一種風電機組載荷優化控制系統的製作方法

2023-04-28 03:56:31 2

本實用新型涉及風力發電領域，具體而言，涉及一種風電機組載荷優化控制系統。

背景技術：

風力發電機組所處的電網環境多種多樣，大規模風電併網對電網消化能力、輸送能力形成了較大的挑戰，儲能技術是緩解或解決這一難題的方法之一。而風資源的不確定性，對機組的載荷安全和可靠性也帶來了挑戰，再加上電網波動的影響，對機組的載荷衝擊進一步增大。

目前，現有技術大多是基於風機自身的載荷控制系統，但是由於機組在電網波動的情況下功率輸出受到影響，帶來的載荷衝擊較大，機組在陣風或風向突變的情況下，機組載荷會帶來衝擊。現有控制系統針對以上異常情況下的載荷控制效果及載荷與發電的平衡效果都受到很大影響。

技術實現要素：

本實用新型提供一種風電機組載荷優化控制系統，用以優化風電機組載荷。

為達到上述目的，本實用新型提供了一種風電機組載荷優化控制系統，其與風力發電系統中的變頻併網系統連接，所述變頻併網系統與電網連接，用於獲取電網的電壓、頻率和功率，其包括：電網故障標誌獲取模塊、環境變量獲取模塊、機組狀態獲取模塊、智能載荷獲取模塊、智能風速估測模塊、智能載荷估測模塊、發電及監控控制模塊和協調控制模塊，其中：

所述電網故障標誌獲取模塊與所述變頻併網系統連接，用於讀取電網的故障標誌；

所述環境變量獲取模塊用於獲取當前的風向和風速；

所述機組狀態獲取模塊用於讀取當前風機機組的轉速、功率、變槳角度和機艙位置振動；

所述智能載荷獲取模塊用於獲取當前風機機組的實時載荷；

所述智能風速估測模塊與所述機組狀態獲取模塊連接，用於根據當前風機機組的轉速、功率、變槳角度和機艙位置振動估測當前的準確風速；

所述智能載荷估測模塊用於根據當前風機機組的轉速、功率、變槳角度和機艙位置振動以及由所述智能風速估測模塊估測出的當前的準確風速估測當前風機機組的載荷；

所述發電及監控控制模塊與所述電網故障標誌獲取模塊、所述環境變量獲取模塊、所述變頻併網系統、所述智能載荷估測模塊和所述智能載荷獲取模塊連接，用於為風機機組制定最優的發電策略和監控策略；

所述協調控制模塊與所述電網故障標誌獲取模塊、所述環境變量獲取模塊、所述變頻併網系統、所述智能載荷估測模塊、所述智能載荷獲取模塊和所述發電及監控控制模塊連接，用於制定風機機組和儲能模塊之間的協調控制策略；

所述協調控制模塊進一步與風電機組中的偏航系統、變槳系統和儲能系統連接，用於根據由所述協調控制模塊制定的風機機組和儲能模塊之間的協調控制策略控制所述偏航系統、所述變槳系統、所述變頻併網系統和所述儲能系統工作。

在本實用新型的一實施例中，所述智能載荷估測模塊為葉根載荷測量模塊，所述葉根載荷測量模塊通過載荷傳感器測量機組中的三個葉片的葉根在揮舞方向和拍打方向的載荷。

在本實用新型的一實施例中，所述智能載荷估測模塊為塔筒載荷測量模塊，所述塔筒載荷測量模塊通過載荷傳感器測量機組塔頂在彎曲方向和扭轉方向的載荷。

本實用新型提供的風電機組載荷優化控制系統結合了模塊化儲能技術、智能載荷估測與控制模塊，能夠在最大化風能吸收的情況下降低機組載荷，減少尖峰載荷衝擊的強度，優化機組性能，提高機組可靠性以及發電量，延長機組壽命，具有很強的實用性和可觀的經濟價值。

附圖說明

為了更清楚地說明本實用新型實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對於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為本實用新型提供的風電機組載荷優化控制系統的示意圖。

