[發明專利]風電場內多機組間偏航扇區管理和優化控制方法及其系統

有效

• 申請號: 201210105516.3
• 申請日: 2012-04-11
• 公開（公告）號: CN102606396A
• 公開（公告）日: 2012-07-25
• 發明（設計）人: 蔡安民;蓋峰;張大同;孫黎翔
• 申請（專利權）人: 國電聯合動力技術有限公司
• 主分類號: F03D7/00
• 分類號: F03D7/00
• 代理公司: 北京方韜法業專利代理事務所 11303
• 代理人: 遆俊臣

技術領域

本發明涉及一種風電場優化控制領域，特別是涉及一種風電場內多機組間偏航扇區管理和優化控制方法及其系統。

背景技術

現代水平軸風電機組通常為上風向風機，在來流風速與風機軸向出現偏差時，葉輪掃掠面和風向不垂直，不但功率輸出減小，其承受的載荷也更加惡劣，因此需要風電機組具有主動偏航功能，以降低運行載荷，獲取更大的經濟效益。

此外，在風電場設計過程中，為了最有效地利用土地，并降低尾流損失及湍流危害，通常參照主風向制定機位排布方案，垂直主風向的風機排列間距較小。當來流風速垂直主風向時，處于下風向的風電機組將會受到上風向機組的尾流的影響，導致其設計湍流強度增大，運行條件較為惡劣；在復雜地區的風電場中，部分扇區由于地形因素導致設計湍流強度較大，使得風電機組運行條件較為惡劣。在風電機組偏航進入以上風況后，風電機組疲勞載荷顯著增大，嚴重影響風電機組的使用壽命。

由此可見，如何優化風電場內多機組間偏航扇區的管理和控制，保證風電機組能夠在運行過程中避開處于上風向的風電機組的尾流，或特定地形引起設計湍流強度較大的扇區，避免機組在惡劣風況下運行，實屬當前本領域的重要研發課題之一。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種風電場內多機組間偏航扇區管理和優化控制方法及其系統，使其優化風電場內多機組間偏航扇區的管理和控制，保證風電機組能夠在運行過程中避開處于上風向的風電機組的尾流，或特定地形引起設計湍流強度較大的扇區，避免機組在惡劣風況下運行。

為解決上述技術問題，本發明一種風電場內多機組間偏航扇區管理和優化控制系統，包括：測量機艙當前的偏航位置的傳感器；獲取風輪轉速的SCADA系統；預設有風電場內多機組間的扇區控制策略，根據傳感器數據判斷機艙當前進入的扇區，根據SCADA系統數據判斷機組當前的運行狀態，并向控制模式切換模塊輸出各機組的功率限定控制方案的中央控制模塊；以及根據功率限定控制方案切換到對應控制算法并向風力發電機組輸出控制信號的控制模式切換模塊。

作為本發明的一種改進，所述的傳感器采用絕對值型旋轉編碼器。

所述的傳感器單獨設置在偏航軸承上。

此外，本發明還提供了一種風電場內多機組間偏航扇區管理和優化控制方法，包括以下步驟：對各目標風電機組偏航掃過的空間劃分扇區；檢測機組的偏航位置和運行狀態；根據檢測信號判斷機艙所進入扇區，并選定相應的功率限定控制方案；根據功率限定控制方案切換到對應控制算法，并向風力發電機組輸出控制信號。

作為進一步改進，所述的控制信號包括變槳距控制信號和發電機扭矩控制信號，通過通信回路分別傳輸至風力發電機組的變槳距系統與變流器系統：當進入由上游風電機組運行導致設計湍流強度較大的扇區且上游風電機組處于運轉狀態時，或者進入由周邊地形導致設計湍流強度較大的扇區時，則采用降低功率發電策略，同時，降低發電機功率上限設定值，使變槳控制系統在較低的風速時就開始變槳，增大槳距角；當進入風能質量比較好的扇區，或者上游風電機組運轉狀態變更為待機、維護或空轉狀態時，則切換回原有的控制策略。

所述的扇區是：在風電機組機位處的主風向左右8度的范圍劃分；在其它風向，由于上游風機運行或周邊地形導致的設計湍流強度大于風場平均設計湍流強度的20％，則在該方向左右8度劃分。

所述的每個扇區不小于16度，扇區總數以不超過6個。

采用這樣的設計后，本發明風電場內多機組間偏航扇區管理和優化控制方法及其系統，其偏航位置檢測模塊與機組運行狀態檢測模塊對機組的偏航位置與機組運行狀態進行檢測，檢測信號進入中央控制模塊后，根據扇區控制策略的優化計算，對目標機組的運行狀態進行調整，并最終通過控制模式切換模塊對機組進行控制，從而提高了風電機組運行的可靠性。

附圖說明

上述僅是本發明技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本發明的技術手段，以下結合附圖與具體實施方式對本發明作進一步的詳細說明。

圖1是本發明風電場內多機組間偏航扇區管理和優化控制系統的模塊組成示意圖。

具體實施方式

請參閱圖1所示，本發明風電場內多機組間偏航扇區管理和優化控制系統主要包括傳感器、SCADA系統、中央控制模塊以及控制模式切換模塊。

其中，傳感器優選絕對值型旋轉編碼器，單獨設置在偏航軸承上，用于測量機艙當前的偏航位置，中央控制模塊根據傳感器的數據即可判斷機艙當前進入的扇區。