基于加速度趋势调节风电机组扇区工况的控制方法及系统

技术领域

本发明涉及风力发电机组扇区运行工况管理及叶片动作的控制技术，具体涉及一种基于加速度趋势调节风电机组扇区工况的控制方法及系统。

背景技术

风力发电机组扇区管理技术是指机组在某一风向角、在某一风速范围内(超过额定风速)，机组如按照正常运行模式运行，会承受较大的风机载荷，风机叶片、机舱等出现较大振动，造成机组损伤，此时需实施顺桨、停机的操作，如图1所示。该技术实际上是以牺牲发电量为代价确保障风力发电设备安全稳定。但是，随着我国风电竞价上网和平价上网时代的到来，风电扇区管理技术存在着不能实现对风力发电机组运行状态的精确控制、特别是对于某些风况较差机位的发电机组会频繁触发扇区管理停机，造成极大的发电损失。

发明内容

本发明要解决的技术问题：为了解决风电机组进入扇区工况直接顺桨、停机造成非必要发电损失的问题，提供一种基于加速度趋势调节风电机组扇区工况的控制方法及系统，本发明旨在使风力发电机组在进入扇区工况后在保障安全的情况下实现对对机组运行状态的精确控制，能够有效提升风能利用效率，避免某些风况较差机位的发电机组频繁触发扇区管理停机造成的发电损失，可适用于各类风力发电机组处于扇区工况下的运行状态优化。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种基于加速度趋势调节风电机组扇区工况的控制方法，包括在风力发电机组在进入扇区工况后，实时检测风力发电机组的加速度，并根据风力发电机组的加速度来控制风力发电机组的桨叶开度使得加速度、桨叶开度两者的变化趋势负相关。

可选地，所述根据风力发电机组的加速度来控制风力发电机组的桨叶开度的函数表达式为：

Y

上式中，Y

可选地，所述实时检测风力发电机组的加速度时，包括采用分别安装在风力发电机组的多个不同方向的加速度传感器分别实时检测风力发电机组的加速度，且选择各个加速度传感器输出的最大的加速度作为实时检测得到的风力发电机组的加速度。

可选地，所述分别安装在风力发电机组的多个不同方向的加速度传感器包括分别安装在风力发电机组的x、y轴方向的加速度传感器，所述x、y轴方向两者相互垂直，且针对t时刻的x轴方向的加速度传感器输出的加速度a

可选地，所述x、y轴方向构成的平面为水平面。

可选地，所述实时检测风力发电机组的加速度时，还包括实时检测风力发电机组所在风场的风速，并根据t时刻的风速v

可选地，所述预设的映射函数为风速-开度幅值控制参数的分段函数，不同范围的风速区间对应有一个开度幅值控制参数。

可选地，所述风力发电机组的加速度是指风力发电机组的机舱或塔筒的加速度。

此外，本发明还提供一种基于加速度趋势调节风电机组扇区工况的控制系统，包括相互连接的微处理器和存储器，所述微处理器被编程或配置以执行所述基于加速度趋势调节风电机组扇区工况的控制方法。

此外，本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有计算机程序，所述计算机程序用于被微处理器编程或配置以执行所述基于加速度趋势调节风电机组扇区工况的控制方法。

和现有技术相比，本发明主要具有下述优点：

1、本发明包括在风力发电机组在进入扇区工况后，实时检测风力发电机组的加速度，并根据风力发电机组的加速度来控制风力发电机组的桨叶开度使得加速度、桨叶开度两者的变化趋势负相关，相比于传统风力发电机组在进入扇区工况后直接停机造成发电损失的情况而言，本发明通过根据风力发电机组的加速度来控制风力发电机组的桨叶开度使得加速度、桨叶开度两者的变化趋势负相关，使风力发电机组在进入扇区工况后机组加速度变化趋势与叶片开度趋势呈反向状态，基于反向叶片开度调节可最大限度保障机组扇区工况下的运行安全，并能够使风力发电机组在进入扇区工况后在保障安全的情况下实现对对机组运行状态的精确控制，能够有效提升风能利用效率，避免某些风况较差机位的发电机组频繁触发扇区管理停机造成的发电损失，可适用于各类风力发电机组处于扇区工况下的运行状态优化。

2、本发明通过根据风力发电机组的加速度来控制风力发电机组的桨叶开度使得加速度、桨叶开度两者的变化趋势负相关，在机组处于扇区不稳定工况情况下，机组机舱及塔筒的加速度传感器测量的实时加速度数值参与风机运行状态控制，结合风速确定叶片开度幅值，使得机组在扇区工况下发电的同时又不会出现较大振动，实现了风电机组扇区工况下停机不发电保安全→扇区工况精细控制风电机组运行发电的转变，可适用于各类风力发电机组处于扇区工况下的运行状态优化。

