一种用于风力发电机组的控制方法及系统与流程

本发明涉及风力发电，特别是涉及一种用于风力发电机组的控制方法及系统。

背景技术：

1、能源是社会经济和人类生活的主要物质基础，是社会发展的动力。然而，作为世界能源主要支柱的石油、煤炭、天然气等不可再生的能源的储量日趋减少，随着技术的发展，可再生能源的关注和利用程度日益增加，其中，风力发电是一种已经发展相对成熟的能源技术，随着风力发电机组规模的逐渐扩大和机组安全保护的日趋完善，风力发电机组的运行的发电性能，即，提高风力发电机的发电量和可利用率，受到了越来越多的重视。但是风力发电要求有较强的环境适应能力，因此如何充分利用风能，获取最大能源和经济效益，成为风力发电机组的主控系统必须面临的问题。

2、当前的风力发电机组都是提前设置好风力发电机的工作状态参数，但是在一些特殊的季风气候，风速是随时变化的，导致风力发电机叶片和风力发电机无法使风力发电机组维持在最佳的工作状态，也就无法输出最佳的发电功率，当风速较大，而风力发电机的转速较小时，会降低风力发电机组的发电效率，当风速较小，而风力发电机的转速较大时，则会降低风力发电机的使用寿命。

3、因此，如何提供一种可以对风力发电机组进行有效控制的方法及系统，是目前有待解决的技术问题。

技术实现思路

1、本发明实施例提供一种用于风力发电机组的控制方法及系统，用以解决现有技术中风力发电机组无法根据风速对风力发电机组的工作状态参数进行调节，无法保证风力发电机组的最佳发电效率和发电量，无法延长风力发电机使用寿命的技术问题。

2、为了实现上述目的，本发明提供了一种用于风力发电机组的控制方法，所述方法包括：

3、实时采集风力发电机组所处位置的风速信号；

4、根据所述风速信号与预设风速信号之间的关系判断所述风力发电机组的运行环境，

5、当所述风速信号小于或等于所述预设风速信号时，则判断所述风力发电机组处于低风速运行环境，并获取低风速运行环境下所述风力发电机组的第一发电功率；

6、当所述风速信号大于所述预设风速信号时，则判断所述风力发电机组处于高风速运行环境，并获取高风速运行环境下所述风力发电机组的第二发电功率；

7、根据所述风力发电机组的第一发电功率设定所述风力发电机组的第一控制指令，根据所述风力发电机组的第二发电功率设定所述风力发电机组的第二控制指令；

8、根据所述第一控制指令或所述第二控制指令对所述风力发电机组进行控制。

9、在其中一个实施例中，在根据所述风力发电机组的第一发电功率设定所述风力发电机组的第一控制指令之前，还包括：

10、根据所述第一发电功率与预设第一发电功率之间的关系判断是否需要设定所述风力发电机组的第一控制指令，

11、若所述第一发电功率大于或等于所述预设第一发电功率，则判断不需要设定所述风力发电机组的第一控制指令；

12、若所述第一发电功率小于所述预设第一发电功率，则根据所述风力发电机组的第一发电功率设定所述风力发电机组的第一控制指令。

13、在其中一个实施例中，在根据所述风力发电机组的第一发电功率设定所述风力发电机组的第一控制指令时，包括：

14、获取所述第一发电功率a和所述预设第一发电功率a；

15、根据所述第一发电功率a与所述预设第一发电功率a之间的发电功率差值a-a设定风力发电机的第一转速，

16、预设发电功率差值矩阵b，设定b(b1，b2，b3，b4)，其中，b1为第一预设发电功率差值，b2为第二预设发电功率差值，b3为第三预设发电功率差值，b4为第四预设发电功率差值，且b1＜b2＜b3＜b4；

17、预设风力发电机的第一转速矩阵c，设定c(c1，c2，c3，c4，c5)，其中，c1为第一预设第一转速，c2为第二预设第一转速，c3为第三预设第一转速，c4为第四预设第一转速，c5为第五预设第一转速，且c1＜c2＜c3＜c4＜c5；

