风力发电机组的限功率控制方法和装置制造方法及图纸

提供一种风力发电机组的限功率控制方法和装置，所述限功率控制方法包括：当风力发电机组的实际输出功率小于第一限功率值时，确定用于控制风力发电机组的限功率设定值变化的调节控制方式；在各个调节阶段采用相应的调节控制方式控制风力发电机组的限功率设定值变化，以使风力发电机组的限功率设定值从第一限功率值下降至第二限功率值，其中，第一限功率值大于第二限功率值。采用本发明专利技术示例性实施例的风力发电机组的限功率控制方法和装置，能够针对由于风速太低，风力发电机组的实际输出功率达不到第一限功率值的情况，分阶段对风力发电机组的限功率设定值进行调节，有效缩短了限功率设定值从第一限功率值下降到第二限功率值所需经历的时间长度。

Limited Power Control Method and Device for Wind Turbine

【技术实现步骤摘要】
风力发电机组的限功率控制方法和装置
本专利技术总体说来涉及风力发电
，更具体地讲，涉及一种风力发电机组的限功率控制方法和装置。
技术介绍
由于风力发电具有易变性及随机性等特点，大规模风力发电机组并入电网对区域电力系统安全稳定运行的影响日益显著，对区域电网的调峰能力、电压控制以及电能质量提出了较大挑战。相关国家标准、各发电企业和区域电网对风电场的有功功率调节能力做出了严格要求，这等同于对风力发电机组的有功功率调节能力有了更高的需求。风力发电机组接收来自风电场有功功率控制系统的有功功率设定值，风力发电机组的主控系统对有功功率设定一般采用斜率控制，即，从上一个功率设定值平滑地过渡到当前功率设定值，以防止功率设定值的跳变引起快速变桨响应和扭矩响应，造成极大的载荷。目前，提高有功功率调节能力的方法有很多，最常用的方法是增大斜率(如图1所示)。然而随着叶片越来越长，风力发电机组容量越来越大，增大斜率意味着风力发电机组对转速与扭矩的跟踪、变桨调节能力提出了更高的要求，会导致风力发电机组载荷上升。因此，这种有功功率调节方式对于已经运行的风力发电机组优化空间有限，且严谨的作法是需要对每一种机型进行仿真验证评估，对于新设计的风力发电机组，斜率增大有可能导致风力发电机组成本的增加。
技术实现思路
本专利技术的示例性实施例的目的在于提供一种风力发电机组的限功率控制方法和装置，能够针对风力发电机组的实际输出功率小于限功率值的情况，分阶段对风力发电机组的限功率设定值进行调节，即能够有效缩短限功率设定值的调节时长，还能减小在限功率设定值调节过程中对变桨和扭矩的影响。根据本专利技术示例性实施例的一方面，提供一种风力发电机组的限功率控制方法，所述限功率控制方法包括：当风力发电机组的实际输出功率小于第一限功率值时，确定用于控制风力发电机组的限功率设定值变化的调节控制方式；在各个调节阶段采用相应的调节控制方式控制风力发电机组的限功率设定值变化，以使风力发电机组的限功率设定值从第一限功率值下降至第二限功率值，其中，第一限功率值大于第二限功率值。可选地，调节控制方式可包括第一调节控制方式和第二调节控制方式，其中，在第一调节阶段以第一调节控制方式控制风力发电机组的限功率设定值变化，并在第二调节阶段以第二调节控制方式控制风力发电机组的限功率设定值变化，其中，第一调节阶段可位于第二调节阶段之前。可选地，在第一调节阶段以第一调节控制方式控制风力发电机组的限功率设定值变化的步骤可包括：确定与每个运算周期对应的第一功率变化量；控制风力发电机组的限功率设定值从第一限功率值开始在每个运算周期内下降与每个运算周期对应的第一功率变化量，直至第一功率变化量小于第一设定值，其中，将第一功率变化量小于第一设定值的时间点确定为第一调节阶段的结束时刻。可选地，与任一运算周期对应的第一功率变化量可为所述任一运算周期的初始限功率设定值与所述任一运算周期的输出限功率设定值之差，其中，所述任一运算周期的输出限功率设定值可通过所述任一运算周期的初始限功率设定值、所述任一运算周期对应的实时功率给定值和功率调节系数被确定。可选地，所述任一运算周期的输出限功率设定值可等于所述任一运算周期的初始限功率设定值与所述任一运算周期对应的实时功率给定值之差与功率调节系数的乘积，然后再与所述任一运算周期对应的实时功率给定值相加。可选地，第一个运算周期的初始限功率设定值可为第一限功率值，第一个运算周期之后的每个运算周期的初始限功率设定值可为上一运算周期的输出限功率设定值。