附图说明

图1为现有技术风力机组进入扇区工况后的顺桨、停机示意图。

图2为本发明实施例方法的基本流程示意图。

图3为现有技术风力机组进入扇区工况后的控制原理示意图。

图4为本发明实施例中实测得到的加速度曲线。

图5为本发明实施例中实测得到的桨叶开度曲线。

具体实施方式

如图2所示，本实施例基于加速度趋势调节风电机组扇区工况的控制方法包括在风力发电机组在进入扇区工况后，实时检测风力发电机组的加速度，并根据风力发电机组的加速度来控制风力发电机组的桨叶开度使得加速度、桨叶开度两者的变化趋势负相关，从而能够使风力发电机组在进入扇区工况后在保障安全的情况下实现对对机组运行状态的精确控制，能够有效提升风能利用效率，避免某些风况较差机位的发电机组频繁触发扇区管理停机造成的发电损失，可适用于各类风力发电机组处于扇区工况下的运行状态优化。

为保障机组安全，本实施例中叶片开度调节曲线必须与a/t曲线趋势相反，即加速度a

Y

上式中，Y

本实施例中在风力发电机组在进入扇区工况后实时检测风力发电机组的加速度，具体是指采集机舱或塔筒的加速度传感器的实时数据a

作为一种优选的实施方式，本实施例中分别安装在风力发电机组的多个不同方向的加速度传感器包括分别安装在风力发电机组机舱或塔筒的x、y轴方向的加速度传感器，x、y轴方向两者相互垂直，且针对t时刻的x轴方向的加速度传感器输出的加速度a

当|a

当|a

本实施例中x、y轴方向构成的平面为水平面。

研究发现，开度幅值控制参数b与风速相关。因此，作为一种优选的实施方式，本实施例中实时检测风力发电机组的加速度时，还包括实时检测风力发电机组所在风场的风速，并根据t时刻的风速v

作为一种可选的实施方式，本实施例中预设的映射函数为风速-开度幅值控制参数的分段函数，不同范围的风速区间对应有一个开度幅值控制参数。例如风速v

本实施例中，实时检测风力发电机组的加速度如表1和图2所示，根据风力发电机组的加速度来控制风力发电机组的桨叶开度使得加速度、桨叶开度两者的变化趋势负相关时，风力发电机组的桨叶开度如表1和图3所示。

表1：加速度和桨叶开度的实测数据表。

由表1、图2和图3可知，加速度变化趋势与叶片开度趋势呈反向状态，即加速度变化反向调节叶片开度。而且，本实施例基于加速度趋势调节风电机组扇区工况的控制方法通过根据风力发电机组的加速度来控制风力发电机组的桨叶开度使得加速度、桨叶开度两者的变化趋势负相关，使风力发电机组在进入扇区工况后机组加速度变化趋势与叶片开度趋势呈反向状态，基于反向叶片开度调节可最大限度保障机组扇区工况下的运行安全，并能够使风力发电机组在进入扇区工况后在保障安全的情况下实现对对机组运行状态的精确控制，能够有效提升风能利用效率，避免某些风况较差机位的发电机组频繁触发扇区管理停机造成的发电损失，可适用于各类风力发电机组处于扇区工况下的运行状态优化。本实施例基于加速度趋势调节风电机组扇区工况的控制方法通过根据风力发电机组的加速度来控制风力发电机组的桨叶开度使得加速度、桨叶开度两者的变化趋势负相关，在机组处于扇区不稳定工况情况下，机组机舱及塔筒的加速度传感器测量的实时加速度数值参与风机运行状态控制，结合风速确定叶片开度幅值，使得机组在扇区工况下发电的同时又不会出现较大振动，实现了风电机组扇区工况下停机不发电保安全→扇区工况精细控制风电机组运行发电的转变，可适用于各类风力发电机组处于扇区工况下的运行状态优化。

此外，本实施例还提供一种基于加速度趋势调节风电机组扇区工况的控制系统，包括相互连接的微处理器和存储器，所述微处理器被编程或配置以执行所述基于加速度趋势调节风电机组扇区工况的控制方法。

此外，本实施例还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有计算机程序，所述计算机程序用于被微处理器编程或配置以执行所述基于加速度趋势调节风电机组扇区工况的控制方法。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可读存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。