[发明专利]风电机组的功率控制方法和设备

说明书

本发明提供一种风电机组的功率控制方法和设备，所述功率控制方法包括：根据历史风资源数据预测未来预定时间段内的风资源数据；根据风电机组的剩余设计寿命估计风电机组在未来预定时间段内允许消耗的最大设计寿命，其中，所述设计寿命是指风电机组在设计载荷下运行的时间；根据预测的风资源数据以及估计的最大设计寿命确定在未来预定时间段内各风速段的风电机组的最优输出功率；在未来预定时间段内按照确定的各风速段的风电机组的最优输出功率控制风电机组运行。根据本发明，通过预测风资源数据以及风电机组已消耗的设计寿命来确定各风速段的风电机组的最优输出功率，可在保证风电机组安全运行的同时尽可能地提高发电能力。

技术领域

本发明涉及风电机组的控制领域。更具体地讲，涉及一种风电机组的功率控制方法和设备。

背景技术

随着全球范围内能源危机形势愈发明显，开发可再生能源已成为世界各国能源发展战略的重大举措。风能因其在全球范围内蕴藏量巨大、可再生、分布广和无污染的特性，使风力发电成为研究较为广泛的一种可再生能源。

风电机组在设计阶段确定功率曲线时通常遵循在标准风参数下使其发电能力最优的原则。风电机组的时间运行过程中，一般都是按照在设计阶段确定的功率曲线进行功率控制，但实际风电场的风参数与标准风参数差异较大，因此，现有的功率控制方法并不能同时兼顾机组运行的安全性和经济性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种风电机组的功率控制方法和设备，以解决现有的功率控制方法并不能同时兼顾机组运行的安全性和经济性的问题。

本发明的一方面提供一种风电机组的功率控制方法，所述功率控制方法包括：根据历史风资源数据预测未来预定时间段内的风资源数据；根据风电机组的剩余设计寿命估计风电机组在未来预定时间段内允许消耗的最大设计寿命，其中，所述设计寿命是指风电机组在设计载荷下运行的时间；根据预测的风资源数据以及估计的最大设计寿命确定在未来预定时间段内各风速段的风电机组的最优输出功率；在未来预定时间段内按照确定的各风速段的风电机组的最优输出功率来控制风电机组运行。

可选地，根据风电机组的剩余设计寿命估计风电机组在未来预定时间段内允许消耗的最大设计寿命的步骤包括：根据风电机组的实际已使用的时间和额定设计寿命确定风电机组的剩余使用时间，将未来预定时间段的时间长度与风电机组的剩余使用时间的比例与风电机组的剩余设计寿命的乘积作为风电机组在未来预定时间段内允许消耗的最大设计寿命。

可选地，在根据风电机组的剩余设计寿命估计风电机组在未来预定时间段内允许消耗的最大设计寿命步骤之前，还包括：根据历史风资源数据和历史运行数据对风电机组进行疲劳载荷仿真，得到风电机组的预定义的各个关键部件的等效疲劳载荷；根据各个关键部件的等效疲劳载荷以及各个关键部件的设计疲劳载荷得到各个关键部件已消耗的设计寿命；根据各个关键部件已消耗的设计寿命来确定风电机组已消耗的寿命；根据额定设计寿命和风电机组已消耗的设计寿命确定风电机组的剩余设计寿命。

可选地，风资源数据包括风速，或者，风资源数据包括风速和以下至少一项：湍流强度、风剪切、风向、入流倾角、风频分布和空气密度；和/或，历史运行数据包括以下至少一项：故障数据、启停机发生次数和空转状态的持续时间。

可选地，根据预测的风资源数据以及估计的最大设计寿命确定在未来预定时间段内各风速段的风电机组的最优输出功率的步骤包括：设置风电机组在各风速段的设定输出功率的初始值；载荷计算步骤：根据预测的风资源数据以及风资源数据中的风速所在的风速段的设定输出功率，确定风电机组在未来预定时间段的等效载荷；根据等效载荷估计风电机组在未来预定时间段内的设计寿命；确定估计的设计寿命与所述最大设计寿命之间的差值的绝对值是否小于预定值；当所述绝对值小于预定值时，将各风速段当前的设定输出功率作为各风速段的风电机组的最优输出功率，当所述绝对值不小于所述预定值时，更新设定输出功率，返回载荷计算步骤。