海上漂浮式双风轮风力发电机组的控制方法、系统及装置制造方法及图纸

本公开提出一种海上漂浮式双风轮风力发电机组的控制方法、系统及装置，涉及海上风力发电技术领域。该方法包括：获取所述风力发电机组中风机的输出功率以及所述风机的额定功率；将所述输出功率与所述风机的额定功率进行比较,以确定所述输出功率与所述风机的额定功率间的关系；根据所述关系及所述风力发电机组中的各个飞轮储能装置的位置，对每个所述飞轮储能装置的工作状态进行控制。由此，根可以根据需要，调整部分飞轮储能装置的工作状态，无需调整全部即可满足要求，也提高了利用率，同时，还可以平滑风机的输出功率，从而提高了风力发电机组的稳定性和可靠性。力发电机组的稳定性和可靠性。力发电机组的稳定性和可靠性。

【技术实现步骤摘要】
海上漂浮式双风轮风力发电机组的控制方法、系统及装置


[0001]本公开涉及海上风力发电
，具体涉及一种海上漂浮式双风轮风力发电机组的控制方法、系统及装置。

技术介绍

[0002]近年来，由于传统化石能源大量消耗造成区域性雾霾以及全球变暖等重大环境问题，大力发展清洁的可再生能源，比如风能、光能等可再生能源，已成为全球的共识。风能作为可再生新能源，由于其具备来源广、储量大以及无污染等优点正日益受到人们的关注。电能作为能源的特殊载体具有清洁、高效环境友好等特点，因此大力发展新能源发电意义重大。
[0003]随着人类对海上风资源认识的加深和风能开发技术的进步，风资源的开发出现了从近浅海向深远海发展的趋势，其中，海上漂浮式双风轮风机是深海风能开发的重要方向。
[0004]通常，海上漂浮式双风轮风机会受到来流风速、海水波浪等影响，从而可能会影响到海上漂浮式双风轮风机的性能。由此，如何对海上漂浮式双风轮风力发电机组进行控制，以提高期性能，成为当前亟待解决的问题。

