本發(fā)明屬于風力發(fā)電技術領域，尤其涉及一種風力發(fā)電機組、風力發(fā)電機組功率控制方法及裝置。

背景技術：

風電行業(yè)在近些年得到長足發(fā)展，在能源供給方面的角色越來越顯著。風電制造企業(yè)和研究單位都不在不斷的通過技術革新使得風能的利用越來越有效。隨著風能的利用日漸成熟，在任何不同的環(huán)境條件下都能夠獲取風能成為一種研究方向。

目前，風力發(fā)電機組的設計運行溫度作在-10～40℃區(qū)間，這主要取決于風力發(fā)電機組各個系統(tǒng)及部件的溫度耐受范圍。在更高的環(huán)境溫度條件下，因為部件在運行時的自身發(fā)熱以及吸收環(huán)境中的熱量，部件所處的溫度條件將超過正常的溫度運行范圍，這將極大的降低風力發(fā)電機組的可靠性及可利用率。例如，電氣元件、潤滑油、橡膠件都是對環(huán)境溫度非常敏感的元件，機械支撐結(jié)構也同樣會在高溫條件下失去原有的機械結(jié)構的設計承載能力。

隨著風力發(fā)電機組被應用到各個環(huán)境條件下，對于一些高溫地區(qū)，例如熱帶地區(qū)或者內(nèi)陸高熱地區(qū)，同樣有風電的發(fā)展需求。各個風電制造商已經(jīng)開始在這些地區(qū)樹立風機，在超過40℃的條件下會進行停機。但是由于高溫地區(qū)的40℃甚至40℃以上的高溫環(huán)境在全年中所占比例較高，由于高溫對風力發(fā)電機組簡單的進行停機將很大程度上降低了機組在這類地區(qū)的能量可利用率。

另一方面，部分機組也會在常年環(huán)境溫度相對較低的低溫地區(qū)運行，在這類地區(qū)的機組散熱比較好，但是這類地區(qū)的風力發(fā)電機組仍與其他地區(qū)的風力發(fā)電機組同樣在固定的額定功率滿發(fā)，沒有發(fā)揮處在這類低溫地區(qū)的風力發(fā)電機組各部件的性能。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明實施例提供了一種風力發(fā)電機組、風力發(fā)電機組功率控制方法及裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)風力發(fā)電機組在高溫情況下可持續(xù)發(fā)電，并且在低溫情況下進行超額發(fā)電。

第一方面，提供一種風力發(fā)電機組的功率控制方法，包括：比較當前運行環(huán)境溫度與預設環(huán)境溫度范圍的步驟；判斷風力發(fā)電機組是否處于正常工作狀態(tài)的步驟；當當前運行環(huán)境溫度大于預設環(huán)境溫度范圍中的額定最大值，小于預設環(huán)境溫度范圍中的實際需求最大值且風力發(fā)電機組處于正常工作狀態(tài)時，則根據(jù)預設的高溫降容控制表中當前運行環(huán)境溫度對應的輸出功率對風力發(fā)電機組進行降容控制的步驟；當當前運行環(huán)境溫度小于預設環(huán)境溫度范圍中的具有升容需求的額定最大值且風力發(fā)電機組處于正常工作狀態(tài)時，則根據(jù)預設的低溫升容控制表中當前運行環(huán)境溫度對應的輸出功率對風力發(fā)電機組進行升容控制的步驟。

