[發(fā)明專(zhuān)利]一種動(dòng)態(tài)計(jì)算風(fēng)力發(fā)電機(jī)組最優(yōu)最小槳角的方法

有效

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• 申請(qǐng)日: 2022-04-26
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114542378B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-07-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 寧琨;曾一鳴;李玉霞;賈君實(shí);余業(yè)祥;楊鶴立;彭小迪;張耀輝;廖茹霞;郭自強(qiáng);王秉旭;張坤;沈菲;張權(quán)耀;蘇坤林;付斌;馬記龍;李博;楊斌;許福霞
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 東方電氣風(fēng)電股份有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): F03D7/02
• 分類(lèi)號(hào): F03D7/02;F03D7/04
• 代理公司: 成都九鼎天元知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 51214
• 代理人: 李緒亮;古波

本發(fā)明公開(kāi)了一種動(dòng)態(tài)計(jì)算風(fēng)力發(fā)電機(jī)組最優(yōu)最小槳角的方法，包括步驟1：在機(jī)組處于最佳葉尖速比控制階段時(shí)，多次調(diào)整最小槳角值，并同步采集調(diào)整后風(fēng)機(jī)的相關(guān)參數(shù)；步驟2：通過(guò)Bladed仿真模型及網(wǎng)格搜索法，確定最小槳角的尋優(yōu)范圍；步驟3：在尋優(yōu)范圍內(nèi)依次改變最小槳角，計(jì)算風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的風(fēng)能利用效率；步驟4：根據(jù)步驟3計(jì)算得到的多個(gè)風(fēng)能利用效率，通過(guò)退火算法搜索并通過(guò)趨勢(shì)面光滑插值尋峰，獲得風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的最優(yōu)最小槳角。采用本發(fā)明的一種動(dòng)態(tài)計(jì)算風(fēng)力發(fā)電機(jī)組最優(yōu)最小槳角的方法，可尋找到最佳的最優(yōu)最小槳角，最大捕獲風(fēng)能，贏(yíng)得更多發(fā)電量。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種動(dòng)態(tài)計(jì)算風(fēng)力發(fā)電機(jī)組最優(yōu)最小槳角的方法，屬于風(fēng)力發(fā)電測(cè)控技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

風(fēng)能作為一種可再生能源，風(fēng)力發(fā)電現(xiàn)在已經(jīng)成為當(dāng)今世界最具競(jìng)爭(zhēng)力的一種新能源技術(shù)。風(fēng)能是太陽(yáng)能的一種轉(zhuǎn)換形式，地球接受到的太陽(yáng)輻射能約有2％轉(zhuǎn)化為風(fēng)能。據(jù)估計(jì)，全球的風(fēng)能總量有2.74萬(wàn)億千瓦，其中可利用的約為200億千瓦。這是一個(gè)巨大的潛在能源寶庫(kù)，是一種取之不盡，尚未得到大力開(kāi)發(fā)利用的新能源。我國(guó)地域遼闊,蘊(yùn)藏著非常豐富的風(fēng)能資源.據(jù)計(jì)算,全國(guó)風(fēng)能資源總量約每年16億千瓦,其中可開(kāi)發(fā)約為每年1.6億千瓦.我國(guó)東南沿海島嶼以及西北牧區(qū)、西南山區(qū)嚴(yán)重缺電，但風(fēng)能資源較大，有著發(fā)展風(fēng)力發(fā)電的優(yōu)良條件。因此，在我國(guó)因地制宜地開(kāi)發(fā)利用風(fēng)能，不僅可以擴(kuò)大能源，而且有助于解決邊遠(yuǎn)地區(qū)用電需要，有著現(xiàn)實(shí)的重要意義。

