风电机组的功率控制方法及装置与流程

1.本公开涉及风力发电技术领域。更具体地，本公开涉及一种风电机组的功率控制方法及装置。

背景技术：

2.根据风电市场调研及机组经济性评估，在整机开发阶段会初步确定机组基本运行参数，如功率、转速、扭矩等，随之机组相关硬件设备也会根据机组运行参数及相关标准要求进行选型确定和结构设计，以确保机组安全运行。整机开发中，一般按照标准环境参数或范围对硬件设备和结构进行设计以满足机组运行要求同时满足成本要求，因此机组硬件设备或结构存在较为严格明确的运行边界。但由于硬件设备或结构性能会受实际环境的影响而变化，而导致机组功率边界也随着变化。

技术实现要素：

3.本公开的示例性实施例在于提供一种风电机组的功率控制方法及装置，以根据实际的环境温度调整机组的设定功率，温度低时提升发电量，温度高时保证机组安全，从而提升机组的竞争力。
4.根据本公开的示例性实施例，提供一种风电机组的功率控制方法，包括：获取风电机组运行时的环境温度、转速和桨距角；基于所述环境温度和转速确定风电机组的电气边界功率；基于所述环境温度、转速和桨距角确定风电机组的失速边界功率；基于风电机组的电气边界功率和失速边界功率确定风电机组的设定功率；根据所述设定功率控制所述风电机组的输出。
5.可选地，所述基于所述环境温度和转速确定风电机组的电气边界功率，可包括：基于所述环境温度确定风电机组的关键部件的电气边界电流，其中，所述关键部件包括发电机、变流器、电缆；将发电机的电气边界电流、变流器的电气边界电流和电缆的电气边界电流中的最小值确定为风电机组的电气边界电流；基于所述环境温度、转速和所述风电机组的电气边界电流确定风电机组的电气边界功率。
6.可选地，所述基于所述环境温度、转速和所述风电机组的电气边界电流确定风电机组的电气边界功率，可包括：获取风电机组的额定功率、额定电流以及损耗功率；基于风电机组的额定功率、额定电流、损耗功率、发电机绕组温度以及所述电气边界电流、转速和所述环境温度来计算所述风电机组的电气边界功率。
7.可选地，当所述关键部件为发电机时，所述发电机的电气边界电流可包括发电机的第一电流限值和第二电流限值，其中，所述第一电流限值是指基于稳定性的发电机电流限值，所述第二电流限值是指基于温升的发电机电流限值，所述温升是指在运行状态下发电机绕组的温度与冷却介质的温度之差，其中，所述基于所述环境温度确定风电机组的关键部件的电气边界电流，可包括：基于所述环境温度确定风电机组的基于稳定性的发电机电流限值；基于所述环境温度确定风电机组的基于温升的发电机电流限值。
8.可选地，所述基于所述环境温度确定风电机组的基于稳定性的发电机电流限值，可包括：获取风电机组的发电机在所述环境温度下的失稳功率，所述失稳功率是指发电机的负载上限；基于所述失稳功率确定所述发电机在所述失稳功率下的电流；将所述发电机在所述失稳功率下的电流值确定为基于稳定性的发电机电流限值。
9.可选地，所述基于所述环境温度确定风电机组的基于温升的发电机电流限值，可包括：根据不同地理位置的环境温度确定发电机温升的电流限值的修正系数；基于所述环境温度、风电机组的额定电流、以及所述修正系数计算基于温升的发电机电流限值。
10.可选地，当所述关键部件为变流器时，所述基于所述环境温度确定风电机组的关键部件的电气边界电流，可包括：根据环境温度与变流器电流限值的对应关系，确定所述环境温度所对应的变流器电流限值；将所述环境温度所对应的变流器电流限值确定为变流器的电气边界电流。
11.可选地，当所述关键部件为电缆时，所述基于所述环境温度确定风电机组的关键部件的电气边界电流，可包括：确定所述环境温度所处的范围；基于所述环境温度所处的范围确定风电机组的电缆的电流边界。
12.可选地，所述基于所述环境温度、转速和桨距角确定风电机组的失速边界功率，可包括：基于转速、桨距角、失速风速的对应关系确定与转速和桨距角对应的失速风速；获取风电机组运行时的风能利用系数、所述环境温度下的空气密度、以及风电机组的叶轮半径，其中，所述环境温度下的空气密度是基于所述环境温度计算的；基于所述失速风速、所述风能利用系数、所述空气密度以及所述叶轮半径计算风电机组的失速边界功率。
13.可选地，所述基于风电机组的电气边界功率和失速边界功率确定风电机组的设定功率，可包括：将风电机组的电气边界功率和失速边界功率进行比较；将电气边界功率和失速边界功率中的最小值作为风电机组的设定功率。
14.可选地，根据所述设定功率控制所述风电机组的输出，可包括：如果所述设定功率大于额定功率，则控制所述风电机组以超发状态输出；如果所述设定功率小于额定功率，则控制所述风电机组以限功率状态输出。
15.可选地，所述基于风电机组的电气边界功率和失速边界功率确定风电机组的设定功率之后，还可包括：将所述设定功率作为风电机组有功功率上限输入至管理系统，所述管理系统用于根据电网需求以及所述有功功率上限进行功率调度。
16.根据本公开的示例性实施例，提供一种风电机组的功率控制装置，包括：数据获取单元，被配置为获取风电机组运行时的环境温度、转速和桨距角；第一功率确定单元，被配置为基于所述环境温度和转速确定风电机组的电气边界功率；第二功率确定单元，被配置为基于所述环境温度、转速和桨距角确定风电机组的失速边界功率；设定功率确定单元，被配置为基于风电机组的电气边界功率和失速边界功率确定风电机组的设定功率；和输出控制单元，被配置为根据所述设定功率控制所述风电机组的输出。