第二方面，提供了一種風力發(fā)電機組的功率控制裝置，包括：比較單元、狀態(tài)判斷單元、高溫處理單元、低溫處理單元和停機處理單元。該比較單元，被配置為比較當前運行環(huán)境溫度與預設環(huán)境溫度范圍；狀態(tài)判斷單元，被配置為判斷風力發(fā)電機組是否處于正常工作狀態(tài)；該高溫處理單元，被配置為當當前運行環(huán)境溫度大于預設環(huán)境溫度范圍中的額定最大值，小于預設環(huán)境溫度范圍中的實際需求最大值且風力發(fā)電機組處于正常工作狀態(tài)時，則根據(jù)預設的高溫降容控制表中當前運行環(huán)境溫度對應的輸出功率對風力發(fā)電機組進行降容控制；該低溫處理單元，被配置為當當前運行環(huán)境溫度小于預設環(huán)境溫度范圍中的具有升容需求的額定最大值且風力發(fā)電機組處于正常工作狀態(tài)時，則根據(jù)預設的低溫升容控制表中當前運行環(huán)境溫度對應的輸出功率對風力發(fā)電機組進行升容控制；該停機處理單元，被配置為當風力發(fā)電機組處于非正常工作狀態(tài)時，控制風力發(fā)電機組進行停機。

第三方面，提供了一種風力發(fā)電機組，包括上述風力發(fā)電機組的功率控制裝置，用于對風力發(fā)電機組進行控制。

根據(jù)本發(fā)明實施例提供的風力發(fā)電機組、風力發(fā)電機組功率控制方法及裝置，通過判斷風力發(fā)電機組當前運行環(huán)境溫度，當當前運行環(huán)境溫度實際需求且風力發(fā)電機組可容忍的溫度范圍內(nèi)時，以預設的與當前溫度相對應的輸出功率對風力發(fā)電機組進行高溫降容或低溫升容，提高風力發(fā)電機組在高溫環(huán)境下的運行時間，提高風力發(fā)電機組在低溫環(huán)境下的能量可利用率，從而提高機組的年發(fā)電量，增加了風電場的收益和經(jīng)濟效益，同時避免了風力發(fā)電機組的高溫停機對電網(wǎng)的沖擊和對風力發(fā)電機組的沖擊。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例的技術方案，下面將對本發(fā)明實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面所描述的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本發(fā)明的一種實施例的風力發(fā)電機組功率控制方法的示意性流程圖；

圖2是本發(fā)明另一種實施例的風力發(fā)電機組功率控制方法中的高溫降容控制表的獲得方法的示意性流程圖；

圖3是本發(fā)明再一種實施例的風力發(fā)電機組功率控制方法中的低溫升容控制表的獲得方法的示意性流程圖；

圖4是本發(fā)明的一種實施例的風力發(fā)電機組的功率控制效果對比圖；

圖5是本發(fā)明的一種實施例的風力發(fā)電機組功率控制裝置的示意性框圖；

圖6是本發(fā)明的一種實施例的風力發(fā)電機組功率控制裝置的示意性框圖；

圖7是本發(fā)明一種實施例的風力發(fā)電機組的示意性框圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明實施例的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

現(xiàn)在將參考附圖更全面地描述示例實施方式。然而，示例實施方式能夠以多種形式實施，且不應被理解為限于在此闡述的實施方式；相反，提供這些實施方式使得本發(fā)明更全面和完整，并將示例實施方式的構思全面地傳達給本領域的技術人員。在圖中，為了清晰，可能夸大了區(qū)域和層的厚度。在圖中相同的附圖標記表示相同或類似的結(jié)構，因而將省略它們的詳細描述。

需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。

環(huán)境溫度對風力發(fā)電機組的發(fā)電量的影響可以體現(xiàn)在多個方面，例如空氣密度會隨著環(huán)境溫度升高而降低與環(huán)境溫度形成雙曲線關系。在0海拔條件下，15℃時空氣密度為1.225kg/m³，隨著環(huán)境溫度升高，40℃條件下空氣密度為1.128kg/m³，42℃條件下空氣密度為1.121kg/m³。而空氣密度的變化又對同樣風速下攜帶的能量以及風力發(fā)電機組各個部件的散熱效果產(chǎn)生很大的影響。例如，環(huán)境溫度還會對對流換熱量造成影響，對流換熱量可以用牛頓冷卻公式來計算：

