一种自适应空气密度变化的风电发电机组控制方法
【技术领域】
[0001] 在本发明涉及一种自适应风力发电机组所在环境空气密度变化的最佳控制方法。
【背景技术】
[0002] 风能的大小主要由风速和空气密度决定，但是目前风力发电机组在设计阶段都是 按照标准空气密度来计算最优控制曲线，因此其控制主要针对风速的变化，而未考虑到空 气密度的变化。一旦所设计的机型应用在非标准空气密度下，机组实际运行时将会偏离最 优控制曲线，无法获得最佳发电效率。
[0003] 由于地理条件及环境的影响，不同风电场的空气密度各不相同。虽然有些风场会 在并网调试时按照风机实际运行情况及所测环境数据，对最优控制曲线进行细微调整，但 即使同一个风电场，空气密度也会由于昼夜、季度等因素引起的温度变化而产生较大变化， 进而影响到风电机组的功率控制及电能输出，无法实现最佳运行。
【发明内容】
[0004] 为解决上述问题，本发明提供一种自适应空气密度变化的风电发电机组控制方 法，能够根据空气密度的变化，对发电机的转矩进行实时修正，动态实时获得最大的发电效 率输出，提高风力发电机组对不同地区不同环境的适应性。
[0005] 为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案： 一种自适应空气密度变化的风电发电机组控制方法，包括如下步骤： (1) 通过风场地区的海拔高度、风机轮毂高度和实测的机舱外环境温度t，计算出风电 机组轮毂中心高度处的实际空气密度I3 ; (2) 通过实际空气密度P，计算出相对于标准空气密度的转矩修正系数K ; (3) 对实际发电机控制转矩T进行修正，计算公式为T = KX Γ0 ,其中Tcj为设计时的 标准发电机控制转矩，通过对实际电机控制转矩T的修正从而影响到风轮转速，使机组在 不同的空气密度的情况下能够始终维持在最佳叶尖速比运行，实现最大风能捕获，达到最 大功率输出。
[0006] 所述步骤(一）中实际空气密度P的计算方法为： 根据等温气压方程及环境温度t与空气密度P的对应关系，再结合 大气压强与海拔高度h的对应关系，得出实际空气密度P的计算公式：
【主权项】
1. 一种自适应空气密度变化的风电发电机组控制方法，其特征在于，包括如下步骤： (1) 通过风场地区的海拔高度、风机轮毂高度和实测的机舱外环境温度t，计算出风电 机组轮毂中心高度处的实际空气密度P ; (2) 通过实际空气密度P，计算出相对于标准空气密度的转矩修正系数K ; (3) 对实际发电机控制转矩T进行修正，计算公式为T = KX F0 ,其中&为设计时的 标准发电机控制转矩，通过对实际电机控制转矩T的修正从而影响到风轮转速，使机组在 不同的空气密度的情况下能够始终维持在最佳叶尖速比运行，实现最大风能捕获，达到最 大功率输出。
2. 如权利要求1所述的一种自适应空气密度变化的风电发电机组控制方法，其特征在 于，所述步骤(一）中实际空气密度P的计算方法为： 根据等温气压方程及环境温度t与空气密度P的对应关系，再结合 大气压强与海拔高度h的对应关系，得出实际空气密度的计算公式：
，其中海拔高度h为风 场地区的海拔高度和风机轮毂高度之和。
3. 如权利要求1所述的一种自适应空气密度变化的风电发电机组控制方法，其特征在 于，所述步骤(二）中实际发电机控制转矩T的修正系数K的计算方法为： 根据风能计算公式，发电机控制转矩
，其中P为机组发电 功率,P为空气密度,j为风轮扫风面积为风速,Cp为风能利用效率,η为机组的机 电效率，n为发电机组转速，在相同的风速V下，为保证同样的风力发电机组发电效率，则 Trrcj ，其中T为修定后的实际发电机控制转矩，F13为设计时的标准发电机控 制转矩为计算出的实际空气密度,Po为标准空气密度,可得出修正系数K = p/p〇,其 中，当环境温度t不在风力发电机组运行温度范围内时，修正系数K = 1。
【专利摘要】本发明涉及一种自适应风力发电机组所在环境空气密度变化的最佳控制方法。本发明包括以下步骤：通过风场地区的海拔高度、风机轮毂高度和实测的机舱外环境温度，计算出风电机组轮毂中心高度处的实际空气密度，并据此计算出相对于标准空气密度的转矩修正系数，对实际发电机控制转矩进行修正，从而影响到风轮转速，使机组在不同的空气密度的情况下能够始终维持在最佳叶尖速比运行，避免风机在非标准空气密度下运行会偏离最优控制曲线的问题，动态实时获得最大的发电效率输出，提高风力发电机组对不同地区不同环境的适应性。
【IPC分类】F03D7-00
【公开号】CN104747366
【申请号】CN201310725864
【发明人】楚峥, 王力雨, 王海刚, 李楠
【申请人】上海电气风电设备有限公司
【公开日】2015年7月1日
【申请日】2013年12月26日