17.可选地，第一功率确定单元可被配置为：基于所述环境温度确定风电机组的关键部件的电气边界电流，其中，所述关键部件包括发电机、变流器、电缆；将发电机的电气边界电流、变流器的电气边界电流和电缆的电气边界电流中的最小值确定为风电机组的电气边界电流；基于所述环境温度、转速和所述风电机组的电气边界电流确定风电机组的电气边界功率。
18.可选地，第一功率确定单元可被配置为：获取风电机组的额定功率、额定电流以及损耗功率；基于风电机组的额定功率、额定电流、损耗功率、发电机绕组温度以及所述电气边界电流、转速和所述环境温度来计算所述风电机组的电气边界功率。
19.可选地，当所述关键部件为发电机时，所述发电机的电气边界电流可包括发电机的第一电流限值和第二电流限值，其中，所述第一电流限值是指基于稳定性的发电机电流限值，所述第二电流限值是指基于温升的发电机电流限值，所述温升是指在运行状态下发电机绕组的温度与冷却介质的温度之差，其中，第一功率确定单元可包括第一确定单元，被配置为：基于所述环境温度确定风电机组的基于稳定性的发电机电流限值；基于所述环境温度确定风电机组的基于温升的发电机电流限值。
20.可选地，第一确定单元可被配置为：获取风电机组的发电机在所述环境温度下的失稳功率，所述失稳功率是指发电机的负载上限；基于所述失稳功率确定所述发电机在所述失稳功率下的电流；将所述发电机在所述失稳功率下的电流值确定为基于稳定性的发电机电流限值。
21.可选地，第一确定单元可被配置为：根据不同地理位置的环境温度确定发电机温升的电流限值的修正系数；基于所述环境温度、风电机组的额定电流、以及所述修正系数计算基于温升的发电机电流限值。
22.可选地，第一功率确定单元可包括第二确定单元，被配置为：当所述关键部件为变流器时，根据环境温度与变流器电流限值的对应关系，确定所述环境温度所对应的变流器电流限值；将所述环境温度所对应的变流器电流限值确定为变流器的电气边界电流。
23.可选地，第一功率确定单元可包括第三确定单元，被配置为：当所述关键部件为电缆时，确定所述环境温度所处的范围；基于所述环境温度所处的范围确定风电机组的电缆的电流边界。
24.可选地，第二功率确定单元可被配置为：基于转速、桨距角、失速风速的对应关系确定与转速和桨距角对应的失速风速；获取风电机组运行时的风能利用系数、所述环境温度下的空气密度、以及风电机组的叶轮半径，其中，所述环境温度下的空气密度是基于所述环境温度计算的；基于所述失速风速、所述风能利用系数、所述空气密度以及所述叶轮半径计算风电机组的失速边界功率。
25.可选地，设定功率确定单元可被配置为：将风电机组的电气边界功率和失速边界功率进行比较；将电气边界功率和失速边界功率中的最小值作为风电机组的设定功率。
26.可选地，输出控制单元可被配置为：如果所述设定功率大于额定功率，则控制所述风电机组以超发状态输出；如果所述设定功率小于额定功率，则控制所述风电机组以限功率状态输出。
27.可选地，所述功率控制装置还可包括：数据管理单元，被配置为在基于风电机组的电气边界功率和失速边界功率确定风电机组的设定功率之后，将所述设定功率作为风电机组有功功率上限输入至管理系统，所述管理系统用于根据电网需求以及所述有功功率上限进行功率调度。
28.根据本公开的示例性实施例，提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，当所述计算机程序指令被处理器执行时，实现根据本公开的示例性实施例的风电机组的功率控制方法。
29.根据本公开的示例性实施例，提供一种计算装置，包括：至少一个处理器；至少一个存储器，存储有计算机程序指令，当所述计算机程序指令被所述至少一个处理器执行时，实现根据本公开的示例性实施例的风电机组的功率控制方法。
30.根据本公开的示例性实施例，提供一种计算机程序产品，该计算机程序产品中的指令可由计算机设备的处理器执行以完成根据本公开的示例性实施例的风电机组的功率控制方法。
31.根据本公开的示例性实施例的风电机组的功率控制方法及装置，通过获取风电机组运行时的环境温度、转速和桨距角，基于所述环境温度和转速确定风电机组的电气边界功率，基于所述环境温度、转速和桨距角确定风电机组的失速边界功率，基于风电机组的电气边界功率和失速边界功率确定风电机组的设定功率，根据所述设定功率控制所述风电机组的输出，实现了根据实际的环境温度调整机组的设定功率，温度低时提升发电量，温度高时保证机组安全，从而提升机组的竞争力。
32.将在接下来的描述中部分阐述本公开总体构思另外的方面和/或优点，还有一部分通过描述将是清楚的，或者可以经过本公开总体构思的实施而得知。
附图说明
33.通过下面结合示例性地示出实施例的附图进行的描述，本公开的示例性实施例的上述和其他目的和特点将会变得更加清楚，其中：
34.图1a示出根据本公开的示例性实施例的风电机组的功率控制方法的流程图；