Q＝AhΔt

其中，Q為熱流量，h為表面換熱系數(shù)，A為換熱面積，Δt為壁面溫度與流體溫度的溫差。

可以得到，當環(huán)境溫度升高后，對于采用環(huán)境空氣作為冷卻介質(zhì)的散熱方式必定會使得介質(zhì)溫度升高，這樣就會導致需要散熱的發(fā)熱源壁面溫度與流體溫度的溫差減小，這樣散熱系統(tǒng)的散熱性能就會降低，從而導致此環(huán)境下的風力發(fā)電機組及各部件的溫度較高，那么在這種情況下，風力發(fā)電機組就會很快達到其主要部件的最高運行溫度，也就限制了風力發(fā)電機組的最高運行溫度，最終限制了風力發(fā)電機組的運行范圍及其發(fā)電量。

基于上述由于環(huán)境溫度對風力發(fā)電機組發(fā)電的不利影響，本發(fā)明實施例提供了一種風力發(fā)電機組、風力發(fā)電機組功率控制方法及裝置，下面將參考附圖并結(jié)合實施例來詳細說明本申請。

圖1是本發(fā)明的一種實施例的風力發(fā)電機組功率控制方法的示意性流程圖。如圖1所示，該風力發(fā)電機組的功率控制方法，包括：S110，比較當前運行環(huán)境溫度與預設環(huán)境溫度范圍；S120，判斷風力發(fā)電機組是否處于正常工作狀態(tài)；S130，當當前運行環(huán)境溫度大于預設環(huán)境溫度范圍中的額定最大值，小于預設環(huán)境溫度范圍中的實際需求最大值且風力發(fā)電機組處于正常工作狀態(tài)時，則根據(jù)預設的高溫降容控制表中當前運行環(huán)境溫度對應的輸出功率對風力發(fā)電機組進行降容控制；S140，當當前運行環(huán)境溫度小于預設環(huán)境溫度范圍中的具有升容需求的額定最大值且風力發(fā)電機組處于正常工作狀態(tài)時，則根據(jù)預設的低溫升容控制表中當前運行環(huán)境溫度對應的輸出功率對風力發(fā)電機組進行升容控制；S150，當風力發(fā)電機組處于非正常工作狀態(tài)時，控制風力發(fā)電機組進行停機。

上述實施例的風力發(fā)電機組功率控制方法通過判斷風力發(fā)電機組當前運行環(huán)境溫度，當當前運行環(huán)境溫度實際需求且風力發(fā)電機組可容忍的溫度范圍內(nèi)時，以預設的與當前溫度相對應的輸出功率對風力發(fā)電機組進行高溫降容或低溫升容，提高風力發(fā)電機組在高溫環(huán)境下的運行時間，提高風力發(fā)電機組在低溫環(huán)境下的能量可利用率，從而提高機組的年發(fā)電量，增加了風電場的收益和經(jīng)濟效益，同時避免了風力發(fā)電機組的高溫停機對電網(wǎng)的沖擊和對風力發(fā)電機組的沖擊。

在一些實施例中，預設環(huán)境溫度范圍包括額定最大值、具有升容需求的額定最大值和實際需求最大值。這里的實際需求最大值和具有升容需求的額定最大值例如可以按照風力發(fā)電機市場的實際需求進行確定，超出該范圍即脫離了市場的需求，可以不予考慮。例如，可以將風力發(fā)電機組的當前運行環(huán)境溫度與上述三個預設值進行比較。這里的風力發(fā)電機組當前運行環(huán)境溫度可以通過設置在風力發(fā)電機組上或風力發(fā)電機組附近的溫度傳感器采集得到，也可以通過人工輸入或接收以其他方式得到的風力發(fā)電機組附近環(huán)境溫度。例如，環(huán)境溫度的額定最大值可以設置為40℃，而實際需求最大值為可以為45℃，那么當環(huán)境溫度高于40℃且小于45℃時，則可以根據(jù)預設的高溫降容控制表中當前運行環(huán)境溫度對應的輸出功率對風力發(fā)電機組進行降容控制。例如具有升容需求的額定最大值可以為30℃，那么當環(huán)境溫度低于30℃可以根據(jù)預設的低溫升容控制表中當前運行環(huán)境溫度對應的輸出功率對風力發(fā)電機組進行升容控制。

