[发明专利]最佳叶尖速比控制方法、数据处理方法及装置、系统

说明书

本发明实施例提供一种最佳叶尖速比控制方法、数据处理方法及装置、系统。其中，风力发电机组最佳叶尖速比控制方法包括：获取风力发电机组当前时刻的风速数据、温度数据和转矩数据；从参考数据中获取所述风速数据落入的参考风速段的最大输出功率对应的温度数据；根据所述当前时刻的温度数据和所述最大输出功率对应的温度数据对所述转矩数据进行调整，以控制所述风力发电机组运行在最佳叶尖速比。通过本发明的最佳叶尖速比控制方法、数据处理方法及装置、系统，实现了准确、快速地控制风力发电机组运行在最佳尖速比，从而达到了最大功率输出，提高了风力发电机组的发电量。

技术领域

本发明涉及风力发电技术，尤其涉及一种最佳叶尖速比控制方法、数据处理方法及装置、系统。

背景技术

随着风力发电容量的不断增大，机组类型和控制方式已从单一的定桨距失速控制向变桨距控制和变速控制发展。变桨距风力发电机组的主要控制目标是根据风速来调整桨距角，实现起动时对风轮转速的控制和并网后最大功率跟踪。由此，如何最大效率地实现从风能向电能的转换成为风力发电技术研究的重要内容。变桨距变速恒频控制策略是目前研究的热点。但由于目前对运行工况、风况的认识不足，风力发电机组的运行还达不到最大功率输出的要求，更达不到优化功率曲线要求。

依据贝兹理论可知要使风力发电机组从风中捕获的功率更大，就需要使其风能利用系数最大。风能利用系数C_p(λ,β)是随叶尖速比λ的变化而变化的。叶尖速比是用来表述风电机特性的一个十分重要的参数。图1为风力发电机组的风能利用系数与叶尖速比的关系曲线图，从图中1可看出，当叶片的桨距角一定时，叶减速比的变化会引起风能利用系数的较大变化，导致发电量损失。因此，为了能够将更多的风能转换为电能，提高发电效率，就需要风力发电机组运行在最佳叶尖速比。

最佳叶尖速比与很多参数有关。例如叶片的弦长、扭角、桨距角、风轮转速等。这些参数影响到翼型的气动性能，从而直接影响到叶片的气动性能。在不同的叶尖速比下，翼型的攻角是不一样的，所以会影响到风力发电机组的功率系数和发电效率。目前，对于风力发电机组最大叶尖速比的控制方法通常有以下两种，一种是利用风速调节风力发电机组最大叶尖速比，另一种是根据大气温度数据修正叶尖速比。

然而上述两种方式具有以下不足之处：首先，叶尖速比是风轮叶片尖端线速度与风速之比，但受风速仪测量精度的影响，叶尖速比虽然可根据风速计算，但却不宜用采集的风速去修正，因修正后的结果有偏差；此外，现有风速仪通常安装在风力发电机组机舱尾部，风能受叶轮旋转产生的湍流影响，其风速值不能作为计算叶尖速比的参考依据；其次，根据贝兹理论，风力机从风中捕获的功率受空气密度ρ的影响，空气密度的计算公式为：

其中，ρ_t为温度t下的空气密度，t为大气温度，P为空气的绝对压力，ρ₀是0℃，压力为0.1013Mpa状态下空气的密度。从上式可看出，风能利用系数和大气温度也有一定的关系。即在相同风速下，温度不同导致空气密度不同，风所具有的风能大小也不同，其叶尖速比也不同。而对于同一台风力发电机组，短时期内大气温度变化幅度不明显，根据温度值修正叶尖速比值的效果并不明显。而在不同季节，又需要对叶尖速比值进行反复的修正，导致软件维护的工作量增大；再次，最佳叶尖速比的参考依据不一定真实。最佳叶尖速比受叶片设计的影响，往往实际的叶尖速比值与理论叶尖速比值有偏差，在进行叶尖速比值修正时，会由于参考值的错误导致修正结果具有偏差。

发明内容

本发明实施例的目的在于，提供一种最佳叶尖速比控制方法、数据处理方法及装置、系统，以实现准确、快速地控制风力发电机组运行在最佳尖速比，从而达到最大功率输出，提高了风力发电机组的发电量。