[发明专利]一种多模式风力机功率控制系统

说明书

本发明公开了一种多模式风力机功率控制系统，包括控制系统、检测系统和执行系统三大系统，其中控制系统为包含控制算法的单片机装置，通过通信线路向执行系统下达动作指令；执行系统包括叶片转向器、调速器和储能装置，本发明控制系统适应于风电的多场景应用，相较于单独采用最大风能跟踪控制的控制系统能够从源头上控制风力机并网时的输出功率，使其与电网调度计划相匹配，降低了电网调度部门的调控难度，有利于电网运行的稳定性。

技术领域

本发明公开的一种多模式风力机功率控制系统，属于新能源开发与利用技术领域。

背景技术

现有技术中，风力机均采用最大风能跟踪控制的基本方法对风能实现最大效率的捕获。但就目前而言风能自身存在波动性大、预测精度低等缺陷，若长期采用该方法对风机输出功率进行控制将导致电网无法消纳风力机输出功率的波动，产生以下几方面的不良影响：

(1)对电能质量的影响

受限于风电机组固有的特性，出现“塔影效应”或者多台机组欠/过载而退出运行的工况时，都会引起电压波动和闪变的问题。

(2)对系统稳定的影响

当电网电压下降时，风电场对无功的需求攀升，若此时并网点无功调节的能力差，无功补偿的容量不足，则可能加大电压的降幅，严重时将导致故障的发生，进而引起系统崩溃。随着渗透率逐渐增大，由短时间内的大幅波动引起的风电输出功率的骤变，也可能对电压造成冲击，影响系统的稳定性。

(3)对调峰调频的影响

由于风电自身存在波动性大、预测精度低等缺陷，其静态出力特性与常规电源大相径庭，风电并网给电力系统正常的调峰调频带来巨大的影响，随着风电装机容量的不断增大，电力系统用于调峰调频的备用容量比例下降，其影响将更甚。

(4)对系统调度的影响

风电的预测精度低、误差范围大一直是阻碍风电快速发展的瓶颈，在这种现状下使得考虑风电的电力系统调度变得相对困难，频繁地修改调度计划也增大了操作上的不便和错误出现的可能性。并且由于风电难以与火电等其它常规电源进行优化组合，也给电力系统调度的经济性打了很大的折扣。

目前，消除风电波动性和随机性所带来的影响均是在风力机之后，并网点之前加入储能来弥补风电的间歇性和波动性，改善风电输出功率的可控性，增强稳定性，并改善电能质量及优化系统运行的经济性。但储能的容量配置有限，只能小幅度降低风电输出功率的波动，对于长时间或大幅度的风电波动不能起到实质性效果，可以说效果微乎其微。因此，从源头入手，不再采用最大风能跟踪控制，进而研制一套适应多场景拥有多模式的风力机功率控制系统已刻不容缓。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了多模式风力机功率控制系统以解决上述现有技术中存在的上述技术问题和缺陷，实现了风力机功率控制的平稳性、精确性和安全性。

具体来说，本发明采用以下技术方案：

一种多模式风力机功率控制系统，包括控制系统、检测系统和执行系统三大系统，其中控制系统为包含控制算法的单片机装置，通过通信线路向执行系统下达动作指令；执行系统包括叶片转向器、调速器和储能装置；其中，叶片转向器和调速器分别通过第一线路和第二线路与控制系统连接以进行其两者间的信号传输；检测系统和储能装置则分别通过第三线路和与第四线路与控制系统连接以进行其两者间的信号传输。

作为本发明的一个方面，叶片转向器与叶片的旋转轴直接相连，控制系统通过叶片转向器调节风力机的叶片的迎风角以改变迎风面积，最终达到调节风机输出功率的目的；调速器为小型电动机，其与风力机通过主轴进行齿轮连接，通过加减输出功率改变风力机转速，控制系统通过调速器调节风力机的转速以改变风能利用系数，最终达到调节风机输出功率的目的；