可选地，在第二调节阶段以第二调节控制方式控制风力发电机组的限功率设定值变化的步骤可包括：控制风力发电机组的限功率设定值在每个运算周期内均下降第二功率变化量，直至风力发电机组的限功率设定值下降至第二限功率值。可选地，第二调节阶段可包括第一子阶段和第二子阶段，调节控制方式可还包括第三调节控制方式，其中，在第二调节阶段以第二调节控制方式控制风力发电机组的限功率设定值变化的步骤可包括：在第一子阶段以第三调节控制方式控制风力发电机组的限功率设定值变化，并在第二子阶段以第二调节控制方式控制风力发电机组的限功率设定值变化，其中，第一子阶段可位于第二子阶段之前，且第一子阶段与第二子阶段的时间之和可为第二调节阶段。可选地，在第二子阶段以第二调节控制方式使风力发电机组的限功率设定值变化的步骤可包括：控制风力发电机组的限功率设定值在每个运算周期内均下降第二功率变化量，直至风力发电机组的限功率设定值下降至第二限功率值。可选地，在第一子阶段以第三调节控制方式控制风力发电机组的限功率设定值变化的步骤可包括：确定与每个运算周期对应的第三功率变化量；控制风力发电机组的限功率设定值在每个运算周期内下降与每个运算周期对应的第三功率变化量，直至第三功率变化量大于或等于第二设定值，其中，将第三功率变化量大于或等于第二设定值的时间点确定为第一子阶段的结束时刻，第二设定值大于或等于第一设定值。可选地，与第一个运算周期对应的第三功率变化量为第一设定值，与第一个运算周期之后的任一运算周期对应的第三功率变化量可取与所述任一运算周期对应的设定值同预设的周期功率变化值之和、第二设定值中的最小值。可选地，任一运算周期的输出限功率设定值可为所述任一运算周期的初始限功率设定值与所述任一运算周期的第三功率变化量之差，所述任一运算周期的初始限功率设定值可为上一运算周期的输出限功率设定值。可选地，计算风力发电机组的实时功率给定值通过以下方式可被确定：计算风力发电机组的实时功率基准值；通过对实时功率基准值进行低通滤波，来获得实时功率给定值。可选地，实时功率基准值可为发电机的实时转速值与预定扭矩给定值的乘积。根据本专利技术示例性实施例的另一方面，提供一种风力发电机组的限功率控制装置，所述限功率控制装置包括：调节控制方式确定模块，当风力发电机组的实际输出功率小于第一限功率值时，确定用于控制风力发电机组的限功率设定值变化的调节控制方式；限功率设定值控制模块，在不同调节阶段采用不同的调节控制方式控制风力发电机组的限功率设定值变化，以使风力发电机组的限功率设定值从第一限功率值下降至第二限功率值，其中，第一限功率值大于第二限功率值。可选地，调节控制方式可包括第一调节控制方式和第二调节控制方式，其中，限功率设定值控制模块可在第一调节阶段以第一调节控制方式控制风力发电机组的限功率设定值变化，并在第二调节阶段以第二调节控制方式控制风力发电机组的限功率设定值变化，其中，第一调节阶段可位于第二调节阶段之前。可选地，限功率设定值控制模块在第一调节阶段可确定与每个运算周期对应的第一功率变化量，并控制风力发电机组的限功率设定值从第一限功率值开始在每个运算周期内下降与每个运算周期对应的第一功率变化量，直至第一功率变化量小于第一设定值，其中，将第一功率变化量小于第一设定值的时间点确定为第一调节阶段的结束时刻。可选地，与任一运算周期对应的第一功率变化量可为所述任一运算周期的初始限功率设定值与所述任一运算周期的输出限功率设定值之差，其中，所述任一运算周期的输出限功率设定值可通过所述任一运算周期的初始限功率设定值、所述任一运算周期对应的实时功率给定值和功率调节系数被确定。可选地，所述任一运算周期的输出限功率设定值可等于所述任一运算周期的初本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种风力发电机组的限功率控制方法，其特征在于，所述限功率控制方法包括：当风力发电机组的实际输出功率小于第一限功率值时，确定用于控制风力发电机组的限功率设定值变化的调节控制方式；在各个调节阶段采用相应的调节控制方式控制风力发电机组的限功率设定值变化，以使风力发电机组的限功率设定值从第一限功率值下降至第二限功率值，其中，第一限功率值大于第二限功率值。

【技术特征摘要】
