【技术实现步骤摘要】
风力发电机组的叶片失速控制方法及装置
本专利技术涉及风力发电
,更具体地讲,涉及一种用于风力发电机组的叶片失速控制的方法及其装置。
技术介绍
风力发电机的叶片是吸收风能的重要部件,叶片性能的好坏直接影响到风力发电机对风能的吸收,进而影响风力发电机组的整体出力情况。风力发电机组在实际运行过程中,在一定工况下,可能存在叶片失速的情况,其中,叶片失速造成叶片的升力变小、阻力变大,叶片吸收风能的能力急剧下降,从而使得风力发电机组的输出功率与功率设计值相差很大。对于风电场来说,叶片失速发生后,将导致发电量大量损失。在现阶段,当确定叶片发生失速现象时,可以在叶片的叶尖部分安装涡流发生器来处理叶片失速,或者可以将叶片的桨距角提前变桨到一定角度来减少叶片各个截面处的攻角,进而可能降低叶片失速的影响。然而,当使用在叶尖部分安装涡流发生器的方法时,涡流发生器的安装方案设计以及安装情况均会直接影响最终效果,并且还需要投入大量的人力、物力;当使用将叶片桨距角提前变桨到一定角度的方法时,没有考虑到叶片在不同工况下失速程度不同并且在不同时间段内失速程度可能会发生变化的情况,在这种情况下,如果将叶片的桨距角提前变桨到某一固定角度,则可能会导致攻角太大,进而不足以使叶片脱离失速,或者可能会导致攻角太小(这是由于提前变桨的固定角度过大而造成的),进而带来额外的功率输出损失;或者在某一时间段,叶片不处于失速状态,但是叶片处于所述固定角度运行亦会带来功率输出损失。
技术实现思路
本专利技术的示例性实施例提供了一种 ...
【技术保护点】
1.一种风力发电机组的叶片失速控制方法,所述方法包括:/n获取风力发电机组的运行状态数据和运行环境数据;/n当获取的运行状态数据和运行环境数据满足预设条件时,通过改变风力发电机组叶片的桨距角来确定风力发电机组叶片是否处于失速状态;/n当确定风力发电机组叶片处于失速状态时,通过对连续的两个预设时间段内的输出功率均值与功率设计均值的第一差值百分比进行比较来确定叶片处于失速状态下的最优桨距角。/n
【技术特征摘要】
1.一种风力发电机组的叶片失速控制方法,所述方法包括:
获取风力发电机组的运行状态数据和运行环境数据;
当获取的运行状态数据和运行环境数据满足预设条件时,通过改变风力发电机组叶片的桨距角来确定风力发电机组叶片是否处于失速状态;
当确定风力发电机组叶片处于失速状态时,通过对连续的两个预设时间段内的输出功率均值与功率设计均值的第一差值百分比进行比较来确定叶片处于失速状态下的最优桨距角。
2.如权利要求1所述的方法,其特征在于,风力发电机组的运行状态数据包括叶轮转速和风速,并且风力发电机组的运行环境数据包括空气密度。
3.如权利要求2所述的方法,其特征在于,所述预设条件包括第一预设条件和第二预设条件,
其中,当获取的运行状态数据和运行环境数据满足第一预设条件时,利用风力发电机组的设计功率曲线和实际功率曲线来确定实际功率曲线是否满足第二预设条件,
当实际功率曲线满足第二预设条件时,通过改变风力发电机组叶片的桨距角来确定风力发电机组叶片是否处于失速状态。
4.如权利要求3所述的方法,其特征在于,第一预设条件包括获取的空气密度小于或等于在理想状况下叶片处于失速状态的空气密度与特定空气密度裕量之和以及获取的叶轮转速大于或等于风力发电机组叶轮的最大转速与特定发电机转速系数之积,
其中,当获取的运行状态数据和运行环境数据不满足第一预设条件时,则确定风力发电机组的叶片未处于失速状态。
5.如权利要求3所述的方法,其特征在于,利用风力发电机组的设计功率曲线和实际功率曲线来确定实际功率曲线是否满足第二预设条件的步骤包括:
通过对获取的风速进行转化来获得与所述设计功率曲线具有相同空气密度的实际功率曲线;
