一種提高風(fēng)力發(fā)電機(jī)組風(fēng)能捕獲的控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及風(fēng)力發(fā)電機(jī)組通過變槳控制來 實(shí)現(xiàn)提尚風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的風(fēng)能捕獲。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著傳統(tǒng)能源的枯竭以及環(huán)境污染越來越嚴(yán)重，風(fēng)能作為一種綠色無污染可再生 的新能源得到了各國政府的重視。因此風(fēng)力發(fā)電技術(shù)得到了迅猛的發(fā)展，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的 單機(jī)容量和葉輪直徑都在快速增大。隨著風(fēng)力發(fā)電機(jī)組裝機(jī)容量的不斷增加，風(fēng)電場(chǎng)的開 發(fā)正在向低風(fēng)速和高原地區(qū)拓展?？諝饷芏入S著海拔的增高而降低，當(dāng)風(fēng)速達(dá)到額定風(fēng)速 附近時(shí)由于空氣密度的降低，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組很難達(dá)到額定功率，因此在高海拔地區(qū)的風(fēng)力 發(fā)電機(jī)組很容易出現(xiàn)失速現(xiàn)象。由于失速現(xiàn)象影響風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的風(fēng)能利用效率，而降低 了風(fēng)電場(chǎng)的發(fā)電量，降低了風(fēng)電場(chǎng)的經(jīng)濟(jì)效益。而且傳統(tǒng)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行在恒轉(zhuǎn)速階 段時(shí)，槳距角是恒定不變的，只有在達(dá)到額定功率以后才進(jìn)行變槳?jiǎng)幼鳎@樣風(fēng)力發(fā)電機(jī)組 在恒速段的風(fēng)能利用效率也不是最優(yōu)的，也會(huì)對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的發(fā)電了產(chǎn)生影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了克服已有風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制方式的存在失速現(xiàn)象、在恒速段的風(fēng)能利用效率 較低、風(fēng)能捕獲效率較低的不足，本發(fā)明提供了一種有效避免出現(xiàn)在失速現(xiàn)象、恒速段的風(fēng) 能利用效率$父尚、風(fēng)能捕獲效率$父尚的提尚風(fēng)力發(fā)電機(jī)組風(fēng)能捕獲的控制方法。
[0004]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：
[0005]-種提高風(fēng)力發(fā)電機(jī)組風(fēng)能捕獲的控制方法，所述控制方法包括如下步驟：
[0006] 1)對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組理論模型進(jìn)行分析，得到不同槳距角下風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的理論 cp-入曲線，Cp為功率系數(shù)，A為葉尖速比；
[0007] 2)對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的理論(；_人曲線簇進(jìn)行分析，得到不同風(fēng)速下或者不同功率 下使得風(fēng)力發(fā)電機(jī)組理論Cp_A最大的槳距角；
[0008] 3)在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行的過程中，通過所測(cè)得風(fēng)速或者功率控制風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的 槳距角，實(shí)現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組風(fēng)能捕獲的最優(yōu)。
[0009]進(jìn)一步，所述步驟1)中，葉尖速比A的定義為葉尖線速度和風(fēng)速的比值，即
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種提高風(fēng)力發(fā)電機(jī)組風(fēng)能捕獲的控制方法，其特征在于：所述控制方法包括如下 步驟： 1) 對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組理論模型進(jìn)行分析，得到不同槳距角下風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的理論Cp-λ 曲線，Cp為功率系數(shù)，λ為葉尖速比； 2) 對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的理論Cp-λ曲線簇進(jìn)行分析，得到不同風(fēng)速下或者不同功率下使 得風(fēng)力發(fā)電機(jī)組理論C p-λ最大的槳距角； 3) 在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行的過程中，通過所測(cè)得風(fēng)速或者功率控制風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的槳距 角，實(shí)現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組風(fēng)能捕獲的最優(yōu)。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種提高風(fēng)力發(fā)電機(jī)組風(fēng)能捕獲的控制方法，其特征在于：所 述步驟1)中，葉尖速比λ的定義為葉尖線速度和風(fēng)速的比值，即λ = $，ω為葉輪轉(zhuǎn)速， r為葉輪半徑，V為風(fēng)速，在固定風(fēng)速V下，葉尖速比λ與葉輪轉(zhuǎn)速ω成線性變化，根據(jù)葉 素動(dòng)量理論，計(jì)算出在固定風(fēng)速、固定槳距角和固定轉(zhuǎn)速條件下葉輪捕獲的功率Ρ，根據(jù)功 率系數(shù)Cp的定義Cp 計(jì)算得到功率系數(shù)Cp，ρ為空氣密度，S為葉輪掃風(fēng)面積，得到 不同槳距角下風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的理論Cp-λ曲線。
3. 如權(quán)利要求2所述的一種提高風(fēng)力發(fā)電機(jī)組風(fēng)能捕獲的控制方法，其特征在于：所 述步驟2)中，根據(jù)步驟1)中所得到Cp-X曲線簇，為了使風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的風(fēng)能效率最高， 要求每個(gè)葉尖速比所對(duì)應(yīng)的功率系數(shù)C p最大，得到不同葉尖速比λ所對(duì)應(yīng)的能使功率系 數(shù)Cp最大的槳距角； 在恒速段風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)速是恒定的，根據(jù)葉尖速比的定義得到不同風(fēng)速或功率所 對(duì)應(yīng)的使功率系數(shù)(;最大的槳距角。
【專利摘要】一種提高風(fēng)力發(fā)電機(jī)組風(fēng)能捕獲的控制方法，所述控制方法包括如下步驟：1)對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組理論模型進(jìn)行分析，得到不同槳距角下風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的理論Cp-λ曲線；2)對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的理論Cp-λ曲線簇進(jìn)行分析，得到不同風(fēng)速下或者不同功率下使得風(fēng)力發(fā)電機(jī)組理論Cp-λ最大的槳距角；3)在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行的過程中，通過所測(cè)得風(fēng)速或者功率控制風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的槳距角，實(shí)現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組風(fēng)能捕獲的最優(yōu)。本發(fā)明提供了一種有效避免出現(xiàn)在失速現(xiàn)象、恒速段的風(fēng)能利用效率較高、風(fēng)能捕獲效率較高的提高風(fēng)力發(fā)電機(jī)組風(fēng)能捕獲的控制方法。
【IPC分類】F03D7-00
【公開號(hào)】CN104879273
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510322844
【發(fā)明人】葉杭冶, 孫勇, 應(yīng)有, 許國東
【申請(qǐng)人】浙江運(yùn)達(dá)風(fēng)電股份有限公司
【公開日】2015年9月2日
【申請(qǐng)日】2015年6月12日