确定风电机组弃风电量的装置的制作方法

本实用新型涉及风电机组技术领域，特别涉及一种确定风电机组弃风电量的装置。

背景技术：

近年来，我国风电新增装机容量迅猛发展，2016年全国新增风电装机2337万千瓦，累计装机容量达到1.69亿千瓦，继续排名世界第一。然而，尽管中国风电产业发展迅速，我国风电利用水平和发电能力却有很大提升空间，2017年全国风电平均利用小时数1742小时，全年弃风电量高达497亿千万时。如何解决风电并网消纳、提升风电场的发电量，已经越来越受到关注和研究。

目前风电行业通常采用弃风电量、等效利用小时数等指标进行风电场运行性能的总体分析评价。风电机组投入运行后，随着投运时间的推移，由于部件损伤、关键部件老化、温度过高或过低、塔架振动过大等原因，可能会导致风机能量捕获能力下降，风机的功率特性曲线发生偏移，风电机组的发电量也会减少，造成部分风电弃风电量。现有技术方案主要对风电场总体弃风电量，或者对电网调度限电、机组故障停机造成的弃风电量进行了研究，而对风电机组发电性能劣化但未造成停机的弃风电量未进行分类及统计计算，从而降低了风电场弃风电量因素的分类精确度，无法精确定位各种因素造成的弃风电量。

技术实现要素：

本实用新型实施例提供了一种确定风电机组弃风电量的装置，以解决现有技术中统计风电机组弃风电量时准确度低的技术问题。该装置包括：

数据获取设备，用于获取风电机组在发电性能劣化时段内的运行数据，其中，所述发电性能劣化时段是指所述风电机组在实际功率小于理论可发功率的运行时段中除了故障停机时段和电网因素限功率时段之外的时段；

理论发电量确定设备，用于基于所述运行数据确定所述风电机组在所述发电性能劣化时段内的理论发电量；

实际发电量确定设备，用于基于所述运行数据确定所述风电机组在所述发电性能劣化时段内的实际发电量；

弃风电量确定设备，用于确定所述理论发电量与所述实际发电量的差值，得到所述风电机组在所述发电性能劣化时段内的弃风电量。

在本实用新型实施例中，提出了一种确定风电机组在发电性能劣化时段内的弃风电量的装置，其中，该发电性能劣化时段是风电机组在实际功率小于理论可发功率的运行时段中除了故障停机时段和电网因素限功率时段之外的时段，即发电性能劣化时段是风电机组能量捕获能力开始下降但是未触发故障停机的时段。通过本申请可以确定出风电机组能量捕获能力开始下降但是未触发故障停机期间的弃风电量，使得在统计风电机组的弃风电量时，可以考虑由于风电机组发电性能劣化但未导致故障停机的弃风电量，进而有利于提高统计风电机组弃风电量的准确度。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型的限定。在附图中：

图1是本实用新型实施例提供的一种确定风电机组弃风电量的装置的结构框图；

图2是本实用新型实施例提供的一种功率特性曲线的示意图；

图3是本实用新型实施例提供的一种确定风电机组弃风电量的装置的结构示意图；

图4是本实用新型实施例提供的一种减法器的电路示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施方式和附图，对本实用新型做进一步详细说明。在此，本实用新型的示意性实施方式及其说明用于解释本实用新型，但并不作为对本实用新型的限定。

在本实用新型实施例中，提供了一种确定风电机组弃风电量的装置，如图1所示，该装置包括：

数据获取设备101，用于获取风电机组在发电性能劣化时段内的运行数据，其中，所述发电性能劣化时段是指所述风电机组在实际功率小于理论可发功率的运行时段中除了故障停机时段和电网因素限功率时段之外的时段；