35.图1b示出根据本公开的示例性实施例的风电机组的功率控制的逻辑图；
36.图2示出根据本公开的一个示例性实施例的风电机组的功率控制装置的框图；
37.图3示出根据本公开的示例性实施例的第一功率确定单元的框图；
38.图4示出根据本公开的另一示例性实施例的风电机组的功率控制装置的框图；和
39.图5示出根据本公开的示例性实施例的计算装置的示意图。
具体实施方式
40.现将详细参照本公开的示例性实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中，相同的标号始终指的是相同的部件。以下将通过参照附图来说明所述实施例，以便解释本公开。
41.图1a示出根据本公开的示例性实施例的风电机组的功率控制方法的流程图。图1b示出根据本公开的示例性实施例的风电机组的功率控制的逻辑图。
42.参照图1，在步骤s101，获取风电机组运行时的环境温度、转速和桨距角。
43.在本公开的示例性实施例中，环境温度可由安装在风电机组的机舱外的环境温度传感器获取。具体来说，根据风电机组配置不同，会有两种情况：一是配有一套环境温度传感器，二是配有两套环境温度传感器。配有一套传感器的，当传感器及温度数据无异常时，使用温度数据进行电气边界功率的计算，否则不进行计算输出；配有两套传感器的，首先判断默认传感器及温度数据无异常时，使用该温度数据进行电气边界功率的计算，否则再判断备用传感器及温度数据无异常时，使用该温度数据进行电气边界功率的计算，否则不进行计算输出。
44.在步骤s102，基于环境温度和转速确定风电机组的电气边界功率。
45.在本公开的示例性实施例中，在基于环境温度和转速确定风电机组的电气边界功率时，可首先基于环境温度确定风电机组的关键部件的电气边界电流，这里，关键部件可包括发电机、变流器、电缆中的至少一个。然后将关键部件的电气边界电流中的最小值确定为风电机组的电气边界电流，并且基于环境温度、转速和风电机组的电气边界电流确定风电机组的电气边界功率。例如，当将发电机、变流器、电缆都确定为关键部件时，可将发电机的电气边界电流、变流器的电气边界电流和电缆的电气边界电流中的最小值确定为风电机组的电气边界电流。
46.也就是说，电流的承受边界是影响风电机组功率电气边界的重要因素。例如，发电机电流的承受能力在选型确定的条件下则主要是受海拔高度和环境温度的影响，海拔高度和环境温度越高，所能承受的电流越小，可设定的功率也就越低；变流器电流的承受能力在选型确定的条件下则主要受环境温度的影响，温度越高，所能承受的电流越小，可设定的功率也就越低；电缆电流的承受能力在选型确定的条件下也主要受环境温度的影响，环境温度越高，所能承受的电流越小，可设定的功率也就越低。
47.在本公开的示例性实施例中，在基于环境温度、转速和风电机组的电气边界电流确定风电机组的电气边界功率时，可首先获取风电机组的额定功率、额定电流以及损耗功率，然后基于风电机组的额定功率、额定电流、损耗功率、发电机绕组温度以及电气边界电流、转速和环境温度来计算风电机组的电气边界功率。
48.例如，可根据公式以下公式来计算风电机组的电气边界功率。
[0049][0050]
这里，pwr_
elec
表示电气边界功率，p
rate
表示风电机组的额定功率，i
elec
表示电气边界电流，t
test
表示实验室测试的发电机绕组温度，t表示环境温度，i
rate
表示风电机组的额定电流，pwr_loss表示风电机组的损耗功率，ω表示风电机组的当前转速，ωrate表示风电机组的额定转速。也就是说，不同温度t下的电气边界功率与根据电气电流边界计算出的功率减去机组损耗功率的值成正比。
[0051]
在本公开的示例性实施例中，当关键部件为发电机时，发电机的电气边界电流包括发电机的第一电流限值和第二电流限值。这里，第一电流限值是指基于稳定性的发电机电流限值，第二电流限值是指基于温升的发电机电流限值，温升是指在运行状态下发电机绕组的温度与冷却介质的温度之差。也就是说，在计算发电机电流边界时，需要考虑的电流边界主要有温升对于发电机电流的限制值、稳定性对于发电机电流的限制值。
[0052]
在本公开的示例性实施例中，在基于环境温度确定风电机组的关键部件的电气边界电流时，可首先基于环境温度确定风电机组的基于稳定性的发电机电流限值，然后基于环境温度确定风电机组的基于温升的发电机电流限值。
[0053]
在本公开的示例性实施例中，在基于环境温度确定风电机组的基于稳定性的发电机电流限值时，可首先获取风电机组的发电机在环境温度下的失稳功率，并基于失稳功率确定发电机在失稳功率下的电流，然后将发电机在失稳功率下的电流值确定为基于稳定性的发电机电流限值。这里，失稳功率是指发电机的负载上限。
[0054]
发电机的负载有一定的上限，当超过这个值时，发电机便有失稳的风险，这个上限值被称为失稳功率。不同环境温度下电机的失稳功率也是不同的，失稳功率跟温度成一个正相关的关系。
[0055]
例如，可根据公式i
unstability
＝((1-t
test
*0.0011)*i
rate
)/(p
rate
*(p
test
/(1-t
unstability
*0.0011))计算发电机在失稳功率下的电流。这里，i
