[發明專利]一種基于智能穿越技術的柔塔風電場能量調度方法及系統

有效

• 申請號: 201811072560.2
• 申請日: 2018-09-14
• 公開（公告）號: CN108923473B
• 公開（公告）日: 2020-09-08
• 發明（設計）人: 袁凌;褚景春;丁亮;潘磊;于天笑;趙冰;曹楊;高靜芳
• 申請（專利權）人: 國電聯合動力技術有限公司
• 主分類號: H02J3/46
• 分類號: H02J3/46
• 代理公司: 北京方韜法業專利代理事務所(普通合伙) 11303
• 代理人: 朱麗華

本發明公開了一種基于智能穿越技術的柔塔風電場能量調度方法及系統，其根據各風電機組的實時轉速、轉矩數值判斷各風電機組的運行狀態，再根據判斷結果將柔塔風電場中的風電機組分為不可調有功功率機組和可調有功功率機組；通過能量調度控制方法對柔塔風電場內可調有功功率機組進行精準能量調控。本發明通過將各風電機組分為不可調和可調有功功率機組，再針對可調機組通過能量調度方法實現不同的各風電機組有功功率設定值分配，達到減少機組頻繁穿越共振區域次數，減少機組疲勞運行，提高風電場升、降有功功率調節完成時間和調節精度，提高穿越共振區域的安全系數；還在風電場不進行能量調度時，監測機組在共振區域的運行時間，提高機組運行安全。

技術領域

本發明涉及風電場智能控制技術領域，特別是涉及一種基于智能穿越技術的柔塔風電場能量調度方法及系統。

背景技術

在風電機組運行過程中，機械傳動鏈轉速對應的頻率與機組的結構部件的固有頻率相近時，極易產生共振的現象，產生共振的頻率范圍就是共振轉頻區域，通常此區域較寬。隨著塔筒高度的增加，塔筒固有頻率會降低，這種情況下就導致塔筒固有頻率會和葉輪轉速的頻率重合；另一方面，葉片長度變長是為了實現良好的風能利用效率，但是為了確保整機的安全不得不減少葉輪轉速的范圍，這個時候，葉輪的三倍轉動頻率也會和塔筒固有頻率發生重合。其中機組轉頻與塔筒固有頻率接近區域積累的共振能量足夠時，就會產生強烈的震動，嚴重時會發生大部件損壞甚至倒塔的嚴重后果。

目前，隨著低風速地區以及分布式風電開發的加快，應用高塔筒、大葉片的風電機組設計思路已成為主流研發趨勢。并且隨著風電競價上網的政策公布，風電開發商對降低度電成本期望越來越高。為了滿足市場需求，風電制造商設計的機組重量就必須降低，從而減少機組以及塔筒的前期資金投入。其中，降低高塔筒的重量是最有效、最直接降成本的方式，所以越來越多的柔性塔筒出現，避免柔性塔筒與機組產生共振的風電機組控制技術被成為“柔塔技術”。

風力發電機組在控制系統采用避開共振頻率區域的應用越來越多，但是在風電場能量調度系統中考慮減少穿越共振轉頻區域次數作為控制系統輸入參數的應用還沒有。同時，風電場能量調度系統與風電機組的控制系統協同工作方面的研究尚屬于初步探索階段。隨著智能化、一體化的發展，后期將會產生越來越多的這樣多系統共享數據、相互配合的集成平臺，這種一體化智能化平臺可從多維度確保機組安全運行。

本發明就是應用柔塔技術風電場的能量調度方法及系統，該方法在風電場能量調度時，可以提高風電場升、降有功功率調節完成時間和調節精度、減少各風電機組穿越共振轉頻區域的頻率，該系統促進風電機組單機控制系統與風電場場級控制系統協同工作，彌補單機控制系統在穿越共振轉頻區域時策略不健全導致的安全隱患。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種基于智能穿越技術的柔塔風電場能量調度方法，使其在風電場能量調度時，可以提高風電場升、降有功功率調節完成時間和調節精度、減少各風電機組穿越共振轉頻區域的頻率，該方法促進風電機組單機控制系統與風電場場級控制系統協同工作，彌補單機控制系統在穿越共振轉頻區域時策略不健全導致的安全隱患。

為解決上述技術問題，本發明提供一種基于智能穿越技術的柔塔風電場能量調度方法，包括如下步驟：

步驟一、根據各風電機組的實時轉速、轉矩數值判斷各風電機組的運行狀態，再根據判斷結果將所述柔塔風電場中的風電機組分為不可調有功功率機組和可調有功功率機組；

步驟二，通過能量調度控制方法對所述柔塔風電場內可調有功功率機組進行精準能量調控。

作為本發明的一種改進，所述步驟一中判斷各風電機組運行狀態的具體方法為：

將各風電機組的發電機轉速與共振轉頻區域的下限轉速Nmin和上限轉速Nmax相比較，以及各風電機組的發電機轉矩與共振轉頻區域的下限轉矩Tmin和上限轉矩Tmax相比較：