[发明专利]用于风力发电机组的功率曲线优化装置和方法

说明书

本发明提供了一种用于风力发电机组的功率曲线优化装置和方法。所述装置包括：参数确定单元，被配置为确定所述风力发电机组的当前功率曲线优化目标值、当前优化切入风速以及当前优化切出风速；补充工况确定单元，被配置为基于所述功率曲线优化目标值、所述优化切入风速以及所述优化切出风速，确定所述风力发电机组的补充工况；载荷评估单元，被配置为基于确定的补充工况执行载荷评估，并确定载荷评估结果是否满足风力发电机组的设计载荷要求；结果输出单元，被配置为当载荷评估结果满足风力发电机组的设计载荷要求时，在所述优化切入风速以及所述优化切出风速之间的风速段内基于所述功率曲线优化目标值提升所述风力发电机组的实际输出功率。

技术领域

本申请总体涉及风电领域，更具体地讲，涉及一种用于风力发电机组的功率曲线优化装置和方法。

背景技术

为了让风力发电机组的发电性能最优，同时具有较强的现场适应能力，目前针对风力发电机组的开发呈现平台化，同一机组平台硬件搭配上不仅包含不同的塔架、叶片配置等，有时候还会配置功率柔性可调的发电机，这些差异化的设计最终目的是追求度电成本的最低，为此需要最大限度的提高发电性能，其中就包括优化切出风速、额定转速、额定功率、最优桨距角、对风偏差等方法。然而，这些方法都是基于标准功率曲线形态的逼近或者修正的方法，在额定风速之前将风能利用率最大化，在额定风速之后通过变桨控制保持额定功率不变，而并没有改变标准功率曲线的形态。

此外，在现有技术中进一步提出了暴风切出的方案，该方案是一种改变功率曲线形态的功率优化方法，但该方法是在大于切出风速的一定风速范围内限功率运行，保证运行载荷不超过设计载荷，从而有效的利用大风期间进行发电，同时能提高机组可利用率。然而，该方案并未对切出风速以内的功率曲线的形态进行改变，也即，该方案并未改变小于切出风速的风速范围内的功率曲线。

发明内容

为了解决现有技术中的上述问题，本申请提供了一种基于载荷约束的功率曲线优化方法，该方法能够基于载荷约束的边界，在额定风速点到切出风速点区间内寻找一段合适的区间改变功率曲线形态，并在该区间内将额定功率提高，从而实现风能利用率最大化。

根据本发明的示例性实施例，提供一种用于风力发电机组的功率曲线优化装置，其特征在于，所述装置包括：参数确定单元，被配置为确定所述风力发电机组的当前功率曲线优化目标值、当前优化切入风速以及当前优化切出风速，其中，所述优化切入风速大于所述风力发电机组的额定风速，所述优化切出风速小于所述风力发电机组的切出风速；补充工况确定单元，被配置为基于所述功率曲线优化目标值、所述优化切入风速以及所述优化切出风速，确定所述风力发电机组的补充工况；载荷评估单元，被配置为基于确定的补充工况执行载荷评估，并确定载荷评估结果是否满足所述风力发电机组的设计载荷要求；结果输出单元，被配置为当载荷评估结果满足所述风力发电机组的设计载荷要求时，在所述优化切入风速以及所述优化切出风速之间的风速段内基于所述功率曲线优化目标值提升所述风力发电机组的实际输出功率。

可选地，当载荷评估结果不满足所述风力发电机组的设计载荷要求时，参数确定单元可调整与该载荷评估结果对应的功率曲线优化目标值、优化切入风速以及优化切出风速中的至少一个，并将经过调整的功率曲线优化目标值、优化切入风速以及优化切出风速确定为当前功率曲线优化目标值、当前优化切入风速以及当前优化切出风速。

可选地，载荷评估可包括：针对所述风力发电机组关键位置的极限载荷和疲劳载荷的评估。

可选地，针对所述风力发电机组关键位置的极限载荷和疲劳载荷可包括以下至少一项：叶根的极限载荷和疲劳载荷、轮毂处的极限载荷和疲劳载荷、偏航处的极限载荷和疲劳载荷、塔架截面的极限载荷和疲劳载荷、以及叶片截面的极限载荷和疲劳载荷。

可选地，参数确定单元可基于所述风力发电机组的额定风速来确定优化切入风速的初始值，基于风力发电机组的切出风速来确定优化切出风速的初始值，并且基于优化切入风速的初始值、优化切出风速的初始值以及所述风力发电机组的目标年发电量来确定功率曲线优化目标值的初始值。