unstability
表示发电机在失稳功率下的电流，t
test
表示发电机绕组温度，i
rate
表示风电机组的额定电流，p
rate
表示风电机组的额定功率，p
test
表示失稳功率，t
unstability
表示失稳温度。
[0056]
在本公开的示例性实施例中，在基于环境温度确定风电机组的基于温升的发电机电流限值时，可首先根据不同地理位置的环境温度确定发电机温升的电流限值的修正系数，然后基于环境温度、风电机组的额定电流、以及修正系数计算基于温升的发电机电流限值。
[0057]
温升是发电机在一定条件下运行时绕组的温度与冷却介质温度的差值，此差值根据设计等级是有上限限制的，不同电流下对应的温升值即为温升曲线。所以要想使温升符合要求，电流就必须在一定范围内，由于温升还受海拔高度和环境温度的影响，所以在不同海拔和环境温度下测得的温升是不一样的，需要做一定的修正，所以计算满足温升要求的电流范围时也就需要根据不同的海拔和温度进行一定的修正，经过电气专业团队试验后提供的修正系数与海拔和温度的对应关系的示例如表1所示。
[0058]
表1发电机温升电流限值修正系数
[0059][0060]
如表1所示，将海拔分为了4个档位，与实际海拔最接近那一个档位的海拔(被称为等效海拔asl)用于查修正系数。所以计算修正值k时，先确定等效海拔asl及其所在列位置l(l＝1/2/3/4)，然后再根据温度线性插值计算修正值k。
[0061]
例如，可根据公式计算发电机温升电流限值的修正系数。这里，k表示发电机温升电流限值的修正系数，k
1l
表示t1温度下的发电机温升电流限值的修正系数，k
2l
表示t2温度下的发电机温升电流限值的修正系数，t表示环境温度，t1表示与发电机温升电流限值的修正系数k
1l
对应的温度，t2表示与发电机温升电流限值的修正系数k
2l
对应的温度。然后，可根据公式计算基于温升的发电机电流限值。这里，i
tempup
表示基于温升的发电机电流限值，t
test
表示发电机绕组温度，t表示环境温度，i
rate
表示风电机组的额定电流，k表示修正系数。
[0062]
在本公开的示例性实施例中，当关键部件为变流器时，在基于环境温度确定风电机组的关键部件的电气边界电流时，可首先根据环境温度与变流器电流限值的对应关系确定环境温度所对应的变流器电流限值，然后将环境温度所对应的变流器电流限值确定为变流器的电气边界电流。
[0063]
例如，当环境温度处于第一范围(例如，t《＝t3)时，确定风电机组的变流器的电流
边界为变流器的第一电流限值i3。当环境温度处于第二范围(例如，t3＜t＜＝t4)时，可根据公式计算风电机组的变流器的电流边界。这里，i
cnv
表示风电机组的变流器的电流边界，i3表示变流器的第一电流限值，i4表示变流器的第二电流限值，t表示环境温度，t3表示第一范围的上限温度，t4表示第二范围的上限温度。
[0064]
在本公开的示例性实施例中，当关键部件为电缆时，在基于环境温度确定风电机组的关键部件的电气边界电流时，可首先确定环境温度所处的范围，然后基于环境温度所处的范围确定风电机组的电缆的电流边界。
[0065]
例如，当环境温度处于第三范围(例如，t＜＝t5)时，确定风电机组的电缆的电流边界为第三电流限值i5。当环境温度处于第四范围(例如，t5＜t＜＝t6)时，可根据公式计算风电机组的电缆的电流边界。这里，i
cab
表示风电机组的电缆的电流边界，i5表示第三电流限值，i6表示第四电流限值，t表示环境温度，t5表示第三范围的上限温度，t6表示第四范围的上限温度。当环境温度处于第五范围(例如，t＞t6)时，可根据公式计算风电机组的电缆的电流边界，其中，i
cab
表示风电机组的电缆的电流边界，i6表示第四电流限值，i7表示第五电流限值，t表示环境温度，t6表示第四范围的上限温度，t7表示第五范围的上限温度。
[0066]
在步骤s103，基于环境温度、转速和桨距角确定风电机组的失速边界功率。
[0067]
在本公开的示例性实施例中，在基于环境温度、转速和桨距角确定风电机组的失速边界功率时，可首先基于转速、桨距角、失速风速的对应关系确定与转速和桨距角对应的失速风速，并且获取风电机组运行时的风能利用系数、环境温度下的空气密度、以及风电机组的叶轮半径，然后基于失速风速、风能利用系数、空气密度以及叶轮半径计算风电机组的失速边界功率。这里，环境温度下的空气密度是基于环境温度计算的。
[0068]
在基于转速、桨距角、失速风速的对应关系确定与转速和桨距角对应的失速风速时，由于失速风速与转速和桨距角都是呈现一个线性关系，为避免参数过多，可首先进行曲线拟合，然后根据失速风速与转速和桨距角的拟合关系实时计算失速风速。
[0069]
机组运行时的风能利用系数cp可根据实时桨距角和叶尖速比进行查表得到，表的横轴为桨距角(pitang)，纵轴为叶尖速比(lamda)，中间对应的为cp/(lamda)3。
[0070]
由于空气密度受到海拔和温度的影响，所以需要根据现场实际的海拔、以及实时的温度来计算空气密度。
[0071]
