[发明专利]风力发电机组、风力发电系统及其运行控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及风力发电机领域，具体来说是一种风力发电系统运行控制方 法。

背景技术

风力发电是当前规模最大、发展最快的可再生能源。随着风能利用增长速 度的加快，风力发电机组(以下简称风机)的单机规模也不断增大，目前全球 平均装机单机容量已到到2MW。

这种兆瓦级风机的额定风速通常设定在12-14m/s，而占国内风电场绝大多 数的二、三类风电场全年风速在额定风速以上的比率仅占7％-10％，这使得风 机全年超过90％的时间工作在欠功率发电状态；即使是优质风电场，风机全年 折合满功率发电亦不足2000小时，也就是说风电场平均发电负荷不到设计装 机容量的1/4，造成风机发电能力的极大浪费。

由于风速风向的不稳定性，风机输出功率波动性，每个风电场即一个独立 的发电厂，其输出电量随风速大幅波动；这将对主干电网产生冲击，使电网电 力设施和用电器受到极大危害，因而造成风电无法大规模并网。从电网和用户 的角度，被称作绿色能源和黄金电力的风电却变成了垃圾电。

由此可见，风力发电这一当前规模最大、发展最快的可再生能源在现阶段 存在极大技术发展瓶颈，有必要设计一种基于风电场的全新风力发电机组，实 现风电场最大年发电量和最优发电质量的目标。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种风力发电系统及其运行控制方法，可提高风电 场最大年发电量，并优化风电场输出电力质量。

为解决以上技术问题，本发明提供的风力发电系统运行控制方法，包括以 下步骤：

在风电场当前风速大于切入风速且小于额定风速时，将叶片伸展到最大长 度；

在风电场当前风速大于额定风速且小于切出风速时，收缩叶片并变桨；

在风电场当前风速小于切入风速或大于切出风速时，叶片顺桨并收缩到最 短，停止并网发电。

优选地，包括以下步骤：

在风电场当前风速大于切入风速且小于额定风速时，开启辅助发电装置；

在风电场当前风速小于切入风速或大于切出风速时，关闭辅助发电装置。

与现有技术相比，本发明可提高风电场最大年发电量，并优化风电场输出 电力质量，具体而言：采用伸缩式叶片结构，相应降低风机额定风速和额定功 率设定值，使风机在全年大部分时间内工作在额定发电状态，增加全年满功率 发电时间；伸缩式叶片结构和变桨距系统相结合，调节输出功率，优化风电场 输出电力质量，其调控范围大、方式灵活。进一步地，采用扰流增升式翼型设 计，提高风能利用系数，增加风机全年发电功率。更进一步地，以辅助发电设 备作为适当补充，使风电场输出功率稳定在设计输出功率值，实现风电无限量 并网之目的。

附图说明

图1是本发明风力发电机组、风力发电系统一较优实施例的组成框图；

图2是图1所述风轮叶片的工作原理图；

图3是图1所述风轮叶片一较优实施例的结构示意图；

图4是本发明风力发电系统运行控制方法一较优实施例的流程图。

具体实施方式

本发明的基本构思是，风力发电机组采用伸缩式叶片结构，相应降低风机 额定风速和额定功率设定值；伸缩式叶片结构和变桨距系统相结合，调节输出 功率。

下面结合附图与实施例具体说明。

请参考图1，该图是本发明风力发电机组、风力发电系统一较优实施例的 组成框图。本发明所述的风力发电机组1，包括：

风轮11，用于将风能转换为机械能；所述风轮11包括叶片111与轮毂112， 叶片111的叶根固定在轮毂112上，轮毂112与主轴12一端连接，主轴12的另一 端通过传动系(如齿轮箱13)与发电机14连接。其中，

所述叶片111为伸缩式结构：在预设低风速范围内伸展叶片，以提高风能 捕捉，降低风轮启动力矩；在预设高风速范围内收缩叶片，以调节风机输出功 率。一般地，高风速为风速大于12m/s，低风速为风速小于7m/s；当然，根据 风电场的风速分布情况，也可将高风速、低风速设定为其它数值，在此不再赘 述。优选地，叶片111为扰流增升翼形，类似于大型客机机翼的形状，以提高 风能利用系数C_p值，增加风机全年发电功率。