[发明专利]一种采用动态查表控制算法提高风力发电机组出力的方法

说明书

本发明公开了一种采用动态查表控制算法提高风力发电机组出力的方法，首先，通过给风力发电机组安装大气压传感器来采集环境空气的气压值，通过风力发电机组自身的环境温度传感器来采集环境空气的温度值；然后将采集到的环境空气气压值和温度值代入到气体状态方程中得到环境空气的空气密度值；最后将空气密度、叶轮的最大风能利用系数、叶轮的最优叶尖速比和传动链的能量传递效率输入到风力发电机组风能转换成电能的计算公式中得到各发电机转速下变频器的最优功率给定，最优给定输入到风力发电机组功率控制器中，最终可实现机组最大出力。本发明方法能有效解决此类风力发电机组在中低风速段发电量和功率曲线饱和度低的问题。

技术领域

本发明涉及风力发电机组提效的技术领域，尤其是指一种采用动态查表控制算法提高风力发电机组出力的方法。

背景技术

目前风力发电机组有两种最优风能利用系数跟踪控制方法，分别为基于常规的转速-功率查表控制方法(方法1)和基于转速-转矩的PI控制方法(方法2)，但无论是方法1还是方法2，算法控制器中的功率给定或转矩给定均为固定空气密度下的最优给定，由于空气密度与环境的气压、温度相关，而一天中气压和环境温度是实时变化的，这样就会导致空气密度变化后功率或转矩的实际给定与最优给定存在一些偏差，从而影响发电效果。

目前在中国的“三北”(华北、东北和西北)地区，在风速超过风机的满发值以上时，经常出现电网调度弃风、限发电情况，降低了业主的收益和风电项目的成本回收。如何提高风力发电机组中低风速段(4～9m/s这个区间)的发电量是最为关键和最为热门的课题。

一种采用动态查表控制算法提高风力发电机组出力的方法，目的就是为了提升中低风速段的机组发电量和功率曲线饱和度，从而为客户带来可观的效益。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种采用动态查表控制算法提高风力发电机组出力的方法，能有效解决此类风力发电机组在中低风速段发电量和功率曲线饱和度低的问题。

为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为：一种采用动态查表控制算法提高风力发电机组出力的方法，首先，风力发电机组通过传感器采集机组所处环境的气压和温度，然后通过气体动态方程计算得到空气密度；最后将空气密度，风机叶轮的最大风能利用系数、最优叶尖速比和传动链的能量传递效率输入到风力发电机组风能转换成电能的计算公式中得到变频器的最优功率给定，最终实现机组最大出力；其包括以下步骤：

1)给风力发电机组安装大气压传感器来采集环境空气的气压值；

2)通过风力发电机组自身的环境温度传感器来采集环境空气的温度值；

3)将采集到的环境空气气压值和温度值代入到气体状态方程中得到环境空气的空气密度值；

4)将空气密度，叶轮的最大风能利用系数、最优叶尖速比和传动链的能量传递效率输入到风力发电机组风能转换成电能的计算公式中得到各发电机转速下变频器的最优功率给定。

5)将计算得到的各发电机组转速下变频器的最优功率给定关系输入到风力发电机组功率控制器中，即可实现风力发电机组的最大出力。

在步骤1)中，将大气压传感器连接到风力发电机组的机舱柜中的模拟量信号输入模块上，该模拟量输入模块能将大气压传感器的电流信号解析成当前环境空气的气压实测值；

在步骤2)中，通过风力发电机组机舱柜中的模拟量信号输入模块能够将环境温度传感器的电阻信号解析成当前环境空气的温度实测值。

在步骤3)中，将采集到的环境空气气压值和温度值代入到气体状态方程中得到环境空气的空气密度值；其中，所述气体状态方程如下：