power-sonic蓄电池风力发电机组智能增功控制方案

针对低风速、山地环境、机位涣散、风速多湍流与风向存在极点改变等特色的风场设计智能增功计划，根据通用化平台技能、智能降载增功技能、定制化偏航技能等要害技能，提出了定制化智能增功操控处理计划，能够显着提高风力发电机组的发电功率，极大下降风力发电机组的运转载荷，大幅度提高风力发电机组的运转安稳性。

要害词:低风速发电;智能监控;智能增功

现在，针对低风速、山地环境、机位涣散、风速多湍流与风向存在极点改变等特色的风力发电场，其风况往往十分特别，风况的改变远超规范等级，部分天候的湍流强度到达规范值2倍以上，短时的风速骤变可达10m/s，风向骤变可达180°以上。关于杂乱地势低风速或极点改变风况的风电场，经过低风速发电战略、智能监控技能、定制化偏航技能等一系列技能手段，能够显着提高风力发电机组的发电功率，极大下降风力发电机组的运转载荷，大幅度提高风力发电机组的运转安稳性。

1. 低风速、杂乱地势的风电场的特色

关于典型的低风速、杂乱地势的风电场，风资源普遍具有以下特色:（1）均匀风速较低。（2）湍流强度较大。（3）风速、风向瞬时改变较大。（4）风切变与入流角较大。（5）简单发生部分小气候。

低风速、杂乱地势地区风电机组运转过程中简单出现以下问题:（1）功率曲线偏差大。（2）振荡问题突出。（3）超速停机和切入切出频繁等。根据低风速、杂乱地势风电场的上述特色，本计划供给定制化智能增功操控处理战略，该计划具有如下中心竞争力。

1. 定制化智能增功操控处理计划

2.1小风挂网

低风速风电场的均匀风速较低，因而提高低风速、超低风速段的风能捕获功能显得尤为要害。该技能将经过双馈变频器，量身定制低风并网切入战略及低风转速操控点，经过操控主流程的精细化设计，将切入风速下降至2．8m/s。当变频器切入后，在相对较低的转速下运转。以及较高风速段的恒速运转(转速上限1812rpm)。定制化处理计划根据变频器特性在低风速下安稳运转，最小发电风速为2m/s，为超低风速风场的特别风资源条件发明额外的发电收益，在有用下降切入次数的一起，大大提高发电时刻。

2.2自适应功率操控

超低风速风电场的均匀风速较低，因而完成风电机组变速运转，最大程度完成最佳风能利用系数曲线的跟踪操控显得尤为要害。变桨变速风机的切换点在额外风速点，在额外风速以下经过调理转矩追寻最优叶尖速比，完成风能最大捕获;在额外以上经过调理桨矩角来维持转速稳定。功率自适应操控技能主要包含两方面:动态最优转矩操控和最优桨距角操控，如表1所示。

最优桨距角βopt与机型及环境(风速、空气密度等)联系严密，一般关于高原机组简单发生失速现象，使机组运转功率曲线“右移”，此刻最优桨距角在风速处于［8，VRatedWindSpeed］区间可设置在+1゜左右。

综上，经过综合运用动态最优转矩操控技能(根据空气密度动态跟踪Kopt+最优转矩操控技能)和最优桨距角操控技能，年发电量提高2%～3%。由此完成了低风速和中等风速时最大功率输出。

2.3智能降载增功

智能降载增功是根据载荷操控算法来进行智能增容。可根据现场风资源的状况进行差异化转速转矩操控，在满足整机安全性及设计寿数的前提下自适应调整额外功率点，以完成在杂乱地区的发电量最大化。

例如2MW的风电机组，在湍流强度比较大的时分为按捺疲惫载荷，一般额外功率设置为2MW，转速－转矩操控回路处于正常模式。高风速段湍流强度较小的时分，疲惫载荷不占有主导因素，转速右移，转矩上移，操控回路由正常模式切换到超发模式。当风速改变较大时，再切换回来。智能增容战略可在充分保证机组安全的前提下，完成风能的最大捕获和收益的最大化，年发电量提高1．5%～2%。智能增容计划前后功率曲线比照如图5所示

