风力发电机组叶片桨距角自寻优的方法及其装置制造方法及图纸

本公开提供了一种风力发电机组叶片桨距角自寻优的方法及其装置。所述方法包括：获取风力发电机组的运行状态数据；基于获取的运行状态数据来确定风力发电机组是否处于过渡段；当确定风力发电机组处于所述过渡段时，通过改变风力发电机组的叶片桨距角并基于基准功率曲线来确定风力发电机组处于所述过渡段时的最优桨距角，其中，所述过渡段为风力发电机组的发电机转速达到最大转速时输出功率未达到额定功率的时段。本公开通过确定风力发电机组处于过渡段时的最优桨距角来有效地提高风力发电机组的发电量。

The method and device of self optimizing blade pitch angle of wind turbine

【技术实现步骤摘要】
风力发电机组叶片桨距角自寻优的方法及其装置
本专利技术涉及风力发电
，更具体地讲，涉及一种风力发电机组叶片桨距角自寻优的方法及其装置。
技术介绍
风力发电机组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组对风能的吸收，进而影响风力发电机组的整体出力情况。现代大型风力发电机组一般使用变转速、变桨控制的风力发电机，在风力发电机组满发之前将叶片桨距角保持不变，即固定在设计的最优桨距角(即最小桨距角)，风力发电机通过扭矩控制来控制叶轮转速，使叶片工作在最优的叶尖速比上，从而实现叶片的风能吸收系数(Cp)最大。在风力发电机组达到满发(即额定功率)前，可以将风力发电机组的运行划分为3个区段，即最小转速段、最大风能捕获段以及过渡段。在最小转速段时，风力发电机组以并网后运行的最小转速(一般高于风力发电机组的并网转速)运行，该最小转速为风力发电机组运行在小风速段时的叶轮转速，该叶轮转速作为设定转速，由PI控制器进行控制，以确保风力发电机组在小风段时的转速稳定。随着风速的增加，风力发电机组将运行在最大风能捕获段，通过控制发电机电磁扭矩来与作用在叶片上的气动扭矩(也即叶片吸收的风能)进行适配，并且控制叶片的旋转速度，使得叶片一直工作在最优叶尖速比，也使得叶片的Cp最大。然而，风力发电机组运行在过渡段(一般地，将叶轮转速达到设计最大转速，同时输出功率尚未达到额定功率称之为过渡段)时，由于叶轮转速已经达到最大，随着风速的增加，叶尖速比将显著降低，叶片的Cp也随之降低。同时，根据目前的控制策略设计，风力发电机组在满发前叶片桨距角固定不变，因此，当风力发电机组处于过渡段时，固定的桨距角下的叶片Cp并非最优。
技术实现思路
本专利技术的示例性实施例提供了一风力发电机组叶片桨距角自寻优的方法及其装置，至少解决上述技术问题和上文未提及的其它技术问题，并且提供下述的有益效果。本专利技术的一方面在于提供一种风力发电机组叶片桨距角自寻优的方法，所述方法可以包括：获取风力发电机组的运行状态数据；基于获取的运行状态数据来确定风力发电机组是否处于过渡段；当确定风力发电机组处于所述过渡段时，通过改变风力发电机组的叶片桨距角并基于基准功率曲线来确定风力发电机组处于所述过渡段时的最优桨距角，其中，所述过渡段为风力发电机组的发电机转速达到最大转速时输出功率未达到额定功率的时段。风力发电机组的运行状态数据可以包括发电机转速和输出功率，其中，当满足以下条件时，可以确定风力发电机组处于所述过渡段：获取的发电机转速大于或等于风力发电机组发电机的最大转速与预设的转速系数之积，获取的输出功率小于风力发电机组的额定功率与预设的功率裕度之和，并且风力发电机组处于发电状态，同时处于非限电状态。通过改变风力发电机组的叶片桨距角并基于基准功率曲线来确定风力发电机组处于所述过渡段时的最优桨距角可以包括：设置改变叶片桨距角的预设步长、变桨最小桨距角和变桨最大桨距角；按照所述预设步长将叶片桨距角从所述变桨最小桨距角开始逐步改变为所述变桨最大桨距角；在每次改变叶片桨距角时，风力发电机组以当前改变的叶片桨距角运行预定时间段。通过改变风力发电机组的叶片桨距角并基于基准功率曲线来确定风力发电机组处于所述过渡段时的最优桨距角的步骤还可以包括：计算每个预定时间段内的差值百分比；从计算出的每个预定时间段的差值百分比中选取最小差值百分比；将最小差值百分比下的叶片桨距角确定为风力发电机组处于所述过渡段时的最优桨距角。