一種風(fēng)機有功功率管理控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及到兆瓦級變獎距風(fēng)力發(fā)電機在進行有功功率輸出的動態(tài)平穩(wěn)調(diào)節(jié)技 術(shù)領(lǐng)域，更具體地說設(shè)及一種風(fēng)機有功功率管理控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著風(fēng)電裝機容量的不斷增加，風(fēng)電在電力系統(tǒng)中的地位發(fā)生了轉(zhuǎn)變。風(fēng)電裝機 容量較小時，它的運行對系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響可W不予考慮；當(dāng)風(fēng)電裝機容量越來越大，在系 統(tǒng)中所占比例逐年增加時，電網(wǎng)對風(fēng)力發(fā)電在總電量的比重需要進行調(diào)配。要求各個風(fēng)力 發(fā)電場具備功率管理功能，風(fēng)電場接受電網(wǎng)的有功功率指令，分配下發(fā)給各個風(fēng)力發(fā)電機， 各個風(fēng)力發(fā)電機根據(jù)風(fēng)電場調(diào)度中屯、下發(fā)的功率管理指令，穩(wěn)定快速準(zhǔn)確的調(diào)節(jié)風(fēng)力發(fā)電 機有功功率輸出，進而保證了整個風(fēng)電場有功功率快速，準(zhǔn)確的響應(yīng)電網(wǎng)對發(fā)電場的要求。 [000引國家知識產(chǎn)權(quán)局于2012年08月Ol日，公開了一件公開號為CN102624023A，名稱 為"雙饋型機組風(fēng)電場的無功電壓控制系統(tǒng)"的發(fā)明專利，該發(fā)明專利包括：調(diào)度中屯、設(shè)備， 用于根據(jù)實時監(jiān)測獲得的風(fēng)電場的控制點電壓和有功功率，W及參考電壓，計算獲得所述 風(fēng)電場的無功功率給定值；風(fēng)電場功率管理模塊，用于在所述風(fēng)電場內(nèi)對所述無功功率給 定值進行分配；多個風(fēng)力發(fā)電機控制器，用于根據(jù)所述風(fēng)電場功率管理模塊所分配的雙饋 風(fēng)電機組的無功功率值，控制各自對應(yīng)的雙饋風(fēng)電機組進行無功補償。本發(fā)明提供的雙饋 型機組風(fēng)電場的無功電壓控制系統(tǒng)，可W充分發(fā)揮雙饋風(fēng)電機組的無功輸出能力，減小風(fēng) 電場無功補償設(shè)備的成本并且通過調(diào)度中屯、設(shè)備、風(fēng)電場功率管理模塊和多個風(fēng)力發(fā)電機 控制器的相互協(xié)調(diào)控制達(dá)到控制風(fēng)電場電壓的目的。
[0004] 現(xiàn)有技術(shù)中多采用調(diào)節(jié)扭矩的方式來實現(xiàn)功率輸出的調(diào)節(jié)。該方法雖然實現(xiàn)起來 簡單，但在風(fēng)況在中等W上時，降低扭矩增加了變獎系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)，并且增大了風(fēng)力發(fā)電機超 速停機的可能性。因為在風(fēng)況在中等W上的情況下，風(fēng)力發(fā)電機工作在額定轉(zhuǎn)速下，降低扭 矩的阻力，風(fēng)力發(fā)電機轉(zhuǎn)速受風(fēng)的影響增大，要控制好轉(zhuǎn)速，則變獎系統(tǒng)工作負(fù)擔(dān)加重，并 且在端流風(fēng)的影響下，風(fēng)力發(fā)電機超速停機的可能性也增加。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明提供了一種風(fēng)機有功功率管理控制方 法，本發(fā)明的目的旨在于提供一種風(fēng)力發(fā)電機有功功率的管理控制方法，使得風(fēng)力發(fā)電機 快速自動響應(yīng)，并且能夠精確穩(wěn)定的運行。
[0006] 為解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明是通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)的：
[0007] -種風(fēng)機有功功率管理控制方法，其特征在于：其步驟如下：
[0008]A、工作點的計算：當(dāng)風(fēng)力發(fā)電機組接收到風(fēng)電場系統(tǒng)發(fā)出的有功功率時，根據(jù)風(fēng) 力發(fā)電機接收到的有功功率值，并結(jié)合風(fēng)力發(fā)電機葉片翼型的最優(yōu)Cp曲線計算相應(yīng)的穩(wěn) 定工作點；根據(jù)穩(wěn)定工作點計算出相應(yīng)的設(shè)定目標(biāo)轉(zhuǎn)速值Vg和設(shè)定目標(biāo)轉(zhuǎn)矩值Mg;
[0009] B、根據(jù)A步驟中計算出相應(yīng)的設(shè)定目標(biāo)轉(zhuǎn)速值V目和設(shè)定目標(biāo)轉(zhuǎn)矩值M目后，對風(fēng) 力發(fā)電機進行調(diào)節(jié)；所述調(diào)節(jié)的方式分兩部分：設(shè)定轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)和設(shè)定轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)；
[0010] 設(shè)定轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)具體是指：設(shè)定一設(shè)定轉(zhuǎn)速Vs，在控制周期內(nèi)分別與風(fēng)力發(fā)電機的 實際轉(zhuǎn)速值％和設(shè)定目標(biāo)轉(zhuǎn)速值Vg相對比；
