一种提升中低风速下风力发电效率的动态匹配方法及系统技术方案

本发明专利技术公开一种提升中低风速下风力发电效率的动态匹配方法，包括：获取中低风速下的动态匹配参数，并将其存储至风力发电系统的控制器中；实时测量风速，得到实时风速；判断实时风速与预定的动态匹配风速的大小，得到判断结果；并根据判断结果重新实时测量风速，或者从控制器中获取与实时风速相差第一设定阈值的标称风速，并获取其动态匹配参数；根据动态匹配参数，实现风力机涡轮的蓄能增速状态；当风力机涡轮的转速增加到最大功率输出下的风力机涡轮转速与风力机涡轮转速的变化量之和后，转化到释能发电状态；当风力机涡轮的转速降低到最大功率输出下的风力机涡轮转速时，动态匹配结束。本发明专利技术中的上述方法能够提高中低风速下的风力发电效率。

A Dynamic Matching Method and System for Improving Wind Power Generation Efficiency at Low and Medium Wind Speed

The invention discloses a dynamic matching method for improving wind power generation efficiency under medium and low wind speed, which includes: acquiring dynamic matching parameters under medium and low wind speed and storing them in the controller of wind power generation system; real-time measuring wind speed to get real-time wind speed; judging the size of real-time wind speed and predicted dynamic matching wind speed to get the judgment result; and re-real-time Judging according to the judgment result; Measure the wind speed, or get the nominal wind speed of the first set threshold which is different from the real-time wind speed from the controller, and obtain its dynamic matching parameters; according to the dynamic matching parameters, realize the state of wind turbine's energy storage and speed increase; when the wind turbine's speed increases to the sum of the changes of wind turbine's speed and wind turbine's speed under the maximum power output, it is converted to energy release. Power generation status; when the wind turbine speed reduces to the maximum power output wind turbine speed, dynamic matching ends. The method can improve the wind power generation efficiency at low and low wind speed.