例如，可根据公式来计算空气密度。这里，ρ表示空气密度，asl表示等效海拔，h表示机组塔高，t表示环境温度。在计算出失速风速和空气密度之后，可根据公式pwr
stall
＝0.5*ρ*pi*cp*r2*windspd_stall3计算风电机组的失速边界功率。这里，pwr
stall
表示风电机组的失速边界功率，ρ表示空气密度，pi表示圆周率，cp表示风能利用系数，r表示叶轮半径，windspd_stall表示失速风速。
[0072]
在步骤s104，基于风电机组的电气边界功率和失速边界功率确定风电机组的设定功率。
[0073]
在本公开的示例性实施例中，在基于风电机组的电气边界功率和失速边界功率确
定风电机组的设定功率时，可首先将风电机组的电气边界功率和失速边界功率进行比较，然后将电气边界功率和失速边界功率中的最小值作为风电机组的设定功率。
[0074]
在步骤s105，根据设定功率控制风电机组的输出。
[0075]
在本公开的示例性实施例中，在根据设定功率控制风电机组的输出时，如果设定功率大于额定功率，则控制风电机组以超发状态输出；如果设定功率小于额定功率，则控制风电机组以限功率状态输出。
[0076]
在本公开的示例性实施例中，如图1b所示，在基于风电机组的电气边界功率和失速边界功率确定风电机组的设定功率之后，还可将设定功率作为风电机组有功功率上限输入至管理系统(能量管理平台)。这里，管理系统用于根据电网需求以及有功功率上限进行功率调度。例如，管理系统可将超发时设定功率设置不超过原额定功率的1.05倍。
[0077]
此外，根据本公开的示例性实施例，还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，当所述计算机程序指令被执行时，实现根据本公开的示例性实施例的风电机组的功率控制方法。
[0078]
在本公开的示例性实施例中，所述计算机可读存储介质可承载有一个或者多个程序，当所述程序中的计算机程序指令被执行时可实现以下步骤：获取风电机组运行时的环境温度、转速和桨距角；基于环境温度确定风电机组的电气边界功率；基于环境温度、转速和桨距角确定风电机组的失速边界功率；基于风电机组的电气边界功率和失速边界功率确定风电机组的设定功率；根据设定功率控制风电机组的输出。
[0079]
计算机可读存储介质例如可以是，但不限于，电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子可以包括但不限于：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机访问存储器(ram)、只读存储器(rom)、可擦式可编程只读存储器(eprom或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(cd-rom)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本公开的实施例中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储计算机程序的有形介质，该计算机程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。计算机可读存储介质上包含的计算机程序可以用任何适当的介质传输，包括但不限于：电线、光缆、rf(射频)等等，或者上述的任意合适的组合。计算机可读存储介质可以包含在任意装置中；也可以单独存在，而未装配入该装置中。
[0080]
此外，根据本公开的示例性实施例，还提供一种计算机程序产品，该计算机程序产品中的指令可由计算机设备的处理器执行以完成根据本公开的示例性实施例的风电机组的功率控制的方法。
[0081]
以上已经结合图1a和图1b对根据本公开的示例性实施例的风电机组的功率控制方法进行了描述。在下文中，将参照图2至图4对根据本公开的示例性实施例的风电机组的功率控制装置及其单元进行描述。
[0082]
图2示出根据本公开的一个示例性实施例的风电机组的功率控制装置的框图。图3示出根据本公开的示例性实施例的第一功率确定单元的框图。图4示出根据本公开的另一示例性实施例的风电机组的功率控制装置的框图。
[0083]
参照图2，风电机组的功率控制装置包括数据获取单元21、第一功率确定单元22、第二功率确定单元23、设定功率确定单元24和输出控制单元25。
[0084]
数据获取单元21被配置为获取风电机组运行时的环境温度、转速和桨距角。
[0085]
第一功率确定单元22被配置为基于环境温度和转速确定风电机组的电气边界功率。
[0086]
在本公开的示例性实施例中，第一功率确定单元22可被配置为：基于环境温度确定风电机组的关键部件的电气边界电流，这里，关键部件可包括发电机、变流器、电缆中的至少一个；将关键部件的电气边界电流中的最小值确定为风电机组的电气边界电流；基于环境温度、转速和风电机组的电气边界电流确定风电机组的电气边界功率。当将发电机、变流器、电缆都确定为关键部件时，可将发电机的电气边界电流、变流器的电气边界电流和电缆的电气边界电流中的最小值确定为风电机组的电气边界电流。
[0087]