附圖標記說明：1-電網故障標誌獲取模塊；2-環境變量獲取模塊；3-機組狀態獲取模塊；4-智能載荷獲取模塊；5-智能風速估測模塊；6-智能載荷估測模塊；7-發電及監控控制模塊；8-協調控制模塊；9-變頻併網系統；10-電網。

具體實施方式

下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有付出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本實用新型保護的範圍。

圖1為本實用新型提供的風電機組載荷優化控制系統的示意圖，本實用新型提供的風電機組載荷優化控制系統與風力發電系統中的變頻併網系統9連接，變頻併網系統9與電網10連接，用於獲取電網的電壓、頻率和功率。如圖所示，風電機組載荷優化控制系統包括：電網故障標誌獲取模塊1、環境變量獲取模塊2、機組狀態獲取模塊3、智能載荷獲取模塊4、智能風速估測模塊5、智能載荷估測模塊6、發電及監控控制模塊7和協調控制模塊8，其中：

電網故障標誌獲取模塊1與變頻併網系統9連接，用於讀取電網的故障標誌；

環境變量獲取模塊2用於獲取當前的風向和風速；

機組狀態獲取模塊3用於讀取當前風機機組的轉速、功率、變槳角度和機艙位置振動；

智能載荷獲取模塊4用於獲取當前風機機組的實時載荷；

智能風速估測模塊5與機組狀態獲取模塊連3接，用於根據當前風機機組的轉速、功率、變槳角度和機艙位置振動估測當前的準確風速；

智能載荷估測模塊6用於根據當前風機機組的轉速、功率、變槳角度和機艙位置振動以及由智能風速估測模塊5估測出的當前的準確風速估測當前風機機組的載荷；

發電及監控控制模塊與7電網故障標誌獲取模塊1、環境變量獲取模塊2、變頻併網系統9、智能載荷估測模塊6和智能載荷獲取模塊4連接，用於為風機機組制定最優的發電策略和監控策略；

協調控制模塊8與電網故障標誌獲取模塊1、環境變量獲取模塊2、變頻併網系統9、智能載荷估測模塊6、智能載荷獲取模塊4和發電及監控控制模塊7連接，用於制定風機機組和儲能模塊之間的協調控制策略；

協調控制模塊8進一步與風電機組中的偏航系統、變槳系統和儲能系統連接(圖中未示出)，用於根據由協調控制模塊8制定的風機機組和儲能模塊之間的協調控制策略控制偏航系統、變槳系統、變頻併網系統和儲能系統工作。

本實用新型中，智能載荷估測模塊可以為葉根載荷測量模塊，葉根載荷測量模塊通過載荷傳感器測量機組中的三個葉片的葉根在揮舞方向和拍打方向的載荷。然後再基於風機模型和設計參數進行計算和轉化，得到風機其他關鍵零部件的載荷(如主軸承、輪轂、主機架和塔筒等載荷)。

本實用新型中，智能載荷估測模塊還可以為塔筒載荷測量模塊，塔筒載荷測量模塊通過載荷傳感器測量機組塔頂在彎曲方向和扭轉方向的載荷。然後再基於風機模型和設計參數進行計算和轉化，得到風機其他關鍵零部件的載荷(如主軸承、輪轂、主機架和塔筒等載荷)。

本實用新型提供的風電機組載荷優化控制系統結合了模塊化儲能技術、智能載荷估測與控制模塊，能夠在最大化風能吸收的情況下降低機組載荷，減少尖峰載荷衝擊的強度，優化機組性能，提高機組可靠性以及發電量，延長機組壽命，具有很強的實用性和可觀的經濟價值。

本領域普通技術人員可以理解：附圖只是一個實施例的示意圖，附圖中的模塊或流程並不一定是實施本實用新型所必須的。

本領域普通技術人員可以理解：實施例中的裝置中的模塊可以按照實施例描述分布於實施例的裝置中，也可以進行相應變化位於不同於本實施例的一個或多個裝置中。上述實施例的模塊可以合併為一個模塊，也可以進一步拆分成多個子模塊。

最後應說明的是：以上實施例僅用以說明本實用新型的技術方案，而非對其限制；儘管參照前述實施例對本實用新型進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特徵進行等同替換；而這些修改或者替換，並不使相應技術方案的本質脫離本實用新型實施例技術方案的精神和範圍。