[发明专利]风力发电机的控制方法

说明书

本发明涉及一种风力发电机的控制方法，该控制方法在弃风限电的情况下，通过计算得到并采用风电机组的最佳桨距角和叶尖速比，从而改变各个风电机组的输出功率，使其满足限电电能。而传统上对于弃风限电情况下风电场输出功率的优化问题通常采取关停一台风电机组，保持其他风电机组运行状态不改变的策略，这种做法既不经济，也不科学。故，该风力发电机的控制方法与传统限电方式相比，保证了风电机组运行的经济性，节约了成本，并能够有效地延长风电机组的使用寿命。

技术领域

本发明涉及一种风力发电机的控制方法。

背景技术

风能作为一种清洁能源，日益受到世界各国的重视。近年来，我国在风力发电领域也取得了巨大的进步。为了保证电力系统的稳定性、保证风能的利用效率最大化、保证较高的电能质量和延长风电机组的使用寿命，通常需要对风力发电机进行一定程度的控制。传统上，对于风电机组的控制主要有变桨控制、转速控制、偏航控制和安全保护控制等。

我国风能资源丰富，主要存在于三北地区(华北、东北、西北)，华北地区的通道不足；东北地区的风电需要给其他电源让路；西北地区的用电负荷过小。这些都导致弃风限电现象盛行，浪费了大量的风资源。所谓弃风限电，是指在风电发展初期，风机处于正常情况下，由于当地电网接纳能力不足、风电场建设工期不匹配和风电不稳定等自身特点导致的部分风电场风机暂停的现象，这样大量的浪费了风资源。所以，如何对风电机组进行运行分析，提出优化控制策略，是风电领域的一个重要问题。

对于一个含有数台机组的风电场，当遇到限电时，传统上最简单的做法是强制关停一台风电机组，以满足风电场整体的风电输出要求。但是，这种做法缺乏经济性，同时会严重影响被关停机组的使用寿命。

因此，如何通过控制所有风电机组的功率达到风电场整体的经济运行最优是目前亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种风力发电机的控制方法，使风电场中所有风电机组在满足弃风限电的同时，以最优的方式运行，保证了风机运行的经济性，能够有效延长风机的使用寿命。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：一种风力发电机的控制方法，包括以下步骤：

S1、获取风电场的相关信息，所述相关信息包括风电机组的台数n，总限电电能Δp，所述风电机组的限电前输出功率p，空气密度ρ，风速v，所述风电机组的风机叶片长度r，所述风电机组的当前桨距角Δβ以及所述风电机组的当前叶尖速比Δλ；

S2、根据所述风电机组台数n和总限电电能Δp，计算每台所述风电机组的减少输出功率Δp’，根据所述减少输出功率Δp’，得到所述风电机组的限电后输出功率p’；

S3、根据所述风机叶片长度r，计算所述风电机组的扫风面积a，根据所述限电后输出功率p’、扫风面积a、空气密度ρ、风速v以及限电后输出功率p’，计算所述风电机组的限电后转矩系数c_p’；

S4、根据所述限电后转矩系数c_p’和转矩系数的定义公式，得到所述风电机组的最佳桨距角和叶尖速比的组合(β’,λ’)；

S5、根据所述最佳叶尖速比λ’和所述风机叶片长度r，计算所述风电机组的风机转速ω；

S6、调节所述风电机组的桨距角为最佳桨距角β’，根据所述风机转速ω，调节所述风电机组的叶尖速比为最佳叶尖速比λ’。

进一步地，步骤S2中，所述减少输出功率Δp’通过以下公式计算：

Δp’＝Δp/n；

所述限电后输出功率p’通过以下公式计算：

p’＝p-Δp’。

进一步地，步骤S3中，所述扫风面积a通过以下公式计算：