[發明專利]一種降低風力發電機組變槳系統疲勞載荷的控制方法

有效

• 申請號: 202010099254.9
• 申請日: 2020-02-18
• 公開（公告）號: CN111255629B
• 公開（公告）日: 2021-07-06
• 發明（設計）人: 夏宗朝;黃國燕;王明江;郭濤;盧軍;梁善倫
• 申請（專利權）人: 明陽智慧能源集團股份公司
• 主分類號: F03D7/00
• 分類號: F03D7/00
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 馮炳輝

1.一種降低風力發電機組變槳系統疲勞載荷的控制方法，其特征在于：該方法為風力發電機組運行在正常發電風速W_in～W_out范圍內及機組處于正常發電條件下對機組采取的變槳距控制方法，其包括風速呈增加趨勢變化和風速呈減小趨勢變化時兩種控制策略，具體如下：

第一種，風速呈增加趨勢變化：

當風速W增加，滿足W_in≤W＜W₀范圍時，葉片的槳距角被控制保持在最小槳距角A₀，即葉片氣動性能最佳的槳距角；

當風速W增加，滿足W₀≤W＜W₁時，葉片的槳距角被控制保持在槳距角A₁；

當風速W增加，滿足W₁≤W＜W₂時，葉片的槳距角被控制保持在槳距角A₂；

當風速W增加，滿足W₂≤W＜W₃時，葉片的槳距角被控制保持在槳距角A₃；

以此類推，……，

當風速W增加，W_n≤W＜W_rated時，葉片的槳距角被控制保持在槳距角A_rated；

當風速W增加，W_n+x-2≤W＜W_n+x-1時，葉片的槳距角被控制保持在槳距角A_n+x-1；

當風速W增加，W_n+x-1≤W＜W_n+x時，葉片的槳距角被控制保持在槳距角A_n+x；

當風速W增加，若W_n+x≤W＜W_out時，為保障機組始終處于額定功率發電狀態，葉片的槳距角采取隨著風速變化而實時動態調整的控制策略，即：隨著風速的增加，槳葉角度實時調整增加，直至槳距角增加至A_out；

當風速W由任意范圍增加，變化至W_out≤W，且W_out≤W連續持續的時長達到T_out，為保障機組運行安全，葉片的槳距角調整至A_f，機組調整至切出模式；

第二種，風速呈減小趨勢變化：

當風速W由范圍W_n+x≤W，變化至W＜W_n+x，且W＜W_n+x持續的時長達到T_n+x，葉片的槳距角則根據實時風速W所處的風速區間確定，即葉片的槳距角被控制保持在槳距角A_n+x；

當風速W由范圍W_n+x-1≤W＜W_n+x，變化至W＜W_n+x-1，且W＜W_n+x-1持續的時長達到T_n+x-1時，葉片的槳距角則根據實時風速W所處的風速區間確定，即葉片的槳距角被控制保持在槳距角A_n+x-1；

當風速W由范圍W_n+x-2≤W＜W_n+x-1，變化至W＜W_n+x-2，且W＜W_n+x-2持續的時長達到T_n+x-2時，葉片的槳距角則根據實時風速W所處的風速區間確定，即葉片的槳距角被控制保持在槳距角A_n+x-2；

以此類推，……，

當風速W由范圍W₁≤W＜W₂，變化至W＜W₁，且W＜W₁持續的時長達到T₁時，葉片的槳距角則根據實時風速W所處的風速區間確定，即葉片的槳距角被控制保持在A₁；

當風速W由范圍W₀≤W＜W₁，變化至W_in≤W＜W₀，且W_in≤W＜W₀持續的時長達到T₀時，葉片的槳距角則根據實時風速W所處的風速區間確定，即葉片的槳距角被控制保持在最小槳距角A₀；

以上各種情況的風速W變化，若風速從任意風速區間降低超出該區間，持續時長達到設定值，且實時風速降低至W＜W_in區間，則先調整機組槳距角的角度為A₀，隨后再根據W＜W_in持續的時長判斷，若W＜W_in持續時長達到T_in時，葉片的槳距角變化至A_f，即：機組調整至待風模式；

上式中：W_in為機組的切入風速；W₀為機組在正常發電風速范圍內，啟動變槳距的臨界風速；W_rated為機組的額定風速；W_out為機組的切出風速；A_rated為額定風速對應的槳距角；A_out為機組的切出槳距角；A_f為機組在待風及切出風速模式下執行的槳距角；{W₀，W₁，W₂，W₃……W_n-1，W_n，W_rated，W_n+1，W_n+2……W_n+x-2，W_n+x-1，W_n+x，Wout}為風速值序列，有W₀＜W₁＜W₂＜W₃……W_n-1＜W_n≤W_rated≤W_n+1＜W_n+2……＜W_n+x-2＜W_n+x-1＜W_n+x≤W_out，{A₀，A₁，A₂，A₃……A_n-1，A_n，A_rated，A_n+1，A_n+2……A_n+x-2，A_n+x-1，A_n+x，A_out}為槳距角序列，有A₀＜A₁＜A₂＜A₃……A_n-1＜A_n≤A_rated≤A_n+1＜A_n+2……＜A_n+x-2＜A_n+x-1＜A_n+x≤A_out，(0,1,2,3……n,n+1，n+2，n+x-2，n+x-1，n+x)為遞增的等差數列，n取正整數，實際取值大小根據變槳系統疲勞載荷控制目標及發電功率最大綜合考慮確定，x取任意≮(-n+2)的整數，亦需要根據控制載荷的目標值并考慮發電功率最大化綜合確定；{T_out,T_n+x，T_n+x-1……T₁,T₀,T_in}為時間長度設定值序列，在實際應用過程中，該序列中的各數值也能夠取相同值。