1.一种风力发电机组的限功率控制方法，其特征在于，所述限功率控制方法包括：当风力发电机组的实际输出功率小于第一限功率值时，确定用于控制风力发电机组的限功率设定值变化的调节控制方式；在各个调节阶段采用相应的调节控制方式控制风力发电机组的限功率设定值变化，以使风力发电机组的限功率设定值从第一限功率值下降至第二限功率值，其中，第一限功率值大于第二限功率值。2.如权利要求1所述的限功率控制方法，其特征在于，调节控制方式包括第一调节控制方式和第二调节控制方式，其中，在第一调节阶段以第一调节控制方式控制风力发电机组的限功率设定值变化，并在第二调节阶段以第二调节控制方式控制风力发电机组的限功率设定值变化，其中，第一调节阶段位于第二调节阶段之前。3.如权利要求2所述的限功率控制方法，其特征在于，在第一调节阶段以第一调节控制方式控制风力发电机组的限功率设定值变化的步骤包括：确定与每个运算周期对应的第一功率变化量；控制风力发电机组的限功率设定值从第一限功率值开始在每个运算周期内下降与每个运算周期对应的第一功率变化量，直至第一功率变化量小于第一设定值，其中，将第一功率变化量小于第一设定值的时间点确定为第一调节阶段的结束时刻。4.如权利要求3所述的限功率控制方法，其特征在于，与任一运算周期对应的第一功率变化量为所述任一运算周期的初始限功率设定值与所述任一运算周期的输出限功率设定值之差，其中，所述任一运算周期的输出限功率设定值通过所述任一运算周期的初始限功率设定值、所述任一运算周期对应的实时功率给定值和功率调节系数被确定。5.如权利要求4所述的限功率控制方法，其特征在于，所述任一运算周期的输出限功率设定值等于所述任一运算周期的初始限功率设定值与所述任一运算周期对应的实时功率给定值之差与功率调节系数的乘积，然后再与所述任一运算周期对应的实时功率给定值相加。6.如权利要求4所述的限功率控制方法，其特征在于，第一个运算周期的初始限功率设定值为第一限功率值，第一个运算周期之后的每个运算周期的初始限功率设定值为上一运算周期的输出限功率设定值。7.如权利要求2所述的限功率控制方法，其特征在于，在第二调节阶段以第二调节控制方式控制风力发电机组的限功率设定值变化的步骤包括：控制风力发电机组的限功率设定值在每个运算周期内均下降第二功率变化量，直至风力发电机组的限功率设定值下降至第二限功率值。8.如权利要求2所述的限功率控制方法，其特征在于，第二调节阶段包括第一子阶段和第二子阶段，调节控制方式还包括第三调节控制方式，其中，在第二调节阶段以第二调节控制方式控制风力发电机组的限功率设定值变化的步骤包括：在第一子阶段以第三调节控制方式控制风力发电机组的限功率设定值变化，并在第二子阶段以第二调节控制方式控制风力发电机组的限功率设定值变化，其中，第一子阶段位于第二子阶段之前，且第一子阶段与第二子阶段的时间之和为第二调节阶段。9.如权利要求8所述的限功率控制方法，其特征在于，在第二子阶段以第二调节控制方式控制风力发电机组的限功率设定值变化的步骤包括：控制风力发电机组的限功率设定值在每个运算周期内均下降第二功率变化量，直至风力发电机组的限功率设定值下降至第二限功率值。10.如权利要求8所述的限功率控制方法，其特征在于，在第一子阶段以第三调节控制方式控制风力发电机组的限功率设定值变化的步骤包括：确定与每个运算周期对应的第三功率变化量；控制风力发电机组的限功率设定值在每个运算周期内下降与每个运算周期对应的第三功率变化量，直至第三功率变化量大于或等于第二设定值，其中，将第三功率变化量大于或等于第二设定值的时间点确定为第一子阶段的结束时刻，第二设定值大于或等于第一设定值。11.如权利要求10所述的限功率控制方法，其特征在于，与第一个运算周期对应的第三功率变化量为第一设定值，与第一个运算周期之后的任一运算周期对应的第三功率变化量取与所述任一运算周期对应的设定值同预设的周期功率变化值之和、第二设定值中的最小值。12.如权利要求10所述的限功率控制方法，其特征在于，任一运算周期的输出限功率设定值为所述任一运算周期的初始限功率设定值与所述任一运算周期的第三功率变化量之差，所述任一运算周期的初始限功率设定值为上一运算周期的输出限功率设定值。13.如权利要求4所述的限功率控制方法，其特征在于，风力发电机组的实时功率给定值通过以下方式被确定：计算风力发电机组的实时功率基准值；通过对实时功率基准值进行低通滤波，来获得实时功率给定值。14.如权利要求13所述的限功率控制方法，其特征在于，实时功率基准值为发电机的实时转速值与预定扭矩给定值的乘积。15.一种风力发电机组的限功率控制装置，其特征在于，所述限功率控制装置包括：调节控制方式确定模块，当风力...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖硕文，王峰，
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