18、根据所述发电功率差值a-a与各预设发电功率差值之间的关系设定所述风力发电机的第一转速：

19、当a-a＜b1时，选定所述第一预设第一转速c1作为所述风力发电机的第一转速；

20、当b1≤a-a＜b2时，选定所述第二预设第一转速c2作为所述风力发电机的第一转速；

21、当b2≤a-a＜b3时，选定所述第三预设第一转速c3作为所述风力发电机的第一转速；

22、当b3≤a-a＜b4时，选定所述第四预设第一转速c4作为所述风力发电机的第一转速；

23、当b4≤a-a时，选定所述第五预设第一转速c5作为所述风力发电机的第一转速。

24、在其中一个实施例中，在根据所述风力发电机组的第二发电功率设定所述风力发电机组的第二控制指令时，包括：

25、根据所述第二发电功率与预设第二发电功率之间的关系判断是否需要设定所述风力发电机组的第二控制指令，

26、若所述第二发电功率大于或等于所述预设第二发电功率，则判断不需要设定所述风力发电机组的第二控制指令；

27、若所述第二发电功率小于所述预设第二发电功率，则根据所述风速信号设定风力发电机的叶片长度。

28、在其中一个实施例中，在根据所述风速信号设定风力发电机的叶片长度时，包括：

29、获取所述风速信号d，根据所述风速信号d设定所述风力发电机的叶片长度，

30、预设风速信号矩阵e，设定e(e1，e2，e3，e4)，其中，e1为第一预设风速信号，e2为第二预设风速信号，e3为第三预设风速信号，e4为第四预设风速信号，且e1＜e2＜e3＜e4；

31、预设风力发电机的叶片长度矩阵f，设定f(f1，f2，f3，f4，f5)，其中，f1为第一预设叶片长度，f2为第二预设叶片长度，f3为第三预设叶片长度，f4为第四预设叶片长度，f5为第五预设叶片长度，且f1＜f2＜f3＜f4＜f5；

32、根据所述风速信号d与各预设风速信号之间的关系设定所述风力发电机的叶片长度：

33、当d＜e1时，选定所述第一预设叶片长度f1作为所述风力发电机的叶片长度；

34、当e1≤d＜e2时，选定所述第二预设叶片长度f2作为所述风力发电机的叶片长度；

35、当e2≤d＜e3时，选定所述第三预设叶片长度f3作为所述风力发电机的叶片长度；

36、当e3≤d＜e4时，选定所述第四预设叶片长度f4作为所述风力发电机的叶片长度；

37、当e4≤d时，选定所述第五预设叶片长度f5作为所述风力发电机的叶片长度。

38、在其中一个实施例中，在根据所述风速信号d设定风力发电机的叶片长度之后，还包括：

39、获取预设时间段内的平均风速j，根据所述平均风速j设定所述风力发电机的第二转速，

40、预设平均风速矩阵g，设定g(g1，g2，g3，g4)，其中，g1为第一预设平均风速，g2为第二预设平均风速，g3为第三预设平均风速，g4为第四预设平均风速，且g1＜g2＜g3＜g4；

41、预设风力发电机的第二转速矩阵k，设定k(k1，k2，k3，k4，k5)，其中，k1为第一预设第二转速，k2为第二预设第二转速，k3为第三预设第二转速，k4为第四预设第二转速，k5为第五预设第二转速，且k1＜k2＜k3＜k4＜k5；

42、根据所述平均风速j与各预设平均风速之间的关系设定所述风力发电机的第二转速：

43、当d＜g1时，选定所述第一预设第二转速k1作为所述风力发电机的第二转速；

44、当g1≤d＜g2时，选定所述第二预设第二转速k2作为所述风力发电机的第二转速；

45、当g2≤d＜g3时，选定所述第三预设第二转速k3作为所述风力发电机的第二转速；

46、当g3≤d＜g4时，选定所述第四预设第二转速k4作为所述风力发电机的第二转速；

47、当g4≤d时，选定所述第五预设第二转速k5作为所述风力发电机的第二转速。

48、在其中一个实施例中，在根据所述平均风速j设定所述风力发电机的第二转速之后，还包括：

49、获取所述风力发电机组的第三发电功率l，根据所述第三发电功率l与所述预设第二发电功率之间的关系判断是否需要对所述风力发电机的第二转速进行修正，

50、若所述第三发电功率l大于或等于所述预设第二发电功率，则判断不需要对所述风力发电机的第二转速进行修正；

51、若所述第三发电功率l小于所述预设第二发电功率，则判断需要对所述风力发电机的第二转速进行修正。

52、在其中一个实施例中，对所述风力发电机的第二转速进行修正时，包括：

53、预设第三发电功率矩阵m，设定m(m1，m2，m3，m4)，其中，m1为第一预设第三发电功率，m2为第二预设第三发电功率，m3为第三预设第三发电功率，m4为第四预设第三发电功率，且m1＜m2＜m3＜m4；