理论发电量确定设备102，用于基于所述运行数据确定所述风电机组在所述发电性能劣化时段内的理论发电量；

实际发电量确定设备103，用于基于所述运行数据确定所述风电机组在所述发电性能劣化时段内的实际发电量；

弃风电量确定设备104，用于确定所述理论发电量与所述实际发电量的差值，得到所述风电机组在所述发电性能劣化时段内的弃风电量。

由图1所示可知，在本实用新型实施例中，提出了一种确定风电机组在发电性能劣化时段内的弃风电量的装置，其中，该发电性能劣化时段是风电机组在实际功率小于理论可发功率的运行时段中除了故障停机时段和电网因素限功率时段之外的时段，即发电性能劣化时段是风电机组能量捕获能力开始下降但是未触发故障停机的时段。通过本申请可以确定出风电机组能量捕获能力开始下降但是未触发故障停机期间的弃风电量，使得在统计风电机组的弃风电量时，可以考虑由于风电机组发电性能劣化但未导致故障停机的弃风电量，进而有利于提高统计风电机组弃风电量的准确度。

具体实施时，上述发电性能劣化时段是出现在风电机组投入运行后，随着投运时间的推移，由于部件损伤、关键部件老化、温度过高或过低、塔架振动过大等原因，可能会导致风电机组能量捕获能力下降，风电机组的功率特性曲线发生偏移，即此时为发电性能劣化时段。如图2所示，某风电机组运行3年后的功率特性曲线2相比初始投运时的功率曲线1向下偏移，风电机组的发电量也会减少，造成部分风电弃风。由于发电性能劣化后不会马上引发故障，当能量捕获能力下降到一定程度时，才会触发保护，造成故障停机。因此，有必要在风电机组状态开始劣化但还未触发故障停机的运行期间内，分析确定由于风电机组的发电性能劣化导致的弃风电量。

具体实施时，分析确定由于风电机组的发电性能劣化导致的弃风电量，一方面可以准确量化评估风电机组发电性能的劣化趋势，为发电性能劣化严重的风电机组的检修、技改等提供依据；另一方面通过对风电机组本身性能劣化损失电量的量化评估，可为风电机组弃风电量精细化分类统计及治理提供依据。

具体实施时，上述数据获取设备可以是接收设备或通信设备，直接接收或获取上述装置之外的设备发送的风电机组在发电性能劣化时段内的运行数据；上述数据获取设备还可以是温度传感器、振幅传感器等设备，以直接采集风电机组在发电性能劣化时段内的运行数据。

具体的，上述运行数据可以包括以下参数：目标功率指令Pgi、实际功率Pi、机舱风速Vi、齿轮箱温度、齿轮箱轴承温度、机舱温度、大气压强以及塔架振动幅度数据等。

具体实施时，在本实施例中，如图3所示，上述理论发电量确定设备102包括以下结构来确定所述风电机组在所述发电性能劣化时段内的理论发电量：

曲线采集设备(图中未示出)，用于获取所述风电机组在标准空气密度下的功率特性曲线，其中，所述功率特性曲线是在所述风电机组初始投运且符合运行要求的情况下获取的；具体的，

风速数据采集设备(图中未示出)，用于获取所述风电机组在所述发电性能劣化时段内在标准空气密度下的风速数据；

理论可发功率获取设备1021，用于获取所述风电机组在所述发电性能劣化时段内的理论可发功率，其中，所述理论可发功率是根据所述功率特性曲线和所述风速数据得到的；

第一乘法器1022(例如，可以通过型号为MC1496的芯片实现乘法器的功能)，用于输入所述风电机组在所述发电性能劣化时段内的理论可发功率和发电性能劣化时间，输出所述风电机组在所述发电性能劣化时段内的理论可发功率和发电性能劣化时间的乘积，得到所述风电机组在所述发电性能劣化时段内的理论发电量。

