[發明專利]對風力發電機組的輸出功率進行控制的方法和設備

有效

• 申請號: 201710584766.2
• 申請日: 2017-07-18
• 公開（公告）號: CN107152377B
• 公開（公告）日: 2019-04-09
• 發明（設計）人: 彼得·福格·奧德高;余夢婷
• 申請（專利權）人: 北京金風科創風電設備有限公司
• 主分類號: F03D7/00
• 分類號: F03D7/00
• 代理公司: 北京銘碩知識產權代理有限公司 11286
• 代理人: 張川緒;王兆賡

提供一種對風力發電機組的輸出功率進行控制的方法和設備。所述方法包括：預測風力發電機組的轉速；基于預測的轉速，確定調頻剩余時間，其中，調頻剩余時間是指在不影響風力發電機組在一次調頻后的恢復的情況下風力發電機組還能持續輸出調頻功率的時間；根據確定的調頻剩余時間對輸出功率的提升進行控制。

技術領域

本發明涉及風力發電領域。更具體地講，涉及一種在風力發電機組的一次調頻過程對輸出功率進行控制的方法和設備。

背景技術

風能作為一種清潔的可再生能源，越來越受到重視，風力發電機組的裝機量也不斷增加。風力發電機組能夠風的動能轉變成機械動能，再把機械能轉化為電能。在風力發電機組的一次調頻過程中，需要提升風力發電機組的輸出功率并持續規定的時間。一次調頻結束后，風力發電機組需要將一次調頻期間的釋放的轉子動能恢復到原有水平，需要重新存儲轉子動能，這會導致功率的下降。如果在一次調頻期間，風速突然下降，就意味著需要釋放更多的轉子動能去提升輸出功率以保證規定的持續時間，這可能導致風力發電機組在結束一次調頻后的恢復期間內的輸出功率大幅下降。

發明內容

本發明提供一種在風力發電機組的一次調頻過程對輸出功率進行控制的方法和設備，可以避免風力發電機組在結束一次調頻后的恢復期間出現問題。

本發明的一方面提供一種在風力發電機組的一次調頻過程對輸出功率進行控制的方法，所述方法包括：預測風力發電機組的轉速；基于預測的轉速，確定調頻剩余時間，其中，調頻剩余時間是指在不影響風力發電機組在一次調頻后的恢復的情況下風力發電機組還能持續輸出作為輸出功率的用于一次調頻的調頻功率的時間；根據確定的調頻剩余時間對輸出功率的提升進行控制。

可選地，根據確定的調頻剩余時間對輸出功率的提升進行控制的步驟包括：在調頻剩余時間降為預定值之前，停止對輸出功率的提升。

可選地，預測風力發電機組的轉速的步驟包括：迭代地使用當前時刻的風力發電機組的轉速和當前時刻的調頻功率來預測下一時刻的風力發電機組的下一轉速，當前時刻與下一時刻相隔預定時間步長，確定調頻剩余時間的步驟包括：每次預測出轉速時確定預測出的轉速是否滿足預定條件；當任意一預測出的轉速滿足預定條件時，確定已經經過的預定時間步長的數量；計算所述數量與預定時間步長的乘積作為調頻剩余時間。

可選地，根據當前時刻的轉速、當前時刻的氣動機械轉矩、與當前時刻的調頻功率有關的當前時刻的電機電磁轉矩、預定時間步長、轉子轉動慣量來預測預定時間步長后的下一轉速。

可選地，在預測第一預定時間步長后的轉速時使用的當前時刻的轉速、當前時刻的風力發電機組的氣動機械轉矩以及當前時刻的風力發電機組的電機電磁轉矩為實測值，在預測第n預定時間步長后的轉速時使用的當前時刻的轉速、當前時刻的氣動機械轉矩以及當前時刻的電機電磁轉基于預測的第n-1預定時間步長后的轉速獲得，其中，n為大于1的自然數。

可選地，預測的預定時間步長后的下一轉速為：當前時刻的氣動機械轉矩與當前時刻的電機電磁轉矩之差被預定時間步長與轉子轉動慣量之比加權后的結果與當前時刻的轉速的和。

可選地，所述預定條件為：基于所述任意一預測出的轉速確定的風力發電機組的氣動機械轉矩大于被預定因子加權后的最低輸出功率與所述任意一預測出的轉速之比，其中，最低輸出功率為風力發電機組在一次調頻后的恢復過程所允許的最小的輸出功率。

可選地，根據確定的調頻剩余時間對輸出功率的提升進行控制的步驟包括：調整調頻功率，使得確定的調頻剩余時間盡可能接近一次調頻要求的剩余調頻時間。

可選地，以預定時間間隔周期性地調整調頻功率。