计算每个预定时间段内的差值百分比的步骤可以包括：在每次改变叶片桨距角的预定时间段内，获取风力发电机组在每个预定时间段内的运行环境数据；基于获取的运行环境数据来获得与所述基准功率曲线具有相同空气密度的实际功率曲线；基于获取的实际功率曲线和所述基准功率曲线，分别计算每个预定时间段的输出功率值和基准功率值；根据每个预定时间段的输出功率值和基准功率值来分别计算每个预定时间段的差值百分比。风力发电机组的运行环境数据可以包括风速和空气密度，其中，基于获取的运行环境数据来获得与所述基准功率曲线具有相同空气密度的实际功率曲线的步骤可以包括使用获取的空气密度，将获取的每个预定时间段的风速分别转化为所述基准功率曲线下的风速。本专利技术的另一方面在于提供一种风力发电机组叶片桨距角自寻优的装置，所述装置可以包括数据获取模块和桨距角自寻优模块，其中，数据获取模可以用于获取风力发电机组的运行状态数据。桨距角自寻优模块可以用于基于获取的运行状态数据来确定风力发电机组是否处于过渡段，当确定风力发电机组处于所述过渡段时，通过改变风力发电机组的叶片桨距角并基于基准功率曲线来确定风力发电机组处于所述过渡段时的最优桨距角，其中，所述过渡段为风力发电机组的发电机转速达到最大转速时输出功率未达到额定功率的时段。风力发电机组的运行状态数据可以包括发电机转速和输出功率，其中，当满足以下条件时，桨距角自寻优模块可以确定风力发电机组处于所述过渡段：获取的发电机转速大于或等于风力发电机组发电机的最大转速与预设的转速系数之积，获取的输出功率小于风力发电机组的额定功率与预设的功率裕度之和，并且风力发电机组处于发电状态，同时处于非限电状态。桨距角自寻优模块还可以设置改变叶片桨距角的预设步长、变桨最小桨距角和变桨最大桨距角，按照所述预设步长将叶片桨距角从所述变桨最小桨距角开始逐步改变为所述变桨最大桨距角，在每次改变叶片桨距角时，风力发电机组以当前改变的叶片桨距角运行预定时间段。在每次改变叶片桨距角的预定时间段内，数据获取模块可以获取风力发电机组在每个预定时间段内的运行环境数据，其中，风力发电机组的运行环境数据可以包括风速和空气密度。桨距角自寻优模块还可以基于获取的运行环境数据来获得与所述基准功率曲线具有相同空气密度的实际功率曲线，其中，桨距角自寻优模块可以使用获取的空气密度，将获取的每个预定时间段的风速分别转化为所述基准功率曲线下的风速。桨距角自寻优模块还可以基于获取的实际功率曲线和所述基准功率曲线，分别计算每个预定时间段的输出功率值和基准功率值，并且根据每个预定时间段的输出功率值和基准功率值来分别计算每个预定时间段的差值百分比。桨距角自寻优模块还可以从计算出的每个预定时间段的差值百分比中选取最小差值百分比，并且将最小差值百分比下的叶片桨距角确定为风力发电机组处于所述过渡段时的最优桨距角。本专利技术的一方面在于提供一种计算机可读存储介质，存储有程序，其特征在于，所述程序可包括用于执行以上所述的风力发电机组叶片桨距角自寻优的方法的指令。本专利技术的一方面在于提供一种计算机，包括存储有计算机程序的可读介质，其特征在于，所述计算机程序包括用于执行以上所述的风力发电机组叶片桨距角自寻优的方法的指令。基于以上描述的风力发电机组叶片桨距角自寻优的方法及其装置，能够确定风力发电机组是否处于过渡段，并且通过叶片桨距角自寻优的过程更加快速地找到过渡段时的最优桨距角以确保叶片的风能吸收系数最大。此外，本公开的方法具有易实施、效率高、适应性好的特点。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种风力发电机组叶片桨距角自寻优的方法，所述方法包括：/n获取风力发电机组的运行状态数据；/n基于获取的运行状态数据来确定风力发电机组是否处于过渡段；/n当确定风力发电机组处于所述过渡段时，通过改变风力发电机组的叶片桨距角并基于基准功率曲线来确定风力发电机组处于所述过渡段时的最优桨距角，/n其中，所述过渡段为风力发电机组的发电机转速达到最大转速时输出功率未达到额定功率的时段。/n