【技术实现步骤摘要】
一种提升中低风速下风力发电效率的动态匹配方法及系统
本专利技术涉及风力发电领域，特别是涉及一种提升中低风速下风力发电效率的动态匹配方法及系统。
技术介绍
充分开发中低风速下风能资源的风力发电是当前风力发电领域的一个研究热点，因为中低风速的风能资源分布地域更加广泛，分布时段更多，中低风速下风力发电的工作时段更长，而目前的风电技术在中低风速下工作时整个系统的效率较低，成为开发中低风速风能资源开发利用的一个重大限制。针对中低风速工况下，当前的风电系统普遍采用MPPT最大跟踪功率点(MaximumPowerPointTracking,MPPT)技术以实现最大风能捕获。没有考虑风电系统发电机的能量转换效率在转子处于不同转速时的变化，导致在中低风速下系统整体的电能源转换效率较低。因此，如何提高中低风速下的风力发电效率成为本领域需解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种提升中低风速下风力发电效率的动态匹配方法及系统，提高中低风速下的风力发电效率。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：一种提升中低风速下风力发电效率的动态匹配方法，所述方法包括：获取中低风速下的动态匹配参数，并将所述中低风速下的动态匹配参数存储至风力发电系统的控制器中；所述中低风速下的动态匹配参数包括风力机涡轮上输出最大机械功率下的风力机涡轮转速、风力机涡轮转速的变化量、发电机输出功率的幅度值、释能发电曲线的曲线参数、预定的动态匹配风速区段参数；实时测量风速，得到实时风速；判断所述实时风速与预定的动态匹配风速的大小，得到判断结果；若判断结果表示所述实时风速低于所述预定的动态匹配风速时，延时固定时间间隔，重新实时测量风速；若判断结果表示所述实时风速高于最大跟踪功率点MPPT工作区段时，按等功率输出工作，改变风力机涡轮桨距角，延时固定时间间隔，重新实时测量风速；若判断结果表示所述实时风速高于所述预定的动态匹配风速，但仍处于MPPT工作区段时，取风力机涡轮转速的变化量为零；从所述控制器中获取与所述实时风速相差第一设定阈值的标称风速，并从所述控制器中读取所述标称风速下的动态匹配参数；根据所述标称风速下的动态匹配参数，实现风力机涡轮的蓄能增速状态；当风力机涡轮的转速增加到风力机涡轮上输出最大机械功率下的风力机涡轮转速与风力机涡轮转速的变化量之和后，转化到释能发电状态；当风力机涡轮的转速降低到最大功率输出下的风力机涡轮转速时，当前动态匹配过程结束，重复所述实时测量风速进行下一次动态匹配。可选的，所述预定的动态匹配风速区段参数具体包括风速在3m/s-8m/s下的区段。可选的，所述改变风力机涡轮桨距角具体是当实时风速相对于预先设定风速值增加时，将所述桨距角增加至第二设定阈值，当实时风速相对于预先设定风速值减小时，将所述桨距角降低至第三设定阈值。可选的，所述预先设定风速值为14m/s。可选的，所述中低风速具体包括：3m/s、4m/s、5m/s、6m/s、7m/s以及8m/s下的风速。可选的，所述释能发电曲线具体表示如下：P＝(an*ωn+an-1*ωn-1+…a1*ω+a0)+h，其中，an为常数，n≥1，ω为风力机涡轮转速，h为发电机输出功率的幅度值，P为发电机输出功率的大小。本专利技术另外提供一种提升中低风速下风力发电效率的动态匹配系统，所述系统包括：中低风速下的动态匹配参数获取模块，用于获取中低风速下的动态匹配参数，并将所述中低风速下的动态匹配参数存储至风力发电系统的控制器中；所述中低风速下的动态匹配参数包括风力机涡轮上输出最大机械功率下的风力机涡轮转速、风力机涡轮转速的变化量、发电机输出功率的幅度值、释能发电曲线的曲线参数、预定的动态匹配风速区段参数；风速测量模块，用于实时测量风速，得到实时风速；判断模块，与所述风速测量模块连接，用于判断所述实时风速与预定的动态匹配风速的大小，得到判断结果；所述风速测量模块还用于当所述判断结果表示所述实时风速低于所述预定的动态匹配风速时，重新实时测量风速；调整模块，与所述判断模块及所述风速测量模块连接，用于当所述判断结果表示所述实时风速高于最大跟踪功率点MPPT工作区段时，按等功率输出工作，改变风力机涡轮桨距角；以及当判断结果表示所述实时风速高于所述预定的动态匹配风速，但仍处于最大跟踪功率点MPPT工作区段时，取风力机涡轮转速的变化量为零；所述风速测量模块还用于在所述调整模块改变风力机涡轮桨距角后重新实时测量风速；标称风速下的动态匹配参数获取模块，与所述调整模块连接，用于在所述调整模块取风力机涡轮转速的变化量为零后，从所述控制器中获取与所述实时风速相差第一设定阈值的标称风速，并从所述控制器中读取所述标称风速下的动态匹配参数；蓄能增速状态确定模块，用于根据所述标称风速下的动态匹配参数，确定风力机涡轮的蓄能增速状态；释能发电状态转化模块，与所述风速测量模块连接，用于当风力机涡轮的转速增加到风力机涡轮上输出最大机械功率下的风力机涡轮转速与风力机涡轮转速的变化量之和后，转化到释能发电状态直至动态匹配结束；所述风速测量模块还用于在动态匹配结束后重新实时测量风速，当风力机涡轮的转速降低到最大功率输出下的风力机涡轮转速时动态匹配结束。根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：本专利技术中的上述方法利用风力机涡轮的转动能蓄积和释放，将低转速下的风能提升到高转速下释放，从而大大提升了风力电的效率。从风力发电系统的匹配角度来说，是变“峰谷配合”(Peak-Valleymatch)改进为“峰峰配合”(Peak-Peakmatch)，从而实现了整体发电效率的提升。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提升中低风速下风力发电效率的动态匹配方法流程图；图2为本专利技术实施例风力机涡轮蓄能增速曲线与释能发电曲线示意图；图3为本专利技术实施例风速在4-8m/s情况下通过仿真获得在新MPPT下改进效果图；图4为本专利技术实施例各风速下的改进数值针对渐变风情况下仿真获取改进效果图；图5为本专利技术实施例提升中低风速下风力发电效率的动态匹配系统结构示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术的目的是提供一种提升中低风速下风力发电效率的动态匹配方法及系统，提高中低风速下的风力发电效率。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。图1为本专利技术实施例提升中低风速下风力发电效率的动态匹配方法流程图，图2为本专利技术实施例风力机涡轮蓄能增速曲线与释能发电曲线示意图，如图1-图2所示，本专利技术提供一种提升中低风速下风力发电效率的动态匹配方法，所述方法包括：步骤101：获取中低风速下的动态匹配参数，并将所述中低风速下的动态匹配参数存储至风力发电系统的控制器中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种提升中低风速下风力发电效率的动态匹配方法，其特征在于，所述方法包括：获取中低风速下的动态匹配参数，并将所述中低风速下的动态匹配参数存储至风力发电系统的控制器中；所述中低风速下的动态匹配参数包括风力机涡轮上输出最大机械功率下的风力机涡轮转速、风力机涡轮转速的变化量、发电机输出功率的幅度值、释能发电曲线的曲线参数、预定的动态匹配风速区段参数；实时测量风速，得到实时风速；判断所述实时风速与预定的动态匹配风速的大小，得到判断结果；若判断结果表示所述实时风速低于所述预定的动态匹配风速时，延时固定时间间隔，重新实时测量风速；若判断结果表示所述实时风速高于最大跟踪功率点MPPT工作区段时，按等功率输出工作，改变风力机涡轮桨距角，延时固定时间间隔，重新实时测量风速；若判断结果表示所述实时风速高于所述预定的动态匹配风速，但仍处于MPPT工作区段时，取风力机涡轮转速的变化量为零；从所述控制器中获取与所述实时风速相差第一设定阈值的标称风速，并从所述控制器中读取所述标称风速下的动态匹配参数；根据所述标称风速下的动态匹配参数，实现风力机涡轮的蓄能增速状态；当风力机涡轮的转速增加到风力机涡轮上输出最大机械功率下的风力机涡轮转速与风力机涡轮转速的变化量之和后，转化到释能发电状态；当风力机涡轮的转速降低到最大功率输出下的风力机涡轮转速时，当前动态匹配过程结束，重复所述实时测量风速进行下一次动态匹配。...