技术实现思路

[0005]本公开旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
[0006]本公开第一方面实施例提出了一种海上漂浮式双风轮风力发电机组的控制方法，包括：
[0007]获取所述风力发电机组中风机的输出功率以及所述风机的额定功率；
[0008]将所述输出功率与所述风机的额定功率进行比较,以确定所述输出功率与所述风机的额定功率间的关系；
[0009]根据所述关系及所述风力发电机组中的各个飞轮储能装置的位置，对每个所述飞轮储能装置的工作状态进行控制。
[0010]可选的，所述根据所述关系及所述风力发电机组中的各个飞轮储能装置的位置，对每个所述飞轮储能装置的工作状态进行控制，包括：
[0011]在所述输出功率大于所述风机的额定功率的情况下，根据所述各个飞轮储能装置的位置，确定每个飞轮储能装置对应的目标转速；
[0012]根据每个所述飞轮储能装置对应的目标转速，对每个所述飞轮储能装置进行控制。
[0013]可选的，所述根据所述关系及所述风力发电机组中的各个飞轮储能装置的位置，对每个所述飞轮储能装置的工作状态进行控制，还包括：
[0014]在所述输出功率小于或等于所述风机的额定功率的情况下，在任一飞轮储能装置与漂浮式双风轮轴向同向的情况下，确定所述任一轮储能装置处于工作状态；
[0015]确定所述任一飞轮储能装置的目标转速。
[0016]可选的，所述根据所述关系及所述风力发电机组中的各个飞轮储能装置的位置，对每个所述飞轮储能装置的工作状态进行控制，包括：
[0017]确定每个所述飞轮储能装置与漂浮式双风轮轴向的夹角角度；
[0018]根据每个所述夹角角度，确定所述每个飞轮储能装置对应的目标转速。
[0019]可选的，还包括：
[0020]获取当前的来流风速；
[0021]确定所述飞轮储能装置额定转速下对应的第一风速；
[0022]在所述来流风速小于所述第一风速的情况下，根据所述风力发电机组中的各个飞轮储能装置的位置，确定所述每个飞轮储能装置对应的目标转速。
[0023]可选的，所述飞轮储能装置的动量矩H
M
＝J
M
*(ω+θ)；所述漂浮式双风轮风机的动量矩H
G
＝(J
G
—J
M
)*θ；
[0024]来流风速对机组的倾覆力矩M
风
，满足以下条件：
[0025][0026]水面波浪对机组的倾覆力矩M
浪
，满足以下条件：
[0027][0028]其中：H
M
——飞轮储能装置的动量矩；
[0029]H
G
——风机的动量矩；
[0030]J
M
——飞轮储能装置转动惯量；
[0031]J
G
——风机的转动惯量；
[0032]ω——飞轮储能装置转子角速度；
[0033]θ——塔筒轴线与水面法线的夹角；
[0034]l——风机顶部与水面之间的距离；
[0035]r——风机浸水底面外缘到风机重心与水面垂线之间的距离；
[0036]A——风机迎风面的面积；
[0037]S——风机湿表面；
[0038]C——风阻系数；
[0039]ρ——空气密度；
[0040]v——来流风速；
[0041]ΔP——波浪压力；
[0042]n——S的单位外法线矢量；
[0043]r——波浪压力作用点相对于风机坐标系的位置向量。
[0044]可选的，所述飞轮储能装置的目标转速，满足以下关系：
[0045][0046]本公开第二方面实施例提出了一种海上漂浮式双风轮风力发电机组系统，包括：
[0047]漂浮式双风轮风机、漂浮式风机变流器、升压变压器、飞轮储能装置、飞轮储能变
流器以及控制器；
[0048]其中，所述漂浮式双风轮风机的发电机定子绕组与所述漂浮式风机变流器相连，所述漂浮式风机变流器与所述升压变压器的一端连接，所述升压变压器的另一端与电网相连；
[0049]所述飞轮储能装置与所述飞轮储能变流器连接，所述飞轮储能变流器与所述漂浮式风机变流器的连接；
[0050]所述控制器，用于对所述飞轮储能装置的工作状态进行控制。
[0051]可选的，还包括风速风向仪；
[0052]其中，所述风速风向仪安装于所述漂浮式双风轮风机的机舱顶部，用于实时检测漂浮式双风轮风机环境风速和方向，所述风速风向仪的电源由控制器提供，所述风速风向仪的输出信号通过电缆发送给控制器。
[0053]本公开第三方面实施例提出了一种海上漂浮式双风轮风力发电机组的控制装置，包括：
[0054]获取模块，用于获取所述风力发电机组中风机输出的功率以及所述风机的额定功率；
[0055]确定模块，用于将所述输出功率与所述风机的额定功率进行比较,以确定所述输出功率与所述风机的额定功率的关系；
[0056]控制模块，用于根据所述关系及所述风力发电机组中的各个飞轮储能装置的位置，对每个所述飞轮储能装置的工作状态进行控制。
[0057]可选的，所述控制模块，具体用于：
[0058]在所述输出功率大于所述风机的额定功率的情况下，根据所述各个飞轮储能装置的位置，确定每个飞轮储能装置对应的目标转速；
[0059]根据每个所述飞轮储能装置对应的目标转速，对每个所述飞轮储能装置进行控制。
[0060]可选的，所述控制模块，还具体用于：
[0061]在所述输出功率小于或等于所述风机的额定功率的情况下，在任一飞轮储能装置与漂浮式双风轮轴向同向的情况下，确定所述任一轮储能装置处于工作状态；
[0062]确定所述任一飞轮储能装置的目标转速。
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种海上漂浮式双风轮风力发电机组的控制方法，包括：获取所述风力发电机组中风机的输出功率以及所述风机的额定功率；将所述输出功率与所述风机的额定功率进行比较,以确定所述输出功率与所述风机的额定功率间的关系；根据所述关系及所述风力发电机组中的各个飞轮储能装置的位置，对每个所述飞轮储能装置的工作状态进行控制。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述关系及所述风力发电机组中的各个飞轮储能装置的位置，对每个所述飞轮储能装置的工作状态进行控制，包括：在所述输出功率大于所述风机的额定功率的情况下，根据所述各个飞轮储能装置的位置，确定每个飞轮储能装置对应的目标转速；根据每个所述飞轮储能装置对应的目标转速，对每个所述飞轮储能装置进行控制。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述关系及所述风力发电机组中的各个飞轮储能装置的位置，对每个所述飞轮储能装置的工作状态进行控制，还包括：在所述输出功率小于或等于所述风机的额定功率的情况下，在任一飞轮储能装置与漂浮式双风轮轴向同向的情况下，确定所述任一轮储能装置处于工作状态；确定所述任一飞轮储能装置的目标转速。4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述关系及所述风力发电机组中的各个飞轮储能装置的位置，对每个所述飞轮储能装置的工作状态进行控制，包括：确定每个所述飞轮储能装置与漂浮式双风轮轴向的夹角角度；根据每个所述夹角角度，确定所述每个飞轮储能装置对应的目标转速。5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：获取当前的来流风速；确定所述飞轮储能装置额定转速下对应的第一风速；在所述来流风速小于所述第一风速的情况下，根据所述风力发电机组中的各个飞轮储能装置的位置，确定所述每个飞轮储能装置对应的目标转速。6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述飞轮储能装置的动量矩H
M
＝J
M
*(ω+θ)；所述漂浮式双风轮风机的动量矩H
G
＝(J
G
—J
M
)*θ；来流风速对机组的倾覆力矩M
风
，满足以下条件：水面波浪对机组的倾覆力矩M
浪
，满足以下条件：其中：H
M
——飞轮储能装置的动量矩；H
G
——风机的动量矩；J
M
——飞轮储能装置转动惯量；J
G
——风机的转动惯量；ω——飞轮储能装置转子角速度；
θ——塔筒轴线与水面法线的夹角；l——风机顶部与水面之间的距离；r——风机浸水底面外缘到风机重心与水面垂线之间的距离；A——风机迎风面的面积；S——风机湿表面；C——风阻系数；ρ——空气密度；v——来流风速；ΔP——波浪压力；n——S的单位外法线矢量；r——波浪压力作用点相对于风机坐标系的位置向量。7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述飞轮储能装置的目标转速，满足以下关系：8.一种海上漂浮式双风轮风力发电机组系统，包括：漂浮式双风轮风机、漂浮式风机变流器、升压变压器、飞轮储能装置、飞轮储能变流器以及控制器；其中，所述漂浮式双风轮风机的发电机定子绕组与所述漂浮式风机变流器相连，所述漂浮式风机变流器与所述升压变压器的一端连接，所述升压变压器的另一端与电网相连；所述飞轮储能装置与所述飞轮储能变流器连接，所述飞轮储能变流器与所述漂浮式风机变流器的连接；所述控制器，...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭小江，付明志，李春华，李铮，秦猛，
申请(专利权)人：华能海上风电科学技术研究有限公司，
类型：发明
国别省市：