【技术特征摘要】
1.一种风力发电机组叶片桨距角自寻优的方法，所述方法包括：
获取风力发电机组的运行状态数据；
基于获取的运行状态数据来确定风力发电机组是否处于过渡段；
当确定风力发电机组处于所述过渡段时，通过改变风力发电机组的叶片桨距角并基于基准功率曲线来确定风力发电机组处于所述过渡段时的最优桨距角，
其中，所述过渡段为风力发电机组的发电机转速达到最大转速时输出功率未达到额定功率的时段。


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发电机转速和输出功率，
其中，当满足以下条件时，确定风力发电机组处于所述过渡段：获取的发电机转速大于或等于风力发电机组发电机的最大转速与预设的转速系数之积，获取的输出功率小于风力发电机组的额定功率与预设的功率裕度之和，并且风力发电机组处于发电状态，同时处于非限电状态。


3.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的叶片桨距角并基于基准功率曲线来确定风力发电机组处于所述过渡段时的最优桨距角的步骤包括：
设置改变叶片桨距角的预设步长、变桨最小桨距角和变桨最大桨距角；
按照所述预设步长将叶片桨距角从所述变桨最小桨距角开始逐步改变至所述变桨最大桨距角；
在每次改变叶片桨距角时，风力发电机组以当前改变的叶片桨距角运行预定时间段。


4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，通过改变风力发电机组的叶片桨距角并基于基准功率曲线来确定风力发电机组处于所述过渡段时的最优桨距角的步骤还包括：
计算每个预定时间段内的差值百分比；
从计算出的每个预定时间段的差值百分比中选取最小差值百分比；
将最小差值百分比下的叶片桨距角确定为风力发电机组处于所述过渡段时的最优桨距角。


5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，计算每个预定时间段内的差值百分比的步骤包括：
在每次改变叶片桨距角的预定时间段内，获取风力发电机组在每个预定时间段内的运行环境数据；
基于获取的运行环境数据来获得与所述基准功率曲线具有相同空气密度的实际功率曲线；
基于获取的实际功率曲线和所述基准功率曲线，分别计算每个预定时间段的输出功率值和基准功率值；
根据每个预定时间段的输出功率值和基准功率值来分别计算每个预定时间段的差值百分比。


6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，风力发电机组的运行环境数据包括风速和空气密度，
其中，基于获取的运行环境数据来获得与所述基准功率曲线具有相同空气密度的实际功率曲线的步骤包括：
使用获取的空气密度，将获取的每个预定时间段的风速分别转化为所述基准功率曲线下的风速。


7.一种风力发电机组叶片桨距角自寻优的装置，所...

【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