[發明專利]風力發電機組、風力發電系統及其運行控制方法

有效

• 申請號: 200810207838.2
• 申請日: 2008-12-22
• 公開（公告）號: CN101440783A
• 公開（公告）日: 2009-05-27
• 發明（設計）人: 吳佳梁;李成鋒
• 申請（專利權）人: 三一電氣有限責任公司
• 主分類號: F03D9/00
• 分類號: F03D9/00;F03D1/06;F03D7/04;H02J3/38
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司
• 代理人: 李贊堅;沈 泳

技術領域

本發明涉及風力發電機領域，具體來說是一種風力發電系統運行控制方 法。

背景技術

風力發電是當前規模最大、發展最快的可再生能源。隨著風能利用增長速 度的加快，風力發電機組(以下簡稱風機)的單機規模也不斷增大，目前全球 平均裝機單機容量已到到2MW。

這種兆瓦級風機的額定風速通常設定在12-14m/s，而占國內風電場絕大多 數的二、三類風電場全年風速在額定風速以上的比率僅占7％-10％，這使得風 機全年超過90％的時間工作在欠功率發電狀態；即使是優質風電場，風機全年 折合滿功率發電亦不足2000小時，也就是說風電場平均發電負荷不到設計裝 機容量的1/4，造成風機發電能力的極大浪費。

由于風速風向的不穩定性，風機輸出功率波動性，每個風電場即一個獨立 的發電廠，其輸出電量隨風速大幅波動；這將對主干電網產生沖擊，使電網電 力設施和用電器受到極大危害，因而造成風電無法大規模并網。從電網和用戶 的角度，被稱作綠色能源和黃金電力的風電卻變成了垃圾電。

由此可見，風力發電這一當前規模最大、發展最快的可再生能源在現階段 存在極大技術發展瓶頸，有必要設計一種基于風電場的全新風力發電機組，實 現風電場最大年發電量和最優發電質量的目標。

發明內容

有鑒于此，本發明提供一種風力發電系統及其運行控制方法，可提高風電 場最大年發電量，并優化風電場輸出電力質量。

為解決以上技術問題，本發明提供的風力發電系統運行控制方法，包括以 下步驟：

在風電場當前風速大于切入風速且小于額定風速時，將葉片伸展到最大長 度；

在風電場當前風速大于額定風速且小于切出風速時，收縮葉片并變槳；

在風電場當前風速小于切入風速或大于切出風速時，葉片順槳并收縮到最 短，停止并網發電。

優選地，包括以下步驟：

在風電場當前風速大于切入風速且小于額定風速時，開啟輔助發電裝置；

在風電場當前風速小于切入風速或大于切出風速時，關閉輔助發電裝置。

與現有技術相比，本發明可提高風電場最大年發電量，并優化風電場輸出 電力質量，具體而言：采用伸縮式葉片結構，相應降低風機額定風速和額定功 率設定值，使風機在全年大部分時間內工作在額定發電狀態，增加全年滿功率 發電時間；伸縮式葉片結構和變槳距系統相結合，調節輸出功率，優化風電場 輸出電力質量，其調控范圍大、方式靈活。進一步地，采用擾流增升式翼型設 計，提高風能利用系數，增加風機全年發電功率。更進一步地，以輔助發電設 備作為適當補充，使風電場輸出功率穩定在設計輸出功率值，實現風電無限量 并網之目的。

附圖說明

圖1是本發明風力發電機組、風力發電系統一較優實施例的組成框圖；

圖2是圖1所述風輪葉片的工作原理圖；

圖3是圖1所述風輪葉片一較優實施例的結構示意圖；

圖4是本發明風力發電系統運行控制方法一較優實施例的流程圖。

具體實施方式

本發明的基本構思是，風力發電機組采用伸縮式葉片結構，相應降低風機 額定風速和額定功率設定值；伸縮式葉片結構和變槳距系統相結合，調節輸出 功率。

下面結合附圖與實施例具體說明。

請參考圖1，該圖是本發明風力發電機組、風力發電系統一較優實施例的 組成框圖。本發明所述的風力發電機組1，包括：

風輪11，用于將風能轉換為機械能；所述風輪11包括葉片111與輪轂112， 葉片111的葉根固定在輪轂112上，輪轂112與主軸12一端連接，主軸12的另一 端通過傳動系(如齒輪箱13)與發電機14連接。其中，

所述葉片111為伸縮式結構：在預設低風速范圍內伸展葉片，以提高風能 捕捉，降低風輪啟動力矩；在預設高風速范圍內收縮葉片，以調節風機輸出功 率。一般地，高風速為風速大于12m/s，低風速為風速小于7m/s；當然，根據 風電場的風速分布情況，也可將高風速、低風速設定為其它數值，在此不再贅 述。優選地，葉片111為擾流增升翼形，類似于大型客機機翼的形狀，以提高 風能利用系數C_p值，增加風機全年發電功率。