在本公开的示例性实施例中，第一功率确定单元22可被配置为：获取风电机组的额定功率、额定电流以及损耗功率；基于风电机组的额定功率、额定电流、损耗功率、发电机绕组温度以及电气边界电流、转速和环境温度来计算风电机组的电气边界功率。
[0088]
在本公开的示例性实施例中，当关键部件为发电机时，发电机的电气边界电流可包括发电机的第一电流限值和第二电流限值，其中，第一电流限值是指基于稳定性的发电机电流限值，第二电流限值是指基于温升的发电机电流限值，温升是指在运行状态下发电机绕组的温度与冷却介质的温度之差。
[0089]
在本公开的示例性实施例中，第一功率确定单元22可包括第一确定单元221、第二确定单元222和第三确定单元223中的至少一个。图3示出第一功率确定单元22包括第一确定单元221、第二确定单元222和第三确定单元223的示例。
[0090]
在本公开的示例性实施例中，第一确定单元221可被配置为基于环境温度确定风电机组的基于稳定性的发电机电流限值；基于环境温度确定风电机组的基于温升的发电机电流限值。
[0091]
在本公开的示例性实施例中，第一确定单元221可被配置为：获取风电机组的发电机在环境温度下的失稳功率，失稳功率是指发电机的负载上限；基于失稳功率确定发电机在失稳功率下的电流；将发电机在失稳功率下的电流值确定为基于稳定性的发电机电流限值。
[0092]
在本公开的示例性实施例中，第一确定单元221可被配置为：根据不同地理位置的环境温度确定发电机温升的电流限值的修正系数；基于环境温度、风电机组的额定电流、以及修正系数计算基于温升的发电机电流限值。
[0093]
在本公开的示例性实施例中，第二确定单元222可被配置为：当关键部件为变流器时，根据环境温度与变流器电流限值的对应关系，确定环境温度所对应的变流器电流限值；将环境温度所对应的变流器电流限值确定为变流器的电气边界电流。
[0094]
在本公开的示例性实施例中，第三确定单元223可被配置为：当所述关键部件为电缆时，确定环境温度所处的范围；基于环境温度所处的范围确定风电机组的电缆的电流边界。
[0095]
第二功率确定单元23被配置为基于环境温度、转速和桨距角确定风电机组的失速边界功率。
[0096]
在本公开的示例性实施例中，第二功率确定单元23可被配置为：基于转速、桨距角、失速风速的对应关系确定与转速和桨距角对应的失速风速；获取风电机组运行时的风
能利用系数、环境温度下的空气密度、以及风电机组的叶轮半径，其中，环境温度下的空气密度是基于环境温度计算的；基于失速风速、风能利用系数、空气密度以及叶轮半径计算风电机组的失速边界功率。
[0097]
设定功率确定单元24被配置为基于风电机组的电气边界功率和失速边界功率确定风电机组的设定功率。
[0098]
在本公开的示例性实施例中，设定功率确定单元24可被配置为：将风电机组的电气边界功率和失速边界功率进行比较；将电气边界功率和失速边界功率中的最小值作为风电机组的设定功率。
[0099]
输出控制单元25被配置为根据设定功率控制风电机组的输出。
[0100]
在本公开的示例性实施例中，输出控制单元25可被配置为：如果设定功率大于额定功率，则控制风电机组以超发状态输出；如果设定功率小于额定功率，则控制风电机组以限功率状态输出。
[0101]
在本公开的示例性实施例中，如图4所示，除了数据获取单元21、第一功率确定单元22、第二功率确定单元23、设定功率确定单元24和输出控制单元25之外，功率控制装置还可包括：数据管理单元26被配置为在基于风电机组的电气边界功率和失速边界功率确定风电机组的设定功率之后，将设定功率作为风电机组有功功率上限输入至管理系统，管理系统用于根据电网需求以及有功功率上限进行功率调度。
[0102]
以上已经结合图2至图4对根据本公开的示例性实施例的风电机组的功率控制装置进行了描述。接下来，结合图5对根据本公开的示例性实施例的计算装置进行描述。
[0103]
图5示出根据本公开的示例性实施例的计算装置的示意图。
[0104]
参照图5，根据本公开的示例性实施例的计算装置5，包括存储器51和处理器52，所述存储器51上存储有计算机程序指令，当所述计算机程序指令被处理器52执行时，实现根据本公开的示例性实施例的风电机组的功率控制方法。
[0105]
在本公开的示例性实施例中，当所述计算机程序指令被处理器52执行时，可实现以下步骤：获取风电机组运行时的环境温度、转速和桨距角；基于环境温度和转速确定风电机组的电气边界功率；基于环境温度、转速和桨距角确定风电机组的失速边界功率；基于风电机组的电气边界功率和失速边界功率确定风电机组的设定功率；根据设定功率控制风电机组的输出。
[0106]
图5示出的计算装置仅仅是一个示例，不应对本公开实施例的功能和使用范围带来任何限制。
[0107]
以上已参照图1至图5描述了根据本公开的示例性实施例的风电机组的功率控制方法及装置。然而，应该理解的是：图2至图4中所示的风电机组的功率控制装置及其单元可分别被配置为执行特定功能的软件、硬件、固件或上述项的任意组合，图5中所示的计算装置并不限于包括以上示出的组件，而是可根据需要增加或删除一些组件，并且以上组件也可被组合。
