、变桨角度和机舱位置振动以及由智能风速估测模块5估测出的当前的准确风速估测当前风机机组的载荷；
发电及监控控制模块与7电网故障标志获取模块1、环境变量获取模块2、变频并网系统9、智能载荷估测模块6和智能载荷获取模块4连接，用于为风机机组制定最优的发电策略和监控策略；
协调控制模块8与电网故障标志获取模块1、环境变量获取模块2、变频并网系统9、智能载荷估测模块6、智能载荷获取模块4和发电及监控控制模块7连接，用于制定风机机组和储能模块之间的协调控制策略；
协调控制模块8进一步与风电机组中的偏航系统、变桨系统和储能系统连接(图中未示出)，用于根据由协调控制模块8制定的风机机组和储能模块之间的协调控制策略控制偏航系统、变桨系统、变频并网系统和储能系统工作。
本实用新型中，智能载荷估测模块可以为叶根载荷测量模块，叶根载荷测量模块通过载荷传感器测量机组中的三个叶片的叶根在挥舞方向和拍打方向的载荷。然后再基于风机模型和设计参数进行计算和转化，得到风机其他关键零部件的载荷(如主轴承、轮毂、主机架和塔筒等载荷)。
本实用新型中，智能载荷估测模块还可以为塔筒载荷测量模块，塔筒载荷测量模块通过载荷传感器测量机组塔顶在弯曲方向和扭转方向的载荷。然后再基于风机模型和设计参数进行计算和转化，得到风机其他关键零部件的载荷(如主轴承、轮毂、主机架和塔筒等载荷)。
本实用新型提供的风电机组载荷优化控制系统结合了模块化储能技术、智能载荷估测与控制模块，能够在最大化风能吸收的情况下降低机组载荷，减少尖峰载荷冲击的强度，优化机组性能，提高机组可靠性以及发电量，延长机组寿命，具有很强的实用性和可观的经济价值。
本领域普通技术人员可以理解：附图只是一个实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本实用新型所必须的。
本领域普通技术人员可以理解：实施例中的装置中的模块可以按照实施例描述分布于实施例的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施例的一个或多个装置中。上述实施例的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的精神和范围。

Claims (3)

1.一种风电机组载荷优化控制系统，其与风力发电系统中的变频并网系统连接，所述变频并网系统与电网连接，用于获取电网的电压、频率和功率，其特征在于，包括：电网故障标志获取模块、环境变量获取模块、机组状态获取模块、智能载荷获取模块、智能风速估测模块、智能载荷估测模块、发电及监控控制模块和协调控制模块，其中：
所述电网故障标志获取模块与所述变频并网系统连接，用于读取电网的故障标志；
所述环境变量获取模块用于获取当前的风向和风速；
所述机组状态获取模块用于读取当前风机机组的转速、功率、变桨角度和机舱位置振动；
所述智能载荷获取模块用于获取当前风机机组的实时载荷；
所述智能风速估测模块与所述机组状态获取模块连接，用于根据当前风机机组的转速、功率、变桨角度和机舱位置振动估测当前的准确风速；
所述智能载荷估测模块用于根据当前风机机组的转速、功率、变桨角度和机舱位置振动以及由所述智能风速估测模块估测出的当前的准确风速估测当前风机机组的载荷；
所述发电及监控控制模块与所述电网故障标志获取模块、所述环境变量获取模块、所述变频并网系统、所述智能载荷估测模块和所述智能载荷获取模块连接，用于为风机机组制定最优的发电策略和监控策略；
所述协调控制模块与所述电网故障标志获取模块、所述环境变量获取模块、所述变频并网系统、所述智能载荷估测模块、所述智能载荷获取模块和所述发电及监控控制模块连接，用于制定风机机组和储能模块之间的协调控制策略；
所述协调控制模块进一步与风电机组中的偏航系统、变桨系统和储能系统连接，用于根据由所述协调控制模块制定的风机机组和储能模块之间的协调控制策略控制所述偏航系统、所述变桨系统、所述变频并网系统和所述储能系统工作。
2.根据权利要求1所述的风电机组载荷优化控制系统，其特征在于，所述智能载荷估测模块为叶根载荷测量模块，所述叶根载荷测量模块通过载荷传感器测量机组中的三个叶片的叶根在挥舞方向和拍打方向的载荷。
3.根据权利要求1所述的风电机组载荷优化控制系统，其特征在于，所述智能载荷估测模块为塔筒载荷测量模块，所述塔筒载荷测量模块通过载荷传感器测量机组塔顶在弯曲方向和扭转方向的载荷。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2022264905A1 (ja) * 2021-06-16 2022-12-22 日本精工株式会社 転がり軸受の荷重推定装置、転がり軸受を備える機械装置の制御装置、荷重推定方法、およびプログラム

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