專(zhuān)利名稱(chēng)：風(fēng)電場(chǎng)輸出功率自動(dòng)控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及風(fēng)力發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種風(fēng)電場(chǎng)輸出功率自動(dòng)控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
公用電網(wǎng)通常要根據(jù)電網(wǎng)負(fù)載情況調(diào)節(jié)電網(wǎng)上各電力源的輸出功率，其中風(fēng)電場(chǎng)也是調(diào)節(jié)對(duì)象之一。風(fēng)電場(chǎng)通常擁有數(shù)量較多的風(fēng)力發(fā)電機(jī)。風(fēng)電場(chǎng)的功率輸出受單個(gè)風(fēng)機(jī)處的風(fēng)況影響較大。當(dāng)前，我國(guó)北方地區(qū)由于用電負(fù)載較少，通常要對(duì)風(fēng)電場(chǎng)輸出功率進(jìn)行限制。然而，當(dāng)前風(fēng)電場(chǎng)對(duì)于功率限制的通常做法是，接到電網(wǎng)調(diào)度的指令后，通過(guò)手動(dòng)停止風(fēng)機(jī)來(lái) 調(diào)節(jié)風(fēng)電場(chǎng)的輸出功率。該方法在一定程度上可以滿(mǎn)足電網(wǎng)調(diào)度的要求。但是，頻繁的啟停對(duì)于風(fēng)力發(fā)電機(jī)(簡(jiǎn)稱(chēng)風(fēng)機(jī))組載荷影響較大，同時(shí)，還會(huì)影響風(fēng)機(jī)的風(fēng)能捕獲以及風(fēng)電場(chǎng)的度電成本。因此，需要一種風(fēng)電場(chǎng)輸出功率自動(dòng)控制系統(tǒng)，在滿(mǎn)足電網(wǎng)調(diào)度要求的情況下，保證風(fēng)機(jī)的最大風(fēng)能捕獲。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出一種風(fēng)電場(chǎng)輸出功率自動(dòng)控制系統(tǒng)，可根據(jù)指令自動(dòng)調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)的輸出功率，在滿(mǎn)足電網(wǎng)調(diào)度要求的情況下保證風(fēng)機(jī)的最大風(fēng)能捕獲。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案具體是這樣實(shí)現(xiàn)的
本發(fā)明提供一種風(fēng)電場(chǎng)輸出功率自動(dòng)控制系統(tǒng)，其包括風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)、中壓輸電網(wǎng)、升壓站、公用電網(wǎng)、功率傳感器、中央控制器和電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)，所述風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)是包括多個(gè)風(fēng)機(jī)的風(fēng)電場(chǎng)，所述風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)與所述中壓輸電網(wǎng)連接，所述升壓站將所述中壓輸電網(wǎng)的電壓提升后接入所述公用電網(wǎng)，所述功率傳感器監(jiān)測(cè)所述風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的輸出功率并傳輸給所述中央控制器，所述中央控制器接收所述電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)的輸出功率指令，根據(jù)輸出功率指令和監(jiān)測(cè)的輸出功率產(chǎn)生輸出功率變化率信號(hào)，通過(guò)位于所述風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)與所述中央控制器之間的通訊鏈路將輸出功率變化率信號(hào)發(fā)送給所述多個(gè)風(fēng)機(jī)從而改變每臺(tái)風(fēng)機(jī)的一個(gè)或多個(gè)運(yùn)行參數(shù)。優(yōu)選地，所述風(fēng)機(jī)包括葉片、發(fā)電機(jī)和變壓器。優(yōu)選地,所述輸出功率變化率幅值小于風(fēng)電場(chǎng)輸出功率變化率設(shè)定,也小于單臺(tái)風(fēng)機(jī)的功率變化率設(shè)定。優(yōu)選地，所述風(fēng)機(jī)運(yùn)行參數(shù)包括發(fā)電機(jī)功率、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)矩、葉片槳距。優(yōu)選地，所述功率傳感器測(cè)量風(fēng)電場(chǎng)的輸出功率并安裝于所述升壓站的出口。優(yōu)選地，所述中央控制器通過(guò)所述通訊鏈路與單個(gè)所述風(fēng)機(jī)通訊。優(yōu)選地，所述中央控制器通過(guò)所述通訊鏈路與所述電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)通訊。優(yōu)選地,所述通訊鏈路可以是Internet、以太網(wǎng)、GSM/CDMA。優(yōu)選地，還包括風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)，其接收輸出功率變化率信號(hào)并調(diào)整控制參數(shù)。
優(yōu)選地，在額定功率以下，通過(guò)調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)矩指令以調(diào)節(jié)輸出功率；在額定功率以上，通過(guò)調(diào)節(jié)槳距指令以調(diào)節(jié)輸出功率。本發(fā)明的風(fēng)電場(chǎng)輸出功率自動(dòng)控制系統(tǒng)，可根據(jù)指令自動(dòng)調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)的輸出功率，在滿(mǎn)足電網(wǎng)調(diào)度要求的情況下保證風(fēng)機(jī)的最大風(fēng)能捕獲。


