[发明专利]大容量变速风力发电机组提升发电量的控制方法与系统

权利要求书

1.一种大容量变速风力发电机组提升发电量的控制方法，其特征在于，基于以下公式：

风力发电机组在额定风速以下时的最优转速由最优叶尖速比λ_opt和风速v决定，如式(1)所示：

式中，ω表示发电机转速，G代表齿轮箱传动比，R代表叶轮半径；

基于上述公式，该方法是以前3分钟的历史平均风速作为下一个周期风速的预测，代入式(1)中将计算得到的转速值作为发电机转速的最小限值ω_Min，更新式(1)为：

即使下一时刻的实际风速低于前3分钟的历史平均风速在后续的几个周期中也会波动回升，故将发电机转速限制在ω_Min，待后续周期风速回升时，被限制了转速的风力发电机组将更快地跟踪到最优转速；当然，若风速持续长时间下降，前3分钟的历史平均风速会相较实际风速下降更晚，风力发电机组也会更晚地跟踪到最优转速，这就牺牲了风力发电机组对渐弱风速的跟踪性能，此过程也会损失一部分发电量；但当风速回升时，风力发电机组由于转速下降慢，能够从更高的转速值上升到最优转速，这就提升了对渐强风速的跟踪性能；由于低风速时段蕴含的风能远小于等时长的高风速时段，因此在风工况总体的上升和下降的变化是平均的前提下，提升收益的部分显然比牺牲收益的部分大；

另外，为了能够灵活调整对转速的限制程度，引入调节环节η，更新式(2)为：

式中，调节环节为关于前3分钟的历史平均风速的函数，根据不同风速段，通过调节环节η的不同设置，能够调整对发电机转速限制的程度，以获取最佳收益。

2.根据权利要求1所述的一种大容量变速风力发电机组提升发电量的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)读取传感器风速信息

风力发电机组进入正常发电模式后，开始从激光雷达式测风传感器和超声波传感器收集风速历史信息，直至收集满3分钟的历史风速信息；

2)计算最小转速限值

根据3分钟历史风速信息求出前3分钟的历史平均风速按式(3)计算出最小转速限值ω_Min；

3)对计算得到的最小转速限值ω_Min做限幅处理

若计算出的最小转速限值ω_Min小于风力发电机组的并网转速时，将输出限幅为并网转速；若计算出的最小转速限值ω_Min大于风力发电机组的额定转速时，将输出限幅为额定转速；

4)修改实际最小转速限制参数

若风力发电机组的桨叶开始收桨偏离最优桨距角，则不执行修改实际最小转速限制参数；若风力发电机组开桨到最优桨距角，并持续两分钟维持在最优桨距角时，则执行修改实际最小转速限制参数，具体是用限幅后的最小转速限值ω_Min去修改实际最小转速限制参数。

3.根据权利要求2所述的一种大容量变速风力发电机组提升发电量的控制方法，其特征在于，在步骤1)中，采用低通滤波器对风速信息进行滤波。

4.一种大容量变速风力发电机组提升发电量的控制系统，其特征在于，包括：

传感器风速信息读取模块，用于收集风速历史信息；

最小转速限值计算模块，用于计算出最小转速限值；

限幅处理模块，用于对计算得到的最小转速限值做限幅处理；

修改模块，用于修改实际最小转速限制参数。

5.根据权利要求4所述的一种大容量变速风力发电机组提升发电量的控制系统，其特征在于，所述传感器风速信息读取模块是在风力发电机组进入正常发电模式后，开始从激光雷达式测风传感器和超声波传感器收集风速历史信息，直至收集满3分钟的历史风速信息，其中，采用低通滤波器对风速信息进行滤波。