風力發電機組、風力發電機組功率控制方法及裝置制造方法及圖紙

本發明專利技術公開了一種風力發電機組、風力發電機組功率控制方法及裝置。該方法包括：比較當前運行環境溫度與預設環境溫度范圍；判斷風力發電機組是否處于正常工作狀態；當當前運行環境溫度大于預設環境溫度范圍中的額定最大值，小于預設環境溫度范圍中的實際需求最大值且風力發電機組處于正常工作狀態時，則根據預設的高溫降容控制表中當前運行環境溫度對應的輸出功率對風力發電機組進行降容控制；當當前運行環境溫度小于預設環境溫度范圍中的具有升容需求的額定最大值且風力發電機組處于正常工作狀態時，則根據預設的低溫升容控制表中當前運行環境溫度對應的輸出功率對風力發電機組進行升容控制。

【技術實現步驟摘要】
風力發電機組、風力發電機組功率控制方法及裝置
本專利技術屬于風力發電
，尤其涉及一種風力發電機組、風力發電機組功率控制方法及裝置。
技術介紹
風電行業在近些年得到長足發展，在能源供給方面的角色越來越顯著。風電制造企業和研究單位都不在不斷的通過技術革新使得風能的利用越來越有效。隨著風能的利用日漸成熟，在任何不同的環境條件下都能夠獲取風能成為一種研究方向。目前，風力發電機組的設計運行溫度作在-10～40℃區間，這主要取決于風力發電機組各個系統及部件的溫度耐受范圍。在更高的環境溫度條件下，因為部件在運行時的自身發熱以及吸收環境中的熱量，部件所處的溫度條件將超過正常的溫度運行范圍，這將極大的降低風力發電機組的可靠性及可利用率。例如，電氣元件、潤滑油、橡膠件都是對環境溫度非常敏感的元件，機械支撐結構也同樣會在高溫條件下失去原有的機械結構的設計承載能力。隨著風力發電機組被應用到各個環境條件下，對于一些高溫地區，例如熱帶地區或者內陸高熱地區，同樣有風電的發展需求。各個風電制造商已經開始在這些地區樹立風機，在超過40℃的條件下會進行停機。但是由于高溫地區的40℃甚至40℃以上的高溫環境在全年中所占比例較高，由于高溫對風力發電機組簡單的進行停機將很大程度上降低了機組在這類地區的能量可利用率。另一方面，部分機組也會在常年環境溫度相對較低的低溫地區運行，在這類地區的機組散熱比較好，但是這類地區的風力發電機組仍與其他地區的風力發電機組同樣在固定的額定功率滿發，沒有發揮處在這類低溫地區的風力發電機組各部件的性能。
技術實現思路
本專利技術實施例提供了一種風力發電機組、風力發電機組功率控制方法及裝置，能夠實現風力發電機組在高溫情況下可持續發電，并且在低溫情況下進行超額發電。第一方面，提供一種風力發電機組的功率控制方法，包括：比較當前運行環境溫度與預設環境溫度范圍的步驟；判斷風力發電機組是否處于正常工作狀態的步驟；當當前運行環境溫度大于預設環境溫度范圍中的額定最大值，小于預設環境溫度范圍中的實際需求最大值且風力發電機組處于正常工作狀態時，則根據預設的高溫降容控制表中當前運行環境溫度對應的輸出功率對風力發電機組進行降容控制的步驟；當當前運行環境溫度小于預設環境溫度范圍中的具有升容需求的額定最大值且風力發電機組處于正常工作狀態時，則根據預設的低溫升容控制表中當前運行環境溫度對應的輸出功率對風力發電機組進行升容控制的步驟。第二方面，提供了一種風力發電機組的功率控制裝置，包括：比較單元、狀態判斷單元、高溫處理單元、低溫處理單元和停機處理單元。該比較單元，被配置為比較當前運行環境溫度與預設環境溫度范圍；狀態判斷單元，被配置為判斷風力發電機組是否處于正常工作狀態；該高溫處理單元，被配置為當當前運行環境溫度大于預設環境溫度范圍中的額定最大值，小于預設環境溫度范圍中的實際需求最大值且風力發電機組處于正常工作狀態時，則根據預設的高溫降容控制表中當前運行環境溫度對應的輸出功率對風力發電機組進行降容控制；該低溫處理單元，被配置為當當前運行環境溫度小于預設環境溫度范圍中的具有升容需求的額定最大值且風力發電機組處于正常工作狀態時，則根據預設的低溫升容控制表中當前運行環境溫度對應的輸出功率對風力發電機組進行升容控制；該停機處理單元，被配置為當風力發電機組處于非正常工作狀態時，控制風力發電機組進行停機。