圖I是本發(fā)明實(shí)施例的風(fēng)電場(chǎng)輸出功率自動(dòng)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖2是本發(fā)明實(shí)施例的風(fēng)電場(chǎng)輸出功率自動(dòng)控制系統(tǒng)輸出功率變化率控制示意圖3是本發(fā)明實(shí)施例的風(fēng)電場(chǎng)輸出功率自動(dòng)控制系統(tǒng)中的雙饋風(fēng)機(jī)組的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
做詳細(xì)的說(shuō)明，使本發(fā)明的上述及其它目的、特征和優(yōu)勢(shì)將更加清晰。在全部附圖中相同的附圖標(biāo)記指示相同的部分。并未刻意按比例繪制附圖，重點(diǎn)在于示出本發(fā)明的主旨。下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組結(jié)冰控制裝置及控制方法的具體實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。圖I是本發(fā)明實(shí)施例的風(fēng)電場(chǎng)輸出功率自動(dòng)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2是本發(fā)明實(shí)施例的風(fēng)電場(chǎng)輸出功率自動(dòng)控制系統(tǒng)輸出功率變化率控制示意圖，圖3是本發(fā)明實(shí)施例的風(fēng)電場(chǎng)輸出功率自動(dòng)控制系統(tǒng)中的雙饋風(fēng)機(jī)組的結(jié)構(gòu)示意圖，結(jié)合圖I至圖3，本發(fā)明具體實(shí)施例的風(fēng)電場(chǎng)輸出功率自動(dòng)控制系統(tǒng)，其包括風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)、中壓輸電網(wǎng)6、升壓站7、公用電網(wǎng)8、功率傳感器9、中央控制器10和電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)11，風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)是包括多個(gè)風(fēng)機(jī)2的風(fēng)電場(chǎng)1，風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)與中壓輸電網(wǎng)6連接，升壓站7將中壓輸電網(wǎng)6的電壓提升后接入公用電網(wǎng)8，功率傳感器9監(jiān)測(cè)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的輸出功率并傳輸給中央控制器10，中央控制器10接收電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)11的輸出功率指令，根據(jù)輸出功率指令和監(jiān)測(cè)的輸出功率產(chǎn)生輸出功率變化率信號(hào)，通過(guò)位于風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)與中央控制器10之間的通訊鏈路12將輸出功率變化率信號(hào)發(fā)送給多個(gè)風(fēng)機(jī)2從而改變每臺(tái)風(fēng)機(jī)2的一個(gè)或多個(gè)運(yùn)行參數(shù)。本發(fā)明具體實(shí)施例中，風(fēng)機(jī)2包括葉片3、發(fā)電機(jī)4和變壓器5，輸出功率變化率幅值小于風(fēng)電場(chǎng)輸出功率變化率設(shè)定，也小于單臺(tái)風(fēng)機(jī)的功率變化率設(shè)定，風(fēng)機(jī)2的運(yùn)行參數(shù)包括發(fā)電機(jī)功率、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)矩、葉片槳距，功率傳感器9測(cè)量風(fēng)電場(chǎng)I的輸出功率并安裝于升壓站7的出口。中央控制器10通過(guò)通訊鏈路12與單個(gè)風(fēng)機(jī)2、電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)11通訊，通訊鏈路12可以是Internet、以太網(wǎng)、GSM/CDMA。。本發(fā)明具體實(shí)施例的風(fēng)電場(chǎng)輸出功率自動(dòng)控制系統(tǒng)中，還包括風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)20，其接收輸出功率變化率信號(hào)并調(diào)整控制參數(shù)。優(yōu)選地，在額定功率以下，通過(guò)調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)矩指令以調(diào)節(jié)輸出功率；在額定功率以上，通過(guò)調(diào)節(jié)槳距指令以調(diào)節(jié)輸出功率。風(fēng)力發(fā)電機(jī)2所產(chǎn)生的電能經(jīng)過(guò)變壓器5后接入中壓輸電網(wǎng)6。升壓站7將中壓輸電網(wǎng)6的電壓提升后接入公用電網(wǎng)8。本發(fā)明實(shí)施中，風(fēng)電場(chǎng)I包括一個(gè)風(fēng)場(chǎng)控制系統(tǒng)，其由一個(gè)中央控制器10和功率傳感器9組成。功率傳感器9用于測(cè)量風(fēng)電場(chǎng)I的輸出功率。中央控制器10用于監(jiān)控風(fēng)電場(chǎng)I的輸出功率變化率。中央控制器10通過(guò)通訊接收來(lái)自于電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)11的輸出功率指令。中央控制器10通過(guò)通訊鏈路12與單個(gè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)通訊。如圖2所示，功率傳感器9測(cè)量風(fēng)電場(chǎng)I的實(shí)時(shí)輸出功率(Pn)，根據(jù)電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)11的輸出功率指令(Po)，在節(jié)點(diǎn)13處計(jì)算誤差e，誤差e經(jīng)過(guò)微分器14得到功率變化率。經(jīng)過(guò)限幅器15產(chǎn)生需求功率變化率(R1)。限幅器的幅度(Rf)為風(fēng)電場(chǎng)I的最大功率變化率或者電網(wǎng)給定的最大功率變化率。需求功率變化率R1通過(guò)P1控制環(huán)節(jié)16和限幅器17，產(chǎn)生功率變化率信號(hào)(R2)。