具体的，上述曲线采集设备可以是接收设备或通信设备，用于接收或获取风电机组的运行数据以及获取风电机组在标准空气密度下的功率特性曲线。具体的，上述功率特性曲线可以是上述装置之外的设备生成的，例如，上述装置之外的设备先将运行数据中的非正常状态数据剔除后，将运行数据中的当前风速数据折算为标准空气密度下的风速数据，可以通过公式(1)来折算风速数据，再拟合得到风电机组在标准空气密度下的功率特性曲线，进而上述曲线采集设备直接接收或获取上述装置之外的设备发送的功率特性曲线。具体的，上述装置之外的设备可以是单片机(例如，80C51单片机)、DSP芯片(例如，TMS320系列DSP芯片)等设备。

其中，Vni为折算到标准空气密度下的风速，Vi为实际风速，ρi为实际空气密度，ρ0为标准空气密度。

具体的，在标准空气密度下的风速数据是指风速数据在标准空气密度下折算后的风速数据，该具体折算过程可以通过上述装置之外的其他设备来处理，风速采集设备可以是接收设备或通信设备，风速采集设备直接接收或获取在标准空气密度下的当前机舱风速。

具体的，该理论可发功率获取设备1021可以是接收设备或通信设备，用于接收或获取风电机组在所述发电性能劣化时段内的理论可发功率，风电机组在所述发电性能劣化时段内的理论可发功率可以通过上述装置之外的设备处理得到，理论可发功率获取设备直接接收或获取上述装置之外的设备发送的风电机组在所述发电性能劣化时段内的理论可发功率。上述装置之外的设备可以是单片机(例如，80C51单片机)、DSP芯片(例如，TMS320系列DSP芯片)等设备。

具体实施时，上述第一乘法器1022可以实现以下相乘的过程：

Qli＝∑Pli·Ti (2)

其中，Qli为风电机组在所述发电性能劣化时段内的理论发电量；Ti为发电性能劣化时间；Pli为风电机组在所述发电性能劣化时段内的理论可发功率。

具体实施时，在本实施例中，如图3所示，所述实际发电量确定设备103，包括：

实际功率采集设备1031，用于获取所述风电机组在所述发电性能劣化时段内的实际功率；

第二乘法器1032，用于输入所述风电机组在所述发电性能劣化时段内的实际功率和发电性能劣化时间，输出所述风电机组在所述发电性能劣化时段内的实际功率和发电性能劣化时间的乘积，得到所述风电机组在所述发电性能劣化时段内的实际发电量。

具体实施时，上述实际功率采集设备1031可以是传感器，以采集风电机组在所述发电性能劣化时段内的实际功率；该实际功率采集设备1031还可以是接收设备或通信设备，直接接收或获取上述装置之外的设备发送的风电机组在所述发电性能劣化时段内的实际功率。

具体实施时，上述第二乘法器1032实现以下相乘的过程：

Qai＝∑Pai·Ti (3)

其中，Qai为风电机组在发电性能劣化时段内的实际发电量；Pai为风电机组在所述发电性能劣化时段内的实际功率。

具体实施时，在本实施例中，如图3所示，所述弃风电量确定设备为减法器104，所述减法器104，用于输入所述理论发电量与所述实际发电量，输出所述理论发电量减去所述实际发电量的差值，所述差值为所述风电机组在所述发电性能劣化时段内的弃风电量。

具体实施时，减法器104实现以下计算过程：

Qlossi＝Qli-Qai (4)

其中，Qlossi为风电机组在发电性能劣化时段内的弃风电量。

具体的，减法器104可以通过如图4所示的电路实现。

本实用新型实施例实现了如下技术效果：提出了一种确定风电机组在发电性能劣化时段内的弃风电量的装置，其中，该发电性能劣化时段是风电机组在实际功率小于理论可发功率的运行时段中除了故障停机时段和电网因素限功率时段之外的时段，即发电性能劣化时段是风电机组能量捕获能力开始下降但是未触发故障停机的时段。通过本申请可以确定出风电机组能量捕获能力开始下降但是未触发故障停机期间的弃风电量，使得在统计风电机组的弃风电量时，可以考虑由于风电机组发电性能劣化但未导致故障停机的弃风电量，进而有利于提高统计风电机组弃风电量的准确度。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型实施例可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。