[发明专利]一种风力发电机组变桨自适应控制方法与系统

说明书

本发明公开了一种风力发电机组变桨自适应控制方法与系统，根据风力发电机组的机型以及机组现场的运行情况，确定桨距角限制表中风速和桨距角的对应关系以及桨距角优化的区间；设计风力发电机组性能评价策略，对不同的桨距角参数下机组的性能表现进行对比，从而找出机组最优性能表现对应的桨距角参数作为机组的最优参数；针对桨距角优化的区间，利用循坏迭代通过不断缩小寻优的范围来找出最优的桨距角参数值，保证控制参数处于最优位置，实现自适应控制。本发明可以很好的解决风力发电机组出现的叶片局部失速问题，优化机组功率曲线，大大提升了机组发电量，同时也解决了目前参数优化需要工程师现场调试的问题，极大节省时间和人力成本。

技术领域

本发明涉及一种风力发电机组变桨自适应控制方法与系统。

背景技术

随着风力发电机组装机规模的不断增加，不同地域的地理条件，以及气候随季节的变化均会对机组的发电效率产生影响。由地域的地理条件差异和气候随季节的变化，造成的发电量损失，会影响业主投资回报率。同时由于越来越激烈的市场竞争，业主对整机厂商提升发电量方面的能力提出了更高的要求。在这种情况下开发一种能够对环境进行自适应的寻优控制算法来提高机组的发电量就显得十分有必要。

山地尤其是高海拔地区的机组，在功率接近额定功率的时候叶片存在局部失速问题，风流过叶片背时气流攻角过大，使得气流分离，降低升力，增加阻力，失速后的机翼气动效率极低，降低机组出力，体现在功率曲线上就是在额定功率附近功率曲线较低。可以通过适当增加风力发电机组桨距角的值，使风力发电机组提前变桨，延缓气流分离，提高升力并降低阻力，从而避免气动损失，改善风机的风能捕获能力，降低风机叶片出现的失速问题，从而提高风力发电机组的发电量。目前，现有算法中该部分桨距角的值为装机时的确定值，不会随着时间以及外界环境的改变来自动调节，不能很好的适应不同风电场环境的变化。同时，该值的调节主要依靠工程师的经验，通常是在功率曲线出现问题后进行现场测试调节，存在耗时长，调节不及时以及手工调节参数难以获得最优值等问题。因此，需要建立一种变桨自适应控制算法来对现有的控制算法进行优化升级。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提出了一种风力发电机组变桨自适应控制方法与系统。

本发明的第一目的是提供一种风力发电机组变桨自适应控制方法，能够很好的解决高海拔地区，空气密度下降引起的叶片失速问题。

本发明的第二目的是提供基于上述方法的系统，将上述方法嵌入到现有的风力发电机组主控程序中，方便后期的改造与维护升级。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种风力发电机组变桨自适应控制方法，包括以下步骤：

根据风力发电机组的机型以及机组现场的运行情况，确定桨距角限制表中风速和桨距角的对应关系以及桨距角优化的区间；

设计风力发电机组性能评价策略，对不同的桨距角参数下机组的性能表现进行对比，从而找出机组最优性能表现对应的桨距角参数作为机组的最优参数；

针对桨距角优化的区间，利用循坏迭代通过不断缩小寻优的范围来找出最优的桨距角参数值，保证控制参数处于最优位置，实现自适应控制。

进一步的，将风速和桨距角的关系定为线性关系，通过控制斜率来对两者的关系进行变更从而改变桨距角限制表。

进一步的，也可以根据现场情况将风速和桨距角的关系选取为一元二次函数，通过改变该函数的曲线弧度来对两者的关系进行变更。

进一步的，利用风速和桨距角的关系简化桨距角限制表的更改难度，将桨距角限制表中桨距角大小的变更转化为相关桨距角参数的变更，通过更改一个参数的值来获得对整个桨距角限制表的更改。

进一步的，将不同风速下的功率值进行加权相加得到确定桨距角参数下的风力发电机组性能评价指标。