第三方面，提供了一種風力發電機組，包括上述風力發電機組的功率控制裝置，用于對風力發電機組進行控制。根據本專利技術實施例提供的風力發電機組、風力發電機組功率控制方法及裝置，通過判斷風力發電機組當前運行環境溫度，當當前運行環境溫度實際需求且風力發電機組可容忍的溫度范圍內時，以預設的與當前溫度相對應的輸出功率對風力發電機組進行高溫降容或低溫升容，提高風力發電機組在高溫環境下的運行時間，提高風力發電機組在低溫環境下的能量可利用率，從而提高機組的年發電量，增加了風電場的收益和經濟效益，同時避免了風力發電機組的高溫停機對電網的沖擊和對風力發電機組的沖擊。附圖說明為了更清楚地說明本專利技術實施例的技術方案，下面將對本專利技術實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面所描述的附圖僅僅是本專利技術的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。圖1是本專利技術的一種實施例的風力發電機組功率控制方法的示意性流程圖；圖2是本專利技術另一種實施例的風力發電機組功率控制方法中的高溫降容控制表的獲得方法的示意性流程圖；圖3是本專利技術再一種實施例的風力發電機組功率控制方法中的低溫升容控制表的獲得方法的示意性流程圖；圖4是本專利技術的一種實施例的風力發電機組的功率控制效果對比圖；圖5是本專利技術的一種實施例的風力發電機組功率控制裝置的示意性框圖；圖6是本專利技術的一種實施例的風力發電機組功率控制裝置的示意性框圖；圖7是本專利技術一種實施例的風力發電機組的示意性框圖。具體實施方式為使本專利技術實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本專利技術實施例中的附圖，對本專利技術實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本專利技術一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本專利技術中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本專利技術保護的范圍。現在將參考附圖更全面地描述示例實施方式。然而，示例實施方式能夠以多種形式實施，且不應被理解為限于在此闡述的實施方式；相反，提供這些實施方式使得本專利技術更全面和完整，并將示例實施方式的構思全面地傳達給本領域的技術人員。在圖中，為了清晰，可能夸大了區域和層的厚度。在圖中相同的附圖標記表示相同或類似的結構，因而將省略它們的詳細描述。需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。環境溫度對風力發電機組的發電量的影響可以體現在多個方面，例如空氣密度會隨著環境溫度升高而降低與環境溫度形成雙曲線關系。在0海拔條件下，15℃時空氣密度為1.225kg/m3，隨著環境溫度升高，40℃條件下空氣密度為1.128kg/m3，42℃條件下空氣密度為1.121kg/m3。而空氣密度的變化又對同樣風速下攜帶的能量以及風力發電機組各個部件的散熱效果產生很大的影響。例如，環境溫度還會對對流換熱量造成影響，對流換熱量可以用牛頓冷卻公式來計算：Q＝AhΔt其中，Q為熱流量，h為表面換熱系數，A為換熱面積，Δt為壁面溫度與流體溫度的溫差。可以得到，當環境溫度升高后，對于采用環境空氣作為冷卻介質的散熱方式必定會使得介質溫度升高，這樣就會導致需要散熱的發熱源壁面溫度與流體溫度的溫差減小，這樣散熱系統的散熱性能就會降低，從而導致此環境下的風力發電機組及各部件的溫度較高，那么在這種情況下，風力發電機組就會很快達到其主要部件的最高運行溫度，也就限制了風力發電機組的最高運行溫度，最終限制了風力發電機組的運行范圍及其發電量。