[0108]
根据本公开的示例性实施例的风电机组的功率控制方法及装置，通过获取风电机组运行时的环境温度、转速和桨距角，基于环境温度和转速确定风电机组的电气边界功率，基于环境温度、转速和桨距角确定风电机组的失速边界功率，基于风电机组的电气边界功率和失速边界功率确定风电机组的设定功率，根据设定功率控制风电机组的输出，实现了
根据实际的环境温度调整机组的功率设定，温度低时提升发电量，温度高时保证机组安全，从而提升机组的竞争力。
[0109]
尽管已经参照其示例性实施例具体显示和描述了本公开，但是本领域的技术人员应该理解，在不脱离权利要求所限定的本公开的精神和范围的情况下，可以对其进行形式和细节上的各种改变。

技术特征：

1.一种风电机组的功率控制方法，其特征在于，所述功率控制方法包括：获取风电机组运行时的环境温度、转速和桨距角；基于所述环境温度和转速确定风电机组的电气边界功率；基于所述环境温度、转速和桨距角确定风电机组的失速边界功率；基于风电机组的电气边界功率和失速边界功率确定风电机组的设定功率；根据所述设定功率控制所述风电机组的输出。2.根据权利要求1所述的功率控制方法，其特征在于，所述基于所述环境温度和转速确定风电机组的电气边界功率，包括：基于所述环境温度确定风电机组的关键部件的电气边界电流，其中，所述关键部件包括发电机、变流器、电缆；将发电机的电气边界电流、变流器的电气边界电流和电缆的电气边界电流中的最小值确定为风电机组的电气边界电流；基于所述环境温度、转速和所述风电机组的电气边界电流确定风电机组的电气边界功率。3.根据权利要求2所述的功率控制方法，其特征在于，所述基于所述环境温度、转速和所述风电机组的电气边界电流确定风电机组的电气边界功率，包括：获取风电机组的额定功率、额定电流以及损耗功率；基于风电机组的额定功率、额定电流、损耗功率、发电机绕组温度以及所述电气边界电流、转速和所述环境温度来计算所述风电机组的电气边界功率。4.根据权利要求2所述的功率控制方法，其特征在于，当所述关键部件为发电机时，所述发电机的电气边界电流包括发电机的第一电流限值和第二电流限值，其中，所述第一电流限值是指基于稳定性的发电机电流限值，所述第二电流限值是指基于温升的发电机电流限值，所述温升是指在运行状态下发电机绕组的温度与冷却介质的温度之差，其中，所述基于所述环境温度确定风电机组的关键部件的电气边界电流，包括：基于所述环境温度确定风电机组的基于稳定性的发电机电流限值；基于所述环境温度确定风电机组的基于温升的发电机电流限值。5.根据权利要求4所述的功率控制方法，其特征在于，所述基于所述环境温度确定风电机组的基于稳定性的发电机电流限值，包括：获取风电机组的发电机在所述环境温度下的失稳功率，所述失稳功率是指发电机的负载上限；基于所述失稳功率确定所述发电机在所述失稳功率下的电流；将所述发电机在所述失稳功率下的电流值确定为基于稳定性的发电机电流限值。6.根据权利要求4所述的功率控制方法，其特征在于，所述基于所述环境温度确定风电机组的基于温升的发电机电流限值，包括：根据不同地理位置的环境温度确定发电机温升的电流限值的修正系数；基于所述环境温度、风电机组的额定电流、以及所述修正系数计算基于温升的发电机电流限值。7.根据权利要求2所述的功率控制方法，其特征在于，当所述关键部件为变流器时，所
述基于所述环境温度确定风电机组的关键部件的电气边界电流，包括：根据环境温度与变流器电流限值的对应关系，确定所述环境温度所对应的变流器电流限值；将所述环境温度所对应的变流器电流限值确定为变流器的电气边界电流。8.根据权利要求2所述的功率控制方法，其特征在于，当所述关键部件为电缆时，所述基于所述环境温度确定风电机组的关键部件的电气边界电流，包括：确定所述环境温度所处的范围；基于所述环境温度所处的范围确定风电机组的电缆的电流边界。9.根据权利要求1所述的功率控制方法，其特征在于，所述基于所述环境温度、转速和桨距角确定风电机组的失速边界功率，包括：基于转速、桨距角、失速风速的对应关系确定与转速和桨距角对应的失速风速；获取风电机组运行时的风能利用系数、所述环境温度下的空气密度、以及风电机组的叶轮半径，其中，所述环境温度下的空气密度是基于所述环境温度计算的；基于所述失速风速、所述风能利用系数、所述空气密度以及所述叶轮半径计算风电机组的失速边界功率。10.根据权利要求1至9中任一项所述的功率控制方法，其特征在于，所述基于风电机组的电气边界功率和失速边界功率确定风电机组的设定功率，包括：将风电机组的电气边界功率和失速边界功率进行比较；将电气边界功率和失速边界功率中的最小值作为风电机组的设定功率。11.根据权利要求1至9中任一项所述的功率控制方法，其特征在于，根据所述设定功率控制所述风电机组的输出，包括：如果所述设定功率大于额定功率，则控制所述风电机组以超发状态输出；如果所述设定功率小于额定功率，则控制所述风电机组以限功率状态输出。12.根据权利要求1至9中任一项所述的功率控制方法，其特征在于，所述基于风电机组的电气边界功率和失速边界功率确定风电机组的设定功率之后，还包括：将所述设定功率作为风电机组有功功率上限输入至管理系统，所述管理系统用于根据电网需求以及所述有功功率上限进行功率调度。