[0011] 當(dāng)設(shè)定目標(biāo)轉(zhuǎn)速值Vg與設(shè)定轉(zhuǎn)速值Vs的差的絕對值大于100,則判斷設(shè)定轉(zhuǎn)速值 ￥?與發(fā)電機的實際轉(zhuǎn)速值的差值；
[001引當(dāng)設(shè)定轉(zhuǎn)速值Vs與發(fā)電機的實際轉(zhuǎn)速值V^的差值滿足
t表示調(diào)節(jié)周期；
[0013] 則下一控制周期內(nèi)設(shè)定轉(zhuǎn)速值V'S改變，即
[0014] 當(dāng)
，則下一控制周期內(nèi)設(shè)定轉(zhuǎn)速值V'設(shè)不變，即V'設(shè)= V設(shè)；
[0015] 等待發(fā)電機實際轉(zhuǎn)速值^^上升或下降至V'《，然后繼續(xù)增加或減小設(shè)定轉(zhuǎn)速值V ?，直至設(shè)定轉(zhuǎn)速值Vs接近設(shè)定目標(biāo)轉(zhuǎn)速值Vg，即滿足：
[001 引 IV目-V設(shè)I《100;
[0017]當(dāng)IV設(shè)-V實I< 10;則下一控制周期內(nèi)設(shè)定轉(zhuǎn)速值V"設(shè)=V設(shè)±10;
[001引當(dāng)IV設(shè)-V實I> 10 ;則下一控制周期內(nèi)設(shè)定轉(zhuǎn)速值V"設(shè)=V設(shè)；
[0019] 等待發(fā)電機實際轉(zhuǎn)速值\^上升或下降至￥" @，然后繼續(xù)增加或減小設(shè)定轉(zhuǎn)速值￥ ?，直至設(shè)定轉(zhuǎn)速值￥?與設(shè)定目標(biāo)轉(zhuǎn)速值Vg相等，然后將發(fā)電機實際轉(zhuǎn)速值^^上升或下降 至V目；
[0020] 設(shè)定轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)具體是指：在每個控制周期內(nèi)W-個固定值Mg進行調(diào)節(jié)，直至發(fā)電
機實際轉(zhuǎn)矩值與設(shè)定目標(biāo)轉(zhuǎn)矩值Mg相等；所述固定值 ；:t表示調(diào)節(jié)周 期，表示發(fā)電機的額定轉(zhuǎn)矩。
[0021] 所述調(diào)節(jié)周期是若干控制周期的總和。
[0022] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所帶來的有益的技術(shù)效果表現(xiàn)在：
[0023] 1、根據(jù)不同工作狀態(tài)，調(diào)節(jié)風(fēng)機穩(wěn)態(tài)工作點方式不盡相同，必須結(jié)合考慮風(fēng)機的 平穩(wěn)運行，再確定調(diào)節(jié)設(shè)定轉(zhuǎn)速和設(shè)定轉(zhuǎn)矩的方式，再綜合考慮風(fēng)機變獎系統(tǒng)和變流器系 統(tǒng)的響應(yīng)能力，W平穩(wěn)且最優(yōu)的調(diào)節(jié)速率調(diào)節(jié)設(shè)定轉(zhuǎn)速值和設(shè)定轉(zhuǎn)矩值。變獎系統(tǒng)和變流 器系統(tǒng)的響應(yīng)速度差異較大，通過變獎系統(tǒng)來調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速響應(yīng)較慢，通過變流器調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速響 應(yīng)快，考慮風(fēng)機平穩(wěn)運行，因此先調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速不調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)矩，將實際轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)到目標(biāo)設(shè)定轉(zhuǎn)速， 再調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)矩，運樣實際轉(zhuǎn)速不會有較大的波動。
[0024] 2、目前已應(yīng)用與多個1. 5麗雙饋型風(fēng)力發(fā)電機組的風(fēng)力發(fā)電場，當(dāng)風(fēng)機收到風(fēng)電 場調(diào)度下發(fā)的有功功率設(shè)定值時，快速調(diào)節(jié)風(fēng)機工作點。在最大調(diào)節(jié)差值情況下，從接受到 功率管理指令到平穩(wěn)運行在新的穩(wěn)態(tài)工作點，所用調(diào)節(jié)周期時間在30秒W內(nèi)。正常運行 時，平均調(diào)節(jié)時間在10秒W內(nèi)，響應(yīng)速度快；第一是因為W不斷改變設(shè)定轉(zhuǎn)速的方式進行 調(diào)節(jié)，減少了超調(diào)；第二是因為先調(diào)轉(zhuǎn)速，再調(diào)轉(zhuǎn)矩，保證了運行平穩(wěn)；因此減少了到達(dá)穩(wěn) 態(tài)運行工作點的時間；由于在一開始計算時，其目標(biāo)值是根據(jù)最優(yōu)Cp曲線計算得來，因此 在調(diào)節(jié)到位后，風(fēng)機依然能夠保持最優(yōu)的工作效率，風(fēng)機運行在新的工作點時，和風(fēng)機正常 運行模式一樣，在到達(dá)穩(wěn)態(tài)工作點之后，風(fēng)機運行在最優(yōu)的工作狀態(tài)下，保持和風(fēng)機正常運 行相同的風(fēng)能利用能力。
【具體實施方式】
[0025] 實施例1
[0026] 作為本發(fā)明一較佳實施例，本實施例公開了：
[0027] -種風(fēng)機有功功率管理控制方法，其步驟如下：
[0028] A、工作點的計算：當(dāng)風(fēng)力發(fā)電機組接收到風(fēng)電場系統(tǒng)發(fā)出的有功功率時，根據(jù)風(fēng) 力發(fā)電機接收到的有功功率值需要升功率時，結(jié)合風(fēng)力發(fā)電機葉片翼型的最優(yōu)Cp曲線計 算相應(yīng)的穩(wěn)