一種自適應空氣密度變化的風電發(fā)電機組控制方法
【技術領域】
[0001] 在本發(fā)明涉及一種自適應風力發(fā)電機組所在環(huán)境空氣密度變化的最佳控制方法。
【背景技術】
[0002] 風能的大小主要由風速和空氣密度決定，但是目前風力發(fā)電機組在設計階段都是 按照標準空氣密度來計算最優(yōu)控制曲線，因此其控制主要針對風速的變化，而未考慮到空 氣密度的變化。一旦所設計的機型應用在非標準空氣密度下，機組實際運行時將會偏離最 優(yōu)控制曲線，無法獲得最佳發(fā)電效率。
[0003] 由于地理條件及環(huán)境的影響，不同風電場的空氣密度各不相同。雖然有些風場會 在并網調試時按照風機實際運行情況及所測環(huán)境數(shù)據(jù)，對最優(yōu)控制曲線進行細微調整，但 即使同一個風電場，空氣密度也會由于晝夜、季度等因素引起的溫度變化而產生較大變化， 進而影響到風電機組的功率控制及電能輸出，無法實現(xiàn)最佳運行。

【發(fā)明內容】

[0004] 為解決上述問題，本發(fā)明提供一種自適應空氣密度變化的風電發(fā)電機組控制方 法，能夠根據(jù)空氣密度的變化，對發(fā)電機的轉矩進行實時修正，動態(tài)實時獲得最大的發(fā)電效 率輸出，提高風力發(fā)電機組對不同地區(qū)不同環(huán)境的適應性。
[0005] 為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用如下技術方案： 一種自適應空氣密度變化的風電發(fā)電機組控制方法，包括如下步驟： (1) 通過風場地區(qū)的海拔高度、風機輪轂高度和實測的機艙外環(huán)境溫度t，計算出風電 機組輪轂中心高度處的實際空氣密度I3 ; (2) 通過實際空氣密度P，計算出相對于標準空氣密度的轉矩修正系數(shù)K ; (3) 對實際發(fā)電機控制轉矩T進行修正，計算公式為T = KX Γ0 ,其中Tcj為設計時的 標準發(fā)電機控制轉矩，通過對實際電機控制轉矩T的修正從而影響到風輪轉速，使機組在 不同的空氣密度的情況下能夠始終維持在最佳葉尖速比運行，實現(xiàn)最大風能捕獲，達到最 大功率輸出。
[0006] 所述步驟(一）中實際空氣密度P的計算方法為： 根據(jù)等溫氣壓方程及環(huán)境溫度t與空氣密度P的對應關系，再結合 大氣壓強與海拔高度h的對應關系，得出實際空氣密度P的計算公式：
【主權項】
1. 一種自適應空氣密度變化的風電發(fā)電機組控制方法，其特征在于，包括如下步驟： (1) 通過風場地區(qū)的海拔高度、風機輪轂高度和實測的機艙外環(huán)境溫度t，計算出風電 機組輪轂中心高度處的實際空氣密度P ; (2) 通過實際空氣密度P，計算出相對于標準空氣密度的轉矩修正系數(shù)K ; (3) 對實際發(fā)電機控制轉矩T進行修正，計算公式為T = KX F0 ,其中&為設計時的 標準發(fā)電機控制轉矩，通過對實際電機控制轉矩T的修正從而影響到風輪轉速，使機組在 不同的空氣密度的情況下能夠始終維持在最佳葉尖速比運行，實現(xiàn)最大風能捕獲，達到最 大功率輸出。
2. 如權利要求1所述的一種自適應空氣密度變化的風電發(fā)電機組控制方法，其特征在 于，所述步驟(一）中實際空氣密度P的計算方法為： 根據(jù)等溫氣壓方程及環(huán)境溫度t與空氣密度P的對應關系，再結合 大氣壓強與海拔高度h的對應關系，得出實際空氣密度的計算公式：
，其中海拔高度h為風 場地區(qū)的海拔高度和風機輪轂高度之和。
3. 如權利要求1所述的一種自適應空氣密度變化的風電發(fā)電機組控制方法，其特征在 于，所述步驟(二）中實際發(fā)電機控制轉矩T的修正系數(shù)K的計算方法為： 根據(jù)風能計算公式，發(fā)電機控制轉矩
，其中P為機組發(fā)電 功率,P為空氣密度,j為風輪掃風面積為風速,Cp為風能利用效率,η為機組的機 電效率，n為發(fā)電機組轉速，在相同的風速V下，為保證同樣的風力發(fā)電機組發(fā)電效率，則 Trrcj ，其中T為修定后的實際發(fā)電機控制轉矩，F(xiàn)13為設計時的標準發(fā)電機控 制轉矩為計算出的實際空氣密度,Po為標準空氣密度,可得出修正系數(shù)K = p/p〇,其 中，當環(huán)境溫度t不在風力發(fā)電機組運行溫度范圍內時，修正系數(shù)K = 1。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種自適應風力發(fā)電機組所在環(huán)境空氣密度變化的最佳控制方法。本發(fā)明包括以下步驟：通過風場地區(qū)的海拔高度、風機輪轂高度和實測的機艙外環(huán)境溫度，計算出風電機組輪轂中心高度處的實際空氣密度，并據(jù)此計算出相對于標準空氣密度的轉矩修正系數(shù)，對實際發(fā)電機控制轉矩進行修正，從而影響到風輪轉速，使機組在不同的空氣密度的情況下能夠始終維持在最佳葉尖速比運行，避免風機在非標準空氣密度下運行會偏離最優(yōu)控制曲線的問題，動態(tài)實時獲得最大的發(fā)電效率輸出，提高風力發(fā)電機組對不同地區(qū)不同環(huán)境的適應性。
【IPC分類】F03D7-00
【公開號】CN104747366
【申請?zhí)枴緾N201310725864
【發(fā)明人】楚崢, 王力雨, 王海剛, 李楠
【申請人】上海電氣風電設備有限公司
【公開日】2015年7月1日
【申請日】2013年12月26日