13.一种风电机组的功率控制装置，其特征在于，所述功率控制装置包括：数据获取单元，被配置为获取风电机组运行时的环境温度、转速和桨距角；第一功率确定单元，被配置为基于所述环境温度和转速确定风电机组的电气边界功率；第二功率确定单元，被配置为基于所述环境温度、转速和桨距角确定风电机组的失速边界功率；设定功率确定单元，被配置为基于风电机组的电气边界功率和失速边界功率确定风电机组的设定功率；和输出控制单元，被配置为根据所述设定功率控制所述风电机组的输出。14.根据权利要求13所述的功率控制装置，其特征在于，第一功率确定单元被配置为：基于所述环境温度确定风电机组的关键部件的电气边界电流，其中，所述关键部件包括发电机、变流器、电缆；
将发电机的电气边界电流、变流器的电气边界电流和电缆的电气边界电流中的最小值确定为风电机组的电气边界电流；基于所述环境温度、转速和所述风电机组的电气边界电流确定风电机组的电气边界功率。15.根据权利要求14所述的功率控制装置，其特征在于，第一功率确定单元被配置为：获取风电机组的额定功率、额定电流以及损耗功率；基于风电机组的额定功率、额定电流、损耗功率、发电机绕组温度以及所述电气边界电流、转速和所述环境温度来计算所述风电机组的电气边界功率。16.根据权利要求14所述的功率控制装置，其特征在于，当所述关键部件为发电机时，所述发电机的电气边界电流包括发电机的第一电流限值和第二电流限值；其中，所述第一电流限值是指基于稳定性的发电机电流限值，所述第二电流限值是指基于温升的发电机电流限值，所述温升是指在运行状态下发电机绕组的温度与冷却介质的温度之差，其中，第一功率确定单元包括第一确定单元，被配置为：基于所述环境温度确定风电机组的基于稳定性的发电机电流限值；基于所述环境温度确定风电机组的基于温升的发电机电流限值。17.根据权利要求16所述的功率控制装置，其特征在于，第一确定单元被配置为：获取风电机组的发电机在所述环境温度下的失稳功率，所述失稳功率是指发电机的负载上限；基于所述失稳功率确定所述发电机在所述失稳功率下的电流；将所述发电机在所述失稳功率下的电流值确定为基于稳定性的发电机电流限值。18.根据权利要求16所述的功率控制装置，其特征在于，第一确定单元被配置为：根据不同地理位置的环境温度确定发电机温升的电流限值的修正系数；基于所述环境温度、风电机组的额定电流、以及所述修正系数计算基于温升的发电机电流限值。19.根据权利要求14所述的功率控制装置，其特征在于，第一功率确定单元包括第二确定单元，被配置为：当所述关键部件为变流器时，根据环境温度与变流器电流限值的对应关系，确定所述环境温度所对应的变流器电流限值；将所述环境温度所对应的变流器电流限值确定为变流器的电气边界电流。20.根据权利要求14所述的功率控制装置，其特征在于，第一功率确定单元包括第三确定单元，被配置为：当所述关键部件为电缆时，确定所述环境温度所处的范围；基于所述环境温度所处的范围确定风电机组的电缆的电流边界。21.根据权利要求13所述的功率控制装置，其特征在于，第二功率确定单元被配置为：基于转速、桨距角、失速风速的对应关系确定与转速和桨距角对应的失速风速；获取风电机组运行时的风能利用系数、所述环境温度下的空气密度、以及风电机组的叶轮半径，其中，所述环境温度下的空气密度是基于所述环境温度计算的；基于所述失速风速、所述风能利用系数、所述空气密度以及所述叶轮半径计算风电机
组的失速边界功率。22.根据权利要求13至21中任一项所述的功率控制装置，其特征在于，设定功率确定单元被配置为：将风电机组的电气边界功率和失速边界功率进行比较；将电气边界功率和失速边界功率中的最小值作为风电机组的设定功率。23.根据权利要求13至21中任一项所述的功率控制装置，其特征在于，输出控制单元被配置为：如果所述设定功率大于额定功率，则控制所述风电机组以超发状态输出；如果所述设定功率小于额定功率，则控制所述风电机组以限功率状态输出。24.根据权利要求13至21中任一项所述的功率控制装置，其特征在于，所述功率控制装置还包括：数据管理单元，被配置为在基于风电机组的电气边界功率和失速边界功率确定风电机组的设定功率之后，将所述设定功率作为风电机组有功功率上限输入至管理系统，所述管理系统用于根据电网需求以及所述有功功率上限进行功率调度。25.一种存储有计算机程序指令的计算机可读存储介质，其特征在于，当所述计算机程序指令被处理器执行时，实现根据权利要求1至12中任一项所述的风电机组的功率控制方法。26.一种计算装置，其特征在于，所述计算装置包括：处理器；存储器，存储有计算机程序指令，当所述计算机程序指令被所述处理器执行时，实现根据权利要求1至12中任一项所述的风电机组的功率控制方法。

技术总结

提供一种风电机组的功率控制方法及装置。该风电机组的功率控制方法包括：获取风电机组运行时的环境温度、转速和桨距角；基于环境温度和转速确定风电机组的电气边界功率；基于环境温度、转速和桨距角确定风电机组的失速边界功率；基于风电机组的电气边界功率和失速边界功率确定风电机组的设定功率；根据设定功率控制风电机组的输出。制风电机组的输出。制风电机组的输出。