【技术特征摘要】
1.一种提升中低风速下风力发电效率的动态匹配方法，其特征在于，所述方法包括：获取中低风速下的动态匹配参数，并将所述中低风速下的动态匹配参数存储至风力发电系统的控制器中；所述中低风速下的动态匹配参数包括风力机涡轮上输出最大机械功率下的风力机涡轮转速、风力机涡轮转速的变化量、发电机输出功率的幅度值、释能发电曲线的曲线参数、预定的动态匹配风速区段参数；实时测量风速，得到实时风速；判断所述实时风速与预定的动态匹配风速的大小，得到判断结果；若判断结果表示所述实时风速低于所述预定的动态匹配风速时，延时固定时间间隔，重新实时测量风速；若判断结果表示所述实时风速高于最大跟踪功率点MPPT工作区段时，按等功率输出工作，改变风力机涡轮桨距角，延时固定时间间隔，重新实时测量风速；若判断结果表示所述实时风速高于所述预定的动态匹配风速，但仍处于MPPT工作区段时，取风力机涡轮转速的变化量为零；从所述控制器中获取与所述实时风速相差第一设定阈值的标称风速，并从所述控制器中读取所述标称风速下的动态匹配参数；根据所述标称风速下的动态匹配参数，实现风力机涡轮的蓄能增速状态；当风力机涡轮的转速增加到风力机涡轮上输出最大机械功率下的风力机涡轮转速与风力机涡轮转速的变化量之和后，转化到释能发电状态；当风力机涡轮的转速降低到最大功率输出下的风力机涡轮转速时，当前动态匹配过程结束，重复所述实时测量风速进行下一次动态匹配。2.根据权利要求1所述的提升中低风速下风力发电效率的动态匹配方法，其特征在于，所述预定的动态匹配风速区段参数具体包括风速在3m/s-8m/s下的区段。3.根据权利要求1所述的提升中低风速下风力发电效率的动态匹配方法，其特征在于，所述改变风力机涡轮桨距角具体是当实时风速相对于预先设定风速值增加时，将所述桨距角增加至第二设定阈值，当实时风速相对于预先设定风速值减小时，将所述桨距角降低至第三设定阈值。4.根据权利要求3所述的提升中低风速下风力发电效率的动态匹配方法，其特征在于，所述预先设定风速值为14m/s。5.根据权利要求1所述的提升中低风速下风力发电效率的动态匹配方法，其特征在于，所述中低风速具体包括：3m/s、4m/s、5m/s、6m/s、7m/s以及8m/s下的风...

【专利技术属性】
技术研发人员：李英堂，朱宁宁，李英勇，周小健，陈鹏皋，宋彬，
申请(专利权)人：李英堂，兰州理工大学，
类型：发明
国别省市：甘肃,62