将转化后的实际功率曲线与所述设计功率曲线进行比较;
根据比较结果选取风速段来确定实际功率曲线是否满足第二预设条件,其中,所述风速段是在相同风速段内所述设计功率曲线的功率设计值与实际功率值之间的差值大于或等于预设值的风速段。
6.如权利要求5所述的方法,其特征在于,确定实际功率曲线是否满足第二预设条件的步骤还包括:
以预定风速为步长,将选取的风速段划分为多个子风速段;
分别计算所述多个子风速段中的每个子风速段的实际功率均值与相应的功率设计均值的第二差值百分比;
根据每个子风速段中的第二差值百分比来计算选取的风速段的差值百分比均值;
通过对计算出的差值百分比均值与第一预设阈值进行比较来确定实际功率曲线是否满足第二预设条件。
7.如权利要求6所述的方法,其特征在于,确定实际功率曲线是否满足第二预设条件的步骤包括:
当计算出的差值百分比均值大于或等于第一预设阈值时,确定出实际功率曲线满足第二预设条件;
当计算出的差值百分比均值小于第一预设阈值时,确定出风力发电机组的叶片未处于失速状态。
8.如权利要求1所述的方法,其特征在于,通过改变风力发电机组叶片的桨距角来确定风力发电机组叶片是否处于失速状态的步骤包括:
按照预定周期以预定角度为步长将风力发电机组叶片的桨距角从理论最优桨距角逐步改变到使叶片摆脱失速状态的理论最大桨距角;
在每次改变叶片桨距角时,通过将所述预定周期内的输出功率均值和相应的所述预定周期内的功率设计均值的第三差值百分比与第二预设阈值进行比较来确定风力发电机组叶片是否处于失速状态。
9.如权利要求8所述的方法,其特征在于,通过将第三差值百分比与第二预设阈值进行比较来确定风力发电机组叶片是否处于失速状态的步骤包括:
如果计算出的第三差值百分比小于第二预设阈值,则确定风力发电机组叶片处于失速状态;
如果直到将叶片桨距角改变为所述最大桨距角时计算出的第三差值百分比仍大于或等于第二预设阈值,则确定风力发电机组叶片未处于失速状态。
10.如权利要求1所述的方法,其特征在于,确定叶片处于失速状态下的最优桨距角步骤包括:
以特定角度为步长,将叶片的桨距角从所述理论最优桨距角逐步向所述最大桨距角进行调整;
每调整一次叶片的桨距角,将调整后的桨距角保持所述预定时间段以计算所述预定时间段内的输出功率均值以及平均风速。
11.如权利要求10所述的方法,其特征在于,确定叶片处于失速状态下的最优桨距角的步骤包括:
将计算出的平均风速转化为所述设计功率曲线下的风速;
根据计算出的输出功率均值和与转化后的风速相应的功率设计均值来计算以获得第一差值百分比;
通过对当前的所述预设时间段的第一差值百分比与前一个所述预设时间段的第一差值百分比进行比较来确定叶片在失速状态下的最优桨距角。
12.如权利要求11所述的方法,其特征在于,确定叶片处于失速状态下的最优桨距角的步骤还包括:
当当前的所述预设时间段的第一差值百分比小于前一个所述预设时间段的第一差值百分比时,计算下一个所述预设时间段的第一差值百分比,对当前的所述预设时间段的第一差值百分比与下一个所述预设时间段的第一差值百分比进行比较;
当当前的所述预设时间段的第一差值百分比大于或等于前一个所述预设时间段的第一差值百分比时,将前一个所述预设时间段的桨距角确定为叶片处于失速状态下的最优桨距角。
13.一种风力发电机组的叶片失速控制装置,所述装置包括:
数据获取模块,用于...
【专利技术属性】
技术研发人员:欧发顺,李强,赵树椿,
申请(专利权)人:北京金风科创风电设备有限公司,
类型:发明
国别省市:北京;11
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