功率變化率信號(hào)(R2)將應(yīng)用于風(fēng)電場(chǎng)I內(nèi)的每一臺(tái)風(fēng)機(jī)。限幅器17的幅度(Rt)為風(fēng)機(jī)最大功率變化率，這個(gè)值通常為風(fēng)機(jī)制造商設(shè)定。如圖3所示，發(fā)電機(jī)包括定子繞組22和轉(zhuǎn)子繞組21。其中定子繞組22接入電網(wǎng)6，轉(zhuǎn)子繞組21接入變流器19。變流器19向轉(zhuǎn)子繞組21提供勵(lì)磁，通過(guò)改變轉(zhuǎn)子繞組21勵(lì)磁，控制發(fā)電機(jī)氣隙轉(zhuǎn)矩。變流器19提供的勵(lì)磁來(lái)源于風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)20所發(fā)送的轉(zhuǎn)矩指令。轉(zhuǎn)矩指令通常是發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速的函數(shù)，調(diào)整轉(zhuǎn)矩指令可以使風(fēng)機(jī)在當(dāng)前風(fēng)速下獲得最佳性能。眾所周知，發(fā)電機(jī)輸出功率是發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速和發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)矩的函數(shù)。轉(zhuǎn)速確定的情況下，可以調(diào)整轉(zhuǎn)矩以保持發(fā)電機(jī)功率變化率。風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)20可以通過(guò)調(diào)整槳距以控制發(fā) 電機(jī)轉(zhuǎn)速。本發(fā)明具體實(shí)施例中，在額定功率以下，調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)矩以調(diào)節(jié)輸出功率；在額定功率以上，調(diào)整槳距以調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速，最終調(diào)節(jié)輸出功率。本發(fā)明具體實(shí)施例中，變化率控制方法產(chǎn)生的功率變化率信號(hào)(R2)發(fā)送到風(fēng)電場(chǎng)I的每臺(tái)風(fēng)機(jī)，風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)20接收功率變化率信號(hào)(R2)，并調(diào)整控制參數(shù)。在額定功率以下，通過(guò)調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)矩指令以調(diào)節(jié)輸出功率；在額定功率以上，通過(guò)調(diào)節(jié)槳距指令以調(diào)節(jié)輸出功率。本發(fā)明具體實(shí)施例的風(fēng)電場(chǎng)輸出功率自動(dòng)控制系統(tǒng)中，通過(guò)風(fēng)電場(chǎng)輸出功率自動(dòng)控制系統(tǒng)控制風(fēng)電場(chǎng)的輸出功率，使其滿(mǎn)足電網(wǎng)調(diào)度的要求。風(fēng)電場(chǎng)輸出功率自動(dòng)控制系統(tǒng)通過(guò)通訊接收來(lái)自于電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)的輸出功率指令，然后向風(fēng)機(jī)發(fā)送變化率信號(hào)以改變風(fēng)機(jī)運(yùn)行參數(shù)并控制其輸出功率。本發(fā)明的風(fēng)電場(chǎng)輸出功率自動(dòng)控制系統(tǒng)，可根據(jù)指令自動(dòng)調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)的輸出功率，在滿(mǎn)足電網(wǎng)調(diào)度要求的情況下保證風(fēng)機(jī)的最大風(fēng)能捕獲。在以上的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明。但是以上描述僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，本發(fā)明能夠以很多不同于在此描述的其它方式來(lái)實(shí)施，因此本發(fā)明不受上面公開(kāi)的具體實(shí)施的限制。同時(shí)任何熟悉本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍情況下，都可利用上述揭示的方法和技術(shù)內(nèi)容對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案做出許多可能的變動(dòng)和修飾，或修改為等同變化的等效實(shí)施例。凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所做的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化及修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案保護(hù)的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種風(fēng)電場(chǎng)輸出功率自動(dòng)控制系統(tǒng),其特征在于,包括風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)、中壓輸電網(wǎng)、升壓站、公用電網(wǎng)、功率傳感器、中央控制器和電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)，所述風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)是包括多個(gè)風(fēng)機(jī)的風(fēng)電場(chǎng)，所述風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)與所述中壓輸電網(wǎng)連接，所述升壓站將所述中壓輸電網(wǎng)的電壓提升后接入所述公用電網(wǎng)，所述功率傳感器監(jiān)測(cè)所述風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的輸出功率并傳輸給所述中央控制器，所述中央控制器接收所述電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)的輸出功率指令，根據(jù)輸出功率指令和監(jiān)測(cè)的輸出功率產(chǎn)生輸出功率變化率信號(hào)，通過(guò)位于所述風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)與所述中央控制器之間的通訊鏈路將輸出功率變化率信號(hào)發(fā)送給所述多個(gè)風(fēng)機(jī)從而改變每臺(tái)風(fēng)機(jī)的一個(gè)或多個(gè)運(yùn)行參數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的風(fēng)電場(chǎng)輸出功率自動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述風(fēng)機(jī)包括葉片、發(fā)電機(jī)和變壓器。