隨著工業(yè)技術(shù)發(fā)展，風(fēng)電行業(yè)整機(jī)商也越來(lái)越注重如何通過(guò)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組實(shí)現(xiàn)高效發(fā)電。變速變槳風(fēng)力發(fā)電機(jī)組具有發(fā)電量高、載荷小、功率品質(zhì)高等有點(diǎn)，已成為國(guó)內(nèi)外的主流機(jī)型。在低風(fēng)速段時(shí)，變速變槳風(fēng)力發(fā)電機(jī)通過(guò)調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)矩使風(fēng)輪按照最佳尖速比運(yùn)行，追蹤最佳風(fēng)能利用效率。在整個(gè)提升發(fā)電階段，風(fēng)力發(fā)電機(jī)需要根據(jù)當(dāng)前風(fēng)況和風(fēng)機(jī)當(dāng)前狀態(tài)，開(kāi)槳至最優(yōu)最小槳角，以便獲得最佳風(fēng)能利用效率，從而提高機(jī)組發(fā)電量。

目前風(fēng)電機(jī)組整個(gè)風(fēng)電場(chǎng)的最優(yōu)槳角都是通過(guò)參數(shù)設(shè)置方法，手動(dòng)完成設(shè)置，并且一直固定不變，無(wú)法完成動(dòng)態(tài)修正。而風(fēng)力發(fā)電機(jī)組具有20年使用壽命，隨著機(jī)組運(yùn)行，風(fēng)電機(jī)組性能也在發(fā)生不同程度改變，而且每臺(tái)機(jī)組發(fā)電性能也不一樣。動(dòng)態(tài)尋優(yōu)最優(yōu)最小槳角，是針對(duì)每臺(tái)機(jī)組的數(shù)據(jù)單獨(dú)分析，并根據(jù)機(jī)組數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)修正，從而實(shí)現(xiàn)每臺(tái)機(jī)組的發(fā)電性能最優(yōu)，從而保證整個(gè)風(fēng)電場(chǎng)發(fā)電最優(yōu)。

現(xiàn)有技術(shù)在最優(yōu)最小槳角尋優(yōu)時(shí)，通常存在尋優(yōu)過(guò)程復(fù)雜，需要較長(zhǎng)的的尋優(yōu)時(shí)間，從而在尋優(yōu)過(guò)程中造成機(jī)組發(fā)電量損失較大；并且單次調(diào)參計(jì)算得到的風(fēng)能利用效率具有隨機(jī)性，現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行尋優(yōu)時(shí)會(huì)受到數(shù)據(jù)隨機(jī)性影響。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的發(fā)明目的在于：針對(duì)上述存在的問(wèn)題，提供一種動(dòng)態(tài)計(jì)算風(fēng)力發(fā)電機(jī)組最優(yōu)最小槳角的方法，本發(fā)明可尋找到最佳的最優(yōu)最小槳角，最大捕獲風(fēng)能，贏(yíng)得更多發(fā)電量。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種動(dòng)態(tài)計(jì)算風(fēng)力發(fā)電機(jī)組最優(yōu)最小槳角的方法，包括以下步驟：

步驟1：在機(jī)組處于最佳葉尖速比控制階段時(shí)，多次調(diào)整最小槳角值，并同步采集調(diào)整后風(fēng)機(jī)的相關(guān)參數(shù)；

步驟2：通過(guò)Bladed仿真模型及網(wǎng)格搜索法，確定最小槳角的尋優(yōu)范圍；

步驟3：在尋優(yōu)范圍內(nèi)依次改變最小槳角，計(jì)算風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的風(fēng)能利用效率；

步驟4：根據(jù)步驟3計(jì)算得到的多個(gè)風(fēng)能利用效率，通過(guò)退火算法搜索并通過(guò)趨勢(shì)面光滑插值尋峰，獲得風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的最優(yōu)最小槳角。

風(fēng)機(jī)從風(fēng)速中捕獲的機(jī)械功率滿(mǎn)足以下公式：

其中，P_m：最優(yōu)發(fā)電量；ρ：空氣密度；R：風(fēng)輪半半徑；v：風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)角速度；λ：最佳葉尖速比；C_p：最佳風(fēng)能利用效率；β：槳距角。