基于上述由于環境溫度對風力發電機組發電的不利影響，本專利技術實施例提供了一種風力發電機組、風力發電機組功率控制方法及裝置，下面將參考附圖并結合實施例來詳細說明本申請。圖1是本專利技術的一種實施例的風力發電機組功率控制方法的示意性流程圖。如圖1所示，該風力發電機組的功率控制方法，包括：S110，比較當本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種風力發電機組的功率控制方法，其特征在于，包括：比較當前運行環境溫度與預設環境溫度范圍；判斷所述風力發電機組是否處于正常工作狀態；當當前運行環境溫度大于預設環境溫度范圍中的額定最大值，小于預設環境溫度范圍中的實際需求最大值且所述風力發電機組處于正常工作狀態時，則根據預設的高溫降容控制表中所述當前運行環境溫度對應的輸出功率對所述風力發電機組進行降容控制；當當前運行環境溫度小于預設環境溫度范圍中的具有升容需求的額定最大值且所述風力發電機組處于正常工作狀態時，則根據預設的低溫升容控制表中所述當前運行環境溫度對應的輸出功率對所述風力發電機組進行升容控制；當所述風力發電機組處于非正常工作狀態時，控制所述風力發電機組進行停機。

【技術特征摘要】
1.一種風力發電機組的功率控制方法，其特征在于，包括：比較當前運行環境溫度與預設環境溫度范圍；判斷所述風力發電機組是否處于正常工作狀態；當當前運行環境溫度大于預設環境溫度范圍中的額定最大值，小于預設環境溫度范圍中的實際需求最大值且所述風力發電機組處于正常工作狀態時，則根據預設的高溫降容控制表中所述當前運行環境溫度對應的輸出功率對所述風力發電機組進行降容控制；當當前運行環境溫度小于預設環境溫度范圍中的具有升容需求的額定最大值且所述風力發電機組處于正常工作狀態時，則根據預設的低溫升容控制表中所述當前運行環境溫度對應的輸出功率對所述風力發電機組進行升容控制；當所述風力發電機組處于非正常工作狀態時，控制所述風力發電機組進行停機。2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述高溫降容控制表的獲得方法包括：將所述風力發電機組的預設環境溫度的額定最大值T提升預定溫度間隔t0，得到運行環境溫度T+t0；基于所述運行環境溫度T+t0以及所述風力發電機組的額定輸出功率P，判斷所述風力發電機組是否處于正常工作狀態；當判定所述風力發電機組處于正常工作狀態時，將所述運行環境溫度T+t0以及所述風力發電機組的額定輸出功率P對應地地記錄在所述高溫降容控制表中，否則，以預定功率間隔p0逐步降低所述風力發電機組額定輸出功率P，直到基于運行環境溫度T+t0以及所述風力發電機組的輸出功率P-n×p0判定所述風力發電機組處于正常工作狀態，將所述運行環境溫度T+t0與所述風力發電機組的輸出功率P-n×p0對應地記錄在所述高溫降容控制表中，其中，n為正整數。3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述高溫降容控制表的獲得方法還包括：當基于運行環境溫度T+t0以及所述風力發電機組的額定輸出功率P，判定所述風力發電機組處于正常工作狀態時，繼續以預定溫度間隔t0逐步提升所述運行環境溫度T+t0，直到基于運行環境溫度T+m×t0以及所述風力發電機組的額定輸出功率P判定所述風力發電機組處于非正常工作狀態；將額定輸出功率P與運行環境溫度T+(m-1)×t0對應地記錄在所述高溫降容控制表中；以預定功率間隔p0逐步降低所述風力發電機組額定輸出功率P，其中，m為正整數。4.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述高溫降容控制表的獲得方法還包括：當基于運行環境溫度T+t0以及所述風力發電機組的輸出功率P-n×p0判定所述風力發電機組處于正常工作狀態時，繼續以預定溫度間隔t0逐步提升所述運行環境溫度T+t0，直到基于運行環境溫度T+m×t0以及所述風力發電機組的輸出功率P-n×p0判定所述風力發電機組處于非正常工作狀態；將額定輸出功率P-n×p0與運行環境溫度T+(m-1)×t0對應地記錄在所述高溫降容控制表中；以預定功率間隔p0逐步降低所述風力發電機組額定輸出功率P。