一种多叶轮风电系统使用的启动和停机方法与流程

1.本发明属于风力发电技术领域，涉及一种应用在多叶轮风力发电系统上的启动和停机方法。


背景技术：

2.现代风能科技的不断发展，机组大型化（即单机容量增加）是解决机组开发成本问题最有效的途径，而海上风电项目的不断开展使得机组大型化成为了必然的发展趋势。随着机组的容量的增加，传统的单叶轮风电机组的升级遇到的挑战也越来越严峻，载荷的急剧增加，超长、超重叶片和超大扭矩给机组中的各个部件（如变桨执行机构，支撑结构等等）的设计、生产制造和安装等等带来了很多难题。
3.多叶轮风力发电系统是将多行风力发电单元安装在同一个支撑结构中实现风能到电能转换的系统。多叶轮风力发电系统相比于传统单叶轮风电机组，无需使用超长、超重的叶片，也避免了传动系中超大扭矩的出现，为海上风电机组大型化，降低机组开发成本提供了另一种可行的途径。
4.多叶轮风力发电系统拥有多行风力发电单元并行发电的特点，如果与单叶轮机组启动或停机的方案一致，即所有叶轮单元同时进行启动或停机动作，则可能会造成设计载荷过大的问题，增加支撑结构与基础等部件的成本，进而降低了多叶轮风力发电系统的经济性优势。因此，需要开发出一套适用于多叶轮风力发电系统特点的启动和停机方案。
5.cn 205533018 u，cn 107407259 a，cn 102322399 a，cn 102305186 a，cn 102269113 a，cn 102269111 a，cn 102305171 a，cn 102305172 a和cn 102305185 a都提出了多叶轮风力发电机的形式。cn 210049986 u提出了一种多叶轮结构来实现多级风能利用。cn 108368821 a，cn 110691905 a，cn 109219701 a和cn 107429661 a中都提出了风力发电站包括成行列布置的多个风轮机系统。这些发明中都没有对多叶轮风力发电系统的启动和停机方式进行说明。


技术实现要素：

6.针对多叶轮风力发电系统在启动和停机时传统方案带来的载荷大的问题，本发明提供了一种启动和停机方法。
7.适用于多叶轮风力发电系统的一种启动和停机方法的技术方案是：将多叶轮风力发电系统的风力发电单元划分为多个小组，每个小组中可以包含一个或者多个风力发电单元。在系统启动或停机时，所有小组按照顺序依次完成启动或停机动作。
8.在控制装置激活启动或停机指令后，从第二个小组开始，风力发电单元启动或停机的触发条件为顺序靠前的一个小组中的风力发电单元已经进入了启动或停机过程，并且桨距角或者叶轮转速达到了一定阈值。如果是第一个小组中的风力发电单元，则直接进入启动或这停机过程。在系统启动时，如果任意一个小组的一个或多个风力发电单元由于特殊原因（如出现故障）无法启动，则之后的小组可以跳过对这些风力发电单元状态的判断，
直接进入启动过程。在控制装置下发生停机指令时，如果任意一个小组的一个或多个风力发电单元由于特殊原因（如出现故障）已经处于停机状态，则之后的小组可以跳过对这些风力发电单元状态的判断，直接进入停机过程。
9.风力发电单元设置有卸荷回路。当安全装置激活系统停机指令后，风力发电单元在不受控制装置控制后的一段时间内可以保持运行状态，所在小组的停机条件满足后，风力发电单元进入停机过程。
10.本发明的有益效果是：本发明为多叶轮风力发电系统的启动和停机提供了一种可行的方法。这种方法可以有效的降低系统启动和停机时的载荷，减少支撑结构等部件的成本，保障了系统的经济性。
附图说明
11.现在按照附图以举例的方式描述具体的实施方案，其中：图1是控制装置指令下的多叶轮系统启动或停机流程图；图2是安全装置指令下的多叶轮系统停机流程图。
12.图中，1-控制装置指令，2-风力发电单元组别判断，3-执行启动或停机指令，4-风力发电单元状态判断，5-全局风力发电单元状态判断，6-指令执行结束，7-安全装置指令，8-卸荷回路。
具体实施方式
13.附图是用于说明本发明的特征，并非旨在展示任何实际结构或反映各种部件的尺寸，相对比例等等细节信息。为了更清楚的展示本发明的原理，并且为了避免不必要的细节使本发明的原理变得模糊，各图中示例已经经过简化处理。这些图示对于相关领域（风力发电）的技术人员在理解本发明时不会带来不便。
14.本发明采用的具体实施方案是：将多叶轮风力发电系统的风力发电单元划分为多个小组，每个小组中可以包含一个或者多个风力发电单元。在系统启动或停机时，所有小组按照顺序依次完成启动或停机动作。
15.如图1所示的流程图，在多叶轮风力发电系统正常运行时，控制装置发出系统启动或停机的指令（1），接着对风力发电单元的组别进行判断（2），如果风力发电单元属于第一组，则直接执行启动或停机的指令（3）。如果风力发电单元不属于第一组，则执行局部风力发电单元状态判断（4），判断靠前的一个小组中的风力发电单元是否已经进入了启动或停机过程，并且桨距角或者叶轮转速是否达到了一定阈值。如果条件都满足，则执行启动或停机的指令（3），否则将保持原始的状态不变。
16.在系统启动时，如果任意一个小组的一个或多个风力发电单元由于特殊原因（如出现故障）无法启动，则之后的小组可以跳过局部风力发电单元状态判断（4），则直接执行启动的指令（3）。在控制装置下发生停机指令（1）时，如果任意一个小组的一个或多个风力发电单元由于特殊原因（如出现故障）已经处于停机状态，则之后的小组可以跳过局部风力发电单元状态判断（4），则直接执行停机的指令（3）。
17.如图2所示的流程图，当安全装置激活系统停机指令（7）后，风力发电单元利用卸荷回路（8），使得风力发电单元在不受控制装置控制后的一段时间内可以保持运行状态，延
缓进入停机过程（3）。在所在小组的风力发电单元状态判断（4）满足后，风力发电单元进入停机过程（3）。


