[发明专利]一种基于智能穿越技术的柔塔风电场能量调度方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于智能穿越技术的柔塔风电场能量调度方法及系统，其根据各风电机组的实时转速、转矩数值判断各风电机组的运行状态，再根据判断结果将柔塔风电场中的风电机组分为不可调有功功率机组和可调有功功率机组；通过能量调度控制方法对柔塔风电场内可调有功功率机组进行精准能量调控。本发明通过将各风电机组分为不可调和可调有功功率机组，再针对可调机组通过能量调度方法实现不同的各风电机组有功功率设定值分配，达到减少机组频繁穿越共振区域次数，减少机组疲劳运行，提高风电场升、降有功功率调节完成时间和调节精度，提高穿越共振区域的安全系数；还在风电场不进行能量调度时，监测机组在共振区域的运行时间，提高机组运行安全。

技术领域

本发明涉及风电场智能控制技术领域，特别是涉及一种基于智能穿越技术的柔塔风电场能量调度方法及系统。

背景技术

在风电机组运行过程中，机械传动链转速对应的频率与机组的结构部件的固有频率相近时，极易产生共振的现象，产生共振的频率范围就是共振转频区域，通常此区域较宽。随着塔筒高度的增加，塔筒固有频率会降低，这种情况下就导致塔筒固有频率会和叶轮转速的频率重合；另一方面，叶片长度变长是为了实现良好的风能利用效率，但是为了确保整机的安全不得不减少叶轮转速的范围，这个时候，叶轮的三倍转动频率也会和塔筒固有频率发生重合。其中机组转频与塔筒固有频率接近区域积累的共振能量足够时，就会产生强烈的震动，严重时会发生大部件损坏甚至倒塔的严重后果。

目前，随着低风速地区以及分布式风电开发的加快，应用高塔筒、大叶片的风电机组设计思路已成为主流研发趋势。并且随着风电竞价上网的政策公布，风电开发商对降低度电成本期望越来越高。为了满足市场需求，风电制造商设计的机组重量就必须降低，从而减少机组以及塔筒的前期资金投入。其中，降低高塔筒的重量是最有效、最直接降成本的方式，所以越来越多的柔性塔筒出现，避免柔性塔筒与机组产生共振的风电机组控制技术被成为“柔塔技术”。

风力发电机组在控制系统采用避开共振频率区域的应用越来越多，但是在风电场能量调度系统中考虑减少穿越共振转频区域次数作为控制系统输入参数的应用还没有。同时，风电场能量调度系统与风电机组的控制系统协同工作方面的研究尚属于初步探索阶段。随着智能化、一体化的发展，后期将会产生越来越多的这样多系统共享数据、相互配合的集成平台，这种一体化智能化平台可从多维度确保机组安全运行。

本发明就是应用柔塔技术风电场的能量调度方法及系统，该方法在风电场能量调度时，可以提高风电场升、降有功功率调节完成时间和调节精度、减少各风电机组穿越共振转频区域的频率，该系统促进风电机组单机控制系统与风电场场级控制系统协同工作，弥补单机控制系统在穿越共振转频区域时策略不健全导致的安全隐患。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种基于智能穿越技术的柔塔风电场能量调度方法，使其在风电场能量调度时，可以提高风电场升、降有功功率调节完成时间和调节精度、减少各风电机组穿越共振转频区域的频率，该方法促进风电机组单机控制系统与风电场场级控制系统协同工作，弥补单机控制系统在穿越共振转频区域时策略不健全导致的安全隐患。

为解决上述技术问题，本发明提供一种基于智能穿越技术的柔塔风电场能量调度方法，包括如下步骤：

步骤一、根据各风电机组的实时转速、转矩数值判断各风电机组的运行状态，再根据判断结果将所述柔塔风电场中的风电机组分为不可调有功功率机组和可调有功功率机组；

步骤二，通过能量调度控制方法对所述柔塔风电场内可调有功功率机组进行精准能量调控。

作为本发明的一种改进，所述步骤一中判断各风电机组运行状态的具体方法为：

将各风电机组的发电机转速与共振转频区域的下限转速Nmin和上限转速Nmax相比较，以及各风电机组的发电机转矩与共振转频区域的下限转矩Tmin和上限转矩Tmax相比较：