54、预设风力发电机的第二转速修正系数矩阵h，设定h(h1，h2，h3，h4，h5)，其中，h1为第一预设第二转速修正系数，h2为第二预设第二转速修正系数，h3为第三预设第二转速修正系数，h4为第四预设第二转速修正系数，h5为第五预设第二转速修正系数，且1.2＜h1＜h2＜h3＜h4＜h5＜1.4；

55、在将所述风力发电机的第二转速设定为第i预设第二转速ki时，i＝1，2，3，4，5，根据所述第三发电功率l与各预设第三发电功率之间的关系对所述风力发电机的第二转速进行修正：

56、当l＜m1时，选定所述第一预设第二转速修正系数h1对所述第i预设第二转速ki进行修正，修正后的风力发电机的第二转速为ki*h1；

57、当m1≤l＜m2时，选定所述第二预设第二转速修正系数h2对所述第i预设第二转速ki进行修正，修正后的风力发电机的第二转速为ki*h2；

58、当m2≤l＜m3时，选定所述第三预设第二转速修正系数h3对所述第i预设第二转速ki进行修正，修正后的风力发电机的第二转速为ki*h3；

59、当m3≤l＜m4时，选定所述第四预设第二转速修正系数h4对所述第i预设第二转速ki进行修正，修正后的风力发电机的第二转速为ki*h4；

60、当m4≤l时，选定所述第五预设第二转速修正系数h5对所述第i预设第二转速ki进行修正，修正后的风力发电机的第二转速为ki*h5。

61、在其中一个实施例中，在根据所述第三发电功率l与各预设第三发电功率之间的关系对所述风力发电机的第二转速进行修正之后，还包括：

62、获取所述风力发电机组的第四发电功率，根据所述第四发电功率与所述预设第二发电功率之间的关系判断是否需要发出警报，

63、若所述第四发电功率大于或等于所述预设第二发电功率，则判断不需要发出警报；

64、若所述第四发电功率小于所述预设第二发电功率，则判断需要发出警报，并生成报警信号。

65、为了实现上述目的，本发明提供了一种用于风力发电机组的控制系统，所述系统包括：

66、采集模块，用于实时采集风力发电机组所处位置的风速信号；

67、判断模块，用于根据所述风速信号与预设风速信号之间的关系判断所述风力发电机组的运行环境，

68、当所述风速信号小于或等于所述预设风速信号时，则判断所述风力发电机组处于低风速运行环境，并获取低风速运行环境下所述风力发电机组的第一发电功率；

69、当所述风速信号大于所述预设风速信号时，则判断所述风力发电机组处于高风速运行环境，并获取高风速运行环境下所述风力发电机组的第二发电功率；

70、设定模块，用于根据所述风力发电机组的第一发电功率设定所述风力发电机组的第一控制指令，根据所述风力发电机组的第二发电功率设定所述风力发电机组的第二控制指令；

71、控制模块，用于根据所述第一控制指令或所述第二控制指令对所述风力发电机组进行控制。

72、本发明提供了一种用于风力发电机组的控制方法及系统，相较现有技术，具有以下有益效果：

73、本发明涉及风力发电技术领域，公开了一种用于风力发电机组的控制方法及系统，包括实时采集风力发电机组所处位置的风速信号，根据风速信号与预设风速信号之间的关系判断风力发电机组的运行环境，当风速信号小于或等于预设风速信号时，判断风力发电机组处于低风速运行环境，获取第一发电功率，当风速信号大于预设风速信号时，判断风力发电机组处于高风速运行环境，并获取第二发电功率，根据第一发电功率设定风力发电机组的第一控制指令，根据第二发电功率设定风力发电机组的第二控制指令，根据第一控制指令或第二控制指令对风力发电机组进行控制。本发明可以使风力发电机组处于最佳的发电状态，有效地提高发电效率，提高风力发电机组的供电可靠性和风能的最大利用。