技术特征：
1.将多叶轮风力发电系统的风力发电单元划分为多个小组，每个小组中可以包含一个风力发电单元，也可以包含多个风力发电单元，在系统启动或停机时，所有小组按照顺序依次完成启动或停机动作。2.根据权利要求1中的描述，在控制装置激活启动或停机指令后，从第二个小组开始，风力发电单元启动或停机的触发条件为顺序靠前的小组中的风力发电单元已经进入了启动或停机过程，并且桨距角或者叶轮转速达到了一定阈值，如果是第一个小组中的风力发电单元，则直接进入启动或这停机过程。3.根据权利要求2中的描述，在系统启动时，如果任意一个小组的一个或多个风力发电单元由于特殊原因（如出现故障）无法启动，则之后的小组可以跳过对这些风力发电单元状态的判断，直接进入启动过程，在系统停机时，如果任意一个小组的一个或多个风力发电单元由于特殊原因（如出现故障）已经处于停机状态，则之后的小组可以跳过对这些风力发电单元状态的判断，直接进入停机过程。4.根据权利要求1中的描述，风力发电单元设置有卸荷回路，当安全装置激活系统停机指令后，风力发电单元在不受控制装置控制后的一段时间内可以保持运行发电状态，在所在小组的停机条件满足后，风力发电单元进入停机过程。

技术总结
本发明公开了一种适用于多叶轮风电系统的启动和停机方法。多叶轮风力发电系统是将多行风力发电单元安装在同一个支撑结构中实现风能到电能转换的系统。风力发电单元被划分为多个小组，在系统启动或停机时，所有小组按照控制装置的指令依次完成启动或停机动作。当安全装置发出指令，系统进入非受控停机后，风力发电单元利用卸荷回路在一段时间内可以保持运行发电状态，实现延迟停机的效果。这种依次启动和停机的方法可以降低多叶轮系统的设计载荷，有效的控制系统成本。有效的控制系统成本。有效的控制系统成本。


技术研发人员：崔逸南 崔新维
受保护的技术使用者：北京三力新能科技有限公司
技术研发日：2020.10.12
技术公布日：2022/4/12