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的風(fēng)電場(chǎng)輸出功率自動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述輸出功率變化率幅值小于風(fēng)電場(chǎng)輸出功率變化率設(shè)定，也小于單臺(tái)風(fēng)機(jī)的功率變化率設(shè)定。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的風(fēng)電場(chǎng)輸出功率自動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述風(fēng)機(jī)運(yùn)行參數(shù)包括發(fā)電機(jī)功率、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)矩、葉片槳距。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的風(fēng)電場(chǎng)輸出功率自動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述功率傳感器測(cè)量風(fēng)電場(chǎng)的輸出功率并安裝于所述升壓站的出口。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的風(fēng)電場(chǎng)輸出功率自動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述中央控制器通過(guò)所述通訊鏈路與單個(gè)所述風(fēng)機(jī)通訊。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的風(fēng)電場(chǎng)輸出功率自動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述中央控制器通過(guò)所述通訊鏈路與所述電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)通訊。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的風(fēng)電場(chǎng)輸出功率自動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述通訊鏈路可以是Internet、以太網(wǎng)、GSM/CDMA。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的風(fēng)電場(chǎng)輸出功率自動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于，還包括風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)，其接收輸出功率變化率信號(hào)并調(diào)整控制參數(shù)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的風(fēng)電場(chǎng)輸出功率自動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于，在額定功率以下，通過(guò)調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)矩指令以調(diào)節(jié)輸出功率；在額定功率以上，通過(guò)調(diào)節(jié)槳距指令以調(diào)節(jié)輸出功率。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種風(fēng)電場(chǎng)輸出功率自動(dòng)控制系統(tǒng)，其包括風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)、中壓輸電網(wǎng)、升壓站、公用電網(wǎng)、功率傳感器、中央控制器和電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)，風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)是包括多個(gè)風(fēng)機(jī)的風(fēng)電場(chǎng)，風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)與所述中壓輸電網(wǎng)連接，升壓站將中壓輸電網(wǎng)的電壓提升后接入公用電網(wǎng)，功率傳感器監(jiān)測(cè)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的輸出功率并傳輸給中央控制器，中央控制器接收電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)的輸出功率指令，根據(jù)輸出功率指令和監(jiān)測(cè)的輸出功率產(chǎn)生輸出功率變化率信號(hào)，通過(guò)位于風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)與中央控制器之間的通訊鏈路將輸出功率變化率信號(hào)發(fā)送給多個(gè)風(fēng)機(jī)從而改變每臺(tái)風(fēng)機(jī)的一個(gè)或多個(gè)運(yùn)行參數(shù)。本發(fā)明在滿(mǎn)足電網(wǎng)調(diào)度要求的情況下保證風(fēng)機(jī)的最大風(fēng)能捕獲。
文檔編號(hào)F03D7/00GK102828908SQ20121029992
公開(kāi)日2012年12月19日 申請(qǐng)日期2012年8月22日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月22日
發(fā)明者潘愛(ài)華, 王安正, 于長(zhǎng)生, 舒晶 申請(qǐng)人:南京風(fēng)電科技有限公司