[发明专利]风电场变桨用超级电容寿命估算方法及其系统和风电机组

说明书

本发明公开了一种风电场变桨用超级电容寿命估算方法及其系统和风电机组，属于风电机组领域，包括：首先采集风电场某机组电容柜充电电压值U和全年温度数据值T_t，并统计出各个温度时刻T超级电容的实际运行时长t_actual,T；运用寿命换算方式，将一年内各温度时刻T超级电容的实际运行时长t_actual,T换算为某特定温度T_specific下超级电容的换算运行时长t_specific,T，对其求和，计算得出超级电容的估算寿命L。本发明的超级电容寿命估算方法考虑到了全国各风电场地处环境的差异，以及各台机组实际使用情况不同对超级电容使用寿命的影响。这对风电场各台机组超级电容定期维护与更换起到了重要的指导作用。

技术领域

本发明涉及风电机组领域，特别是涉及一种风电场变桨用超级电容寿命估算方法及其系统和风电机组。

背景技术

超级电容因具有充电速度快、循环使用寿命长、放电能力强等优点，近些年来逐步投入风电场用于风电机组变桨后备电源。影响超级电容使用寿命的主要因素为充电电压和使用环境温度，考虑到我国地域辽阔，各区域环境差异大，且各台机组变桨柜充电系统超级电容老化程度不同、充电设计电路老化差异等因素导致充电电压值存在一定偏差，故无法制定一个统一的变桨用超级电容使用寿命年限值。NB/T 31149-2018《风力发电机组变桨系统用超级电容器技术规范》尚未规定超级电容的更换周期，故在实际使用过程中当超级电容无法满足顺桨要求时才采取更换措施，这容易导致突发的安全事故。如何根据各风电场各机组的实际运行情况计算出超级电容的估算寿命值，对超级电容的定期维护和更换起到十分重要的参考作用。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种可以计算出超级电容的估算寿命值、可以对超级电容的定期维护和更换起到指导作用的风电场变桨用超级电容寿命估算方法及其系统和风电机组。

为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案如下：

一方面，本发明提供一种风电场变桨用超级电容寿命估算方法，包括如下步骤：

1)首先采集风电场某机组电容柜充电电压值U和全年温度数据值T_t，并统计出各个温度时刻T超级电容的实际运行时长t_actual,T；所述温度时刻T是指同一温度数据值下所对应的时间集合，即某一温度时刻T的实际运行时长t_actual,T为同一温度数据值下所对应的所有时间时长之和。

2)随后利用寿命估算公式计算出电容柜恒定充电电压值下各个温度时刻T超级电容的估算运行寿命L_estimate,T：

式(1)中，U、T分别表示变桨电容柜的充电电压值和温度值；MSL(U_x,T_x)表示电压为U_x温度为T_x时的超级电容估算寿命，由于同一变桨电容柜充电电压值U_x固定不变，超级电容估算寿命只与柜内温度变化有关，因此可简化表述为L_estimate,T；MSL(U₀,T₀)表示电压为U₀温度为T₀时的超级电容估算寿命；n为电压的幂律指数；E_a为典型电化学电容器的活化能；K为玻尔兹曼常数；m为交叉耦合因子的增益；α为电压因数幂律指数；β为温度因数幂系数。

3)运用寿命换算方式，将一年内各温度时刻T超级电容的实际运行时长t_actual,T换算为某特定温度T_specific下超级电容的换算运行时长t_specific,T，其中，换算运行时长t_specific，T等于实际运行时长t_actual,T与寿命换算系数曲线K_T的乘积；