针对杂乱地势风电场的不同风湍流、风剪切、风向改变及可能存在的电压跌落等各种环境差异，传统操控方法会导致机组发生毛病停机。为了处理风场的高湍流、极点风速风向改变以及电网电压反常等引起的不必要的毛病停机，然后削减毛病停机时刻，添加发电量。本计划可使杂乱地势风电场机组的功能得到充分发挥、最大极限发电，并且保证了机组的安全性。具体包含以下智能穿越战略。

(1)极点阵风穿越

当高风速下面临风速风向的急剧改变时，极点阵风穿越战略可依据转速与转速加速度的乘积设置阀值，在阀值超限时对变桨体系施加一个速率呼应阶跃信号，经过变桨体系的快速呼应为风机卸载，当阵风过后，变桨回到原有的操控环路上。

(2)高湍流穿越

当高风速下湍流强度急剧添加时，会引起转速的大幅波动，然后导致变频器进入高转速的自我维护区，发生毛病停机。本计划根据湍流实施监控功能与转速改变率，当极点湍流来临时，对风速转速设置点进行调整，然后维护机组在该工况下的继续发电运转。

(3)高偏航差错穿越

风向改变快引起机组较大的偏航差错，然后形成较大的电量丢失。偏航差错角度与发电量丢失呈cos2联系。风速越低时对偏航差错的影响越发显着。高偏航差错发生时，机组为卸载有时需停机维护，有时甚至直接会导致转速瞬间跌落到脱网转速。本计划经过在不同运转状态下设置不同的偏航呼应等级，设置风速以上且偏航差错超限时偏航体系快速呼应对风，一起变桨体系协同动作卸掉一部分负载，使风机在风向急剧改变状况下继续的发电运转。

(4)低电压穿越

这是一个普遍应用的技能，也是现在机组对变频器的硬性要求。本计划中的低穿战略与传统操控方法的差异在于低穿时主控体系、变频器和变桨体系协同动作，这能大大提高风机的耐受性。

智能穿越能够大幅下降风场的毛病停机时刻，提高机组的运转安稳性。

2.4定制化偏航

定制化偏航包含偏航对风、偏航解缆和侧风偏航90°，定制化偏航关于机组发电量提高作用十分显着，一起机组的安全性会大大提高。

(1)定制化偏航对风

由于风向仪装置在风轮后端，丈量的风向禁绝，存在静态差错(传感器丈量和装置差错等)和动态差错(叶轮后端测风影响)，为了精准对风，有两种计划:第一种，根据激光测风仪，可找出偏航的静态差错和动态差错，对其做差错补偿;第二种，根据偏航自寻优算法，使偏航差错尽可能小，对风更精准，机组出力功能更优，这种方式更加高效、性价比高。

(2)定制化偏航解缆

修改惯例解缆战略为:小风提前解缆、中等风速部分解缆、劲风不解缆。

(3)侧风偏航90°

劲风天气，变桨不履行顺桨命令，此刻风机超速，经过偏航90°对风到达空气动力制动的作用。

2.5自耗节电

一般来说，风机主控所有自耗电的功率大约55KW左右，现在2MW风机在夏日单台月自耗电估计在10000KWh左右，经过部件协同操控以及操控战略迭代优化来大大下降风机的自耗电。例如:机舱冷却体系能够看成是一个整体热交换体系，机舱冷却电扇和发电机冷却电扇、机舱操控柜能够协同操控，使冷却更加高效。还有便是冬季结冰停机，此刻我们能够让风轮空转，让齿轮箱油温维持在必定温度，能够大大下降其自耗电。

1. 定论

某低风速山地风场，年均匀风速5．01m/s，全场风电机组技改后至今运转无大毛病和长时刻停机，发电量提高作用如表3所示。

图6中30号风机为定制化智能增功操控计划试验机组，从图6中能够看出，定制化智能增功操控计划与惯例计划实时功率输出比照，两台机组风速都在2m/s～7m/s区间重复波动，智能增功计划机组实时功率显着高于惯例计划机组实时功率。

杂乱地势低风速风电场运转下的2MW机组经过进行软硬件更换和体系全面升级，在低风速天候下发电量体现优胜，在风向改变不大的状况下，能有用保持2．5m/s以上接连不间断发电，最小发电风速为2m/s，这将为杂乱地势低风速风电场的特别风资源条件发明额外的发电收益。