5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述低溫升容控制表的獲得方法包括：將所述風力發電機組的預設環境溫度的具有升容需求的額定最大值T’降低預定溫度間隔t0，得到運行環境溫度T’-t0；基于所述運行環境溫度T’-t0以及所述風力發電機組的額定輸出功率P，判斷所述風力發電機組是否處于正常工作狀態；當判定所述風力發電機組處于正常工作狀態時，以預定功率間隔p0逐步提升所述風力發電機組額定輸出功率P，直到基于運行環境溫度T’-t0以及所述風力發電機組的輸出功率P+a×p0判定所述風力發電機組是處于非正常工作狀態，將所述運行環境溫度T’-t0與所述風力發電機組的輸出功率P+(a-1)×p0對應地記錄在所述低溫升容控制表中，其中a為大于1的整數。6.根據權利要求5所述的方法，其特征在于，所述低溫升容控制表的獲得方法還包括：當基于運行環境溫度T’-t0以及所述風力發電機組的輸出功率P+a×p0，判定所述風力發電機組處于非正常工作狀態時，繼續以預定溫度間隔t0逐步降低所述運行環境溫度T’-t0，直到基于運行環境溫度T’-m×t0以及所述風力發電機組的輸出功率P+a×p0判定所述風力發電機組處于正常工作狀態；將輸出功率P+(a-1)×p0與多個運行環境溫度T’-s×t0對應地進行記錄在所述低溫升容控制表中，其中，s為2至m-1之中的整數；將輸出功率P+a×p0與運行環境溫度T’-m×t0對應的記錄在所述低溫升容控制表中；繼續以預定功率間隔p0逐步提升所述風力發電機組額定輸出功率P+a×p0直到基于運行環境溫度T’-m×t0以及所述風力發電機組的輸出功率P+k×p0判定所述風力發電機組處于非正常工作狀態；將輸出功率P+(k-1)×p0與運行環境溫度T’-m×t0對應地記錄在所述低溫升容控制表中，其中k為大于a的整數。7.根據權利要求5所述的方法，其特征在于，所述低溫升容控制表的獲得方法還包括：當P+k×p0達到風力發電機組的極限功率時，將與其對應記錄的運行環境溫度記為預設需求升容的環境溫度的最小值Tlimit。8.根據權利要求7所述的方法，其特征在于，所述當當前運行環境溫度小于預設環境溫度的具有升容需求的額定最大值且所述風力發電機組處于正常工作狀態時，根據預設的低溫升容控制表中所述當前運行環境溫度對應的輸出功率對所述風力發電機組進行升容控制的步驟還包括：當當前運行環境溫度小于預設環境溫度的具有升容需求的額定最大值，大于所述預設需求升容的環境溫度的最小值Tlimit，且所述風力發電機組處于正常工作狀態時，根據預設的低溫升容控制表中所述當前運行環境溫度對應的輸出功率對所述風力發電機組進行升容控制。9.根據權利要求1至8中任一項所述的方法，其特征在于，判斷所述風力發電機組是否處于正常工作狀態的步驟包括：基于當前運行環境溫度和當前輸出功率計算所述風力發電機組的運行狀態參數；將計算得到的風力發電機組的運行狀態參數與風力發電機組的預設運行狀態參數閾值進行比較，以判斷風力發電機組是否處于正常工作狀態。10.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述當當前運行環境溫度Ta大于預設環境溫度的額定最大值且小于預設環境溫度的實際需求最大值時，則根據預設的高溫降容控制表中所述當前運行環境溫度Ta對應的輸出功率P對所述風力發電機組進行降容控制的步驟還包括；采取強制通風結構或空調系統以降低所述風力發電機組的內部溫度。11.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，當當前運行環境溫度處在大于預設環境溫度的實際需求最大值時，控制所述風力發...

【專利技術屬性】
技術研發人員：牛霈，方濤，劉舒恒，
申請(專利權)人：北京金風科創風電設備有限公司，
類型：發明
國別省市：北京,11