[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

本發明公開了一種降低風力發電機組變槳系統疲勞載荷的控制方法，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，在風速呈增加趨勢時，由于每一個風速區間均對應一個與之相匹配的槳距角，避免了風速在很小范圍內變化時，槳葉的頻繁動作，而每當風速由一個區間增加跳出該區間，增加至另一個區間時，槳距角也將隨之變化增加，因此保障了機組的運行安全。在風速呈減少趨勢時，由于當前執行的葉片槳距角可滿足機組的運行安全，對槳距角的變化增加風速變化時長限制條件，僅當風速持續減小跳出該設定區間且持續時長超過某一時長設定值后，才觸發變槳距控制，保障了風速在減小時，槳葉不頻繁動作。

技術領域

本發明涉及變速變槳風力發電機組控制的技術領域，尤其是指一種降低風力發電機組變槳系統疲勞載荷的控制方法。

背景技術

隨著陸上及海上風力發電機組均向更高單機功率、更大葉輪直徑發展，在經典的變速變槳風力發電機組控制策略條件下(機組實時調整槳距角，以實現最佳的風能捕獲效率)，機組的載荷將大幅增大，由此，為滿足機組的設計強度要求，機組的設計尺寸、重量需要同步增加，進而造成了風力發電機組制造難度、運輸難度、制造成本的顯著增加。

當前，針對變速變槳風力發電機組的變槳距控制(指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)，經典的控制方法為：參見圖1所示，機組的風速(或發電功率，但本文以風速變化作為控制的判斷條件)在達到某一設定值W₀前(該值通常低于額定風速W_Rated)，槳距角始終保持為某一固定槳距角A₀(通常為葉片氣動性能最佳時的角度)，機組在外界風速達到W₀值以后，葉片的槳距角為滿足機組載荷要求，或為適應風速變化追求理想的發電功率，或為限制機組發電功率不超過額定值，在此過程中，任何幅值的風速變化，機組槳葉的角度將實時動態變化。由于機組槳葉的變化調整，由變槳減速機、變槳軸承驅動完成，因此，變槳減速機、變槳軸承在此過程中將承受頻繁的疲勞載荷。隨著風力發電機組向更大功率、更高葉輪直徑發展，變槳減速機、變槳軸承承擔的疲勞載荷也將顯著增加，為滿足機組設計安全要求，變槳減速機、變槳軸承的尺寸、重量、成本、制造難度也將顯著增加。

針對該問題，本文針對風力發電機組關鍵載荷之一的變槳系統疲勞載荷，提出一種有效降低該載荷的控制方法，旨在降低對變槳軸承、變槳減速機、輪轂的設計尺寸要求，進而降低該三大部件的制造要求、運輸要求及制造成本。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的缺點與不足，提出了一種降低風力發電機組變槳系統疲勞載荷的控制方法，旨在降低對變槳軸承、變槳減速機、輪轂的設計尺寸要求，進而降低該三大部件的制造要求、運輸要求及制造成本。

為實現上述目的，本發明所提供的技術方案為：一種降低風力發電機組變槳系統疲勞載荷的控制方法，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；