[发明专利]基于风速预测的风力发电机再切入控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种台风条件下，基于风速预测的风力发电机组的再切入控制方法。

背景技术

风电场多处于山野，运行环境恶劣，检修维护费用高昂。特别是海上风电、山区风电机组，一旦出现故障，检修维护极其困难。统计表明，陆上风电场的运行维护费用占到风力发电机组发电收入的10%左右，而海上风电场的运行维护费用占到风力发电机组发电收入的30%左右。

风力发电机的轴承、齿轮等机械运转部件因承受较大的机械载荷，故障率较高。台风等极端天气条件下，风力发电机将承受显著高于正常运行条件下的机械载荷，故障概率显著升高。元件故障时，因故障停机会降低风力发电机组的可用率，影响并网发电。据统计，陆上发电机的可用率一般在95%至99%之间；海上风电场因经常遭遇台风侵袭，且检修维护还需要视海况择期出海，可用率显著低于陆上风机，有的风电场可用率甚至仅在60%至70%之间。因此，降低风电机组的故障率，对于提高风电场的经济效益具有重要的实际价值。

风力发电机运行过程中，可能导致元件故障的风险因素纷繁多样。台风条件下，风力发电机在紧急停车切出和风速减小再启动的过程中，除静止载荷、随机载荷、正常运行的稳态载荷和周期性载荷外，还需承受由刹车产生的瞬时载荷和台风作用的冲击性载荷，极易诱发浆距调节等系统的故障，严重影响风力发电机的安全稳定运行。

为了保护风力发电机，避免在强风条件下承受超设计值的风载荷，风力发电机在检测到风速大于切出风速（一般为25m/s）时，会顺浆刹车停机。需要指出的是，切出风速是根据风力发电机设计确定的固定数值，当风速在切出风速左右波动时，风力发电机将会频繁启动，可能会明显提高风力发电机的故障概率。为了避免风力发电机在强风条件下频繁启停造成损害，近年来，不少风力发电机厂家开始引入风力发电机的再切入风速，即在风力发电机遭遇强风切出之后，设置一个低于切出风速的值作为再切入风速，只有在当前风速低于再切入风速时，才重新启动风力发电机，通过在切出和再切入风速之间的死区设置，避免风力发电机在强风条件下频繁启停。需要指出的是，强风条件下，风速变化率明显大于正常情况。若再切入风速设置较高，则不会对减少强风条件下的切出次数有明显影响，而再切入风速设置得太低，又可能对风力发电出力产生明显影响。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对上述现有技术中，风力发电机在台风条件下可能反复切出、再切入、再切出，易导致元件故障、影响风力发电机可用性的问题，提供一种基于风速预测的风力发电机再切入控制方法，采用基于超短期风速预测的方法，在风力发电机的控制系统中增加超短期风速预测功能，在风力发电机切出后进行超短期风速预测执行再切入控制，特别适合于频遭台风侵袭的沿海和海上风力发电机。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种基于风速预测的风力发电机再切入控制方法，该方法步骤如下：

步骤A：当风速超过风力发电机设定的切出风速，风力发电机切出、顺浆停机时，进入步骤B；

步骤B：风速测量步骤，以检测当前风速；

步骤C：判断该当前风速是否小于风力发电机设定的再切入风速，如果该当前风速大于或等于该再切入风速，则转入步骤B重新测量当前风速，如果小于，则进入步骤D；

步骤D：进行未来2小时短期风速预测；

步骤E：判断未来2小时的预测风速是否小于上述切出风速，如果大于或等于，则不启动该风力发电机，转入步骤B的风速测量步骤；如果小于，则进入步骤F；

步骤F：启动该风力发电机并网发电。

本发明在原有风力发电机控制系统基础上增加强风条件下的未来2小时短期风速预测。其中，上述提及的风速预测，现有技术中已有基于神经网络、支持向量机、灰色系统等大量成熟方法，而依此设计的风速预测模块亦为现有技术，在此不再赘述，凡依现有技术能够进行本发明中的未来2小时的短期风速的预测方法，于本发明中皆能适用。如此，本发明在风力发电机遭遇强风切出以后，能利用风力发电机轮毂高度的测风数据进行未来2小时短期风速预测。

需要说明的是，本领域技术人员或者会进行未来30分钟的短期风速预测，事实上，只要是在30-120min时间段内的任一时间的风速预测模块皆能适用于本方法。