在一些實施例中，S120中風力發(fā)電機組的運行狀態(tài)可以通過以下方式獲得：基于當前運行環(huán)境溫度和當前輸出功率計算風力發(fā)電機組的運行狀態(tài)參數(shù)；將計算得到的風力發(fā)電機組的運行狀態(tài)參數(shù)與風力發(fā)電機組的預設運行狀態(tài)參數(shù)閾值進行比較，以判斷風力發(fā)電機組是否處于正常工作狀態(tài)。例如，運行狀態(tài)參數(shù)包括如下項中的至少一種：發(fā)電機繞阻的狀態(tài)參數(shù)、變流器的狀態(tài)參數(shù)、動力電纜的狀態(tài)參數(shù)。這里的運行狀態(tài)參數(shù)還可以包括其他各種電氣系統(tǒng)的狀態(tài)參數(shù)，例如變槳系統(tǒng)。風力發(fā)電機組的主要散熱部件可以是發(fā)電機、變流器、主動力電纜以及各種電氣系統(tǒng)。

在一些示例中，該風力發(fā)電機組功率控制方法還可以包括：當當前運行環(huán)境溫度處在大于預設環(huán)境溫度的實際需求最大值控制風力發(fā)電機組進行停機。

在一些實例中，S130中的在確定高溫降容控制策略和低溫升容控制策略時，可以通過迭代計算的方式對主要散熱部件進行評估獲得，以判斷降低或升高多少功率時，輸出功率能夠滿足在該溫度條件下的部件設計邊界。在一些實例中，上述高溫降容控制策略和低溫升容控制策略可以體現(xiàn)為當前運行環(huán)境溫度與輸出功率對應的控制表。而具體的功率控制手段可以采用多種方式例如由于發(fā)電機內(nèi)部溫升具有以下規(guī)律：

θ＝KI²R

其中θ為溫升，I為電流，R為電阻。發(fā)電機繞組溫度將直接影響發(fā)電機絕緣，I²R為輸出功率，K為溫升系數(shù)。隨著環(huán)境溫度的升高，電阻R增大，溫升增大，發(fā)電機繞組溫度升高，同樣的散熱能力不能滿足發(fā)電機需求。通過降低輸出功率，即減小電流I，將更快的降低溫升。相反，隨著環(huán)境溫度的降低，電阻R減小，溫升減小，發(fā)電機繞組溫度降低明顯，同樣的散熱能力能夠滿足發(fā)電機更多出力的要求。通過增大電流I，從而提高輸出功率。

對風力發(fā)電機組的變流器來說，環(huán)境溫度影響變流器散熱器的進水溫度，同樣的輸出功率和散熱能力條件下，變流器內(nèi)的功率模塊的功率損耗將使最高結(jié)溫升高。通過降低整個風力發(fā)電機組的輸出功率，變流器的損耗也將降低，變流器內(nèi)的功率模塊最高結(jié)溫也可降低到可接受的水平。在低溫環(huán)境下，升高整機的輸出功率，散熱器的進水溫度降低，變流器的損耗提升并不會使功率模塊達到最高結(jié)溫。

針對機組中的其他散熱部件，也可以同樣通過降低機組額定輸出功率的方式或提高機組輸出功率的方式，滿足在高溫情況下繼續(xù)運行的能力和低溫情況下的超額發(fā)電能力。

上述高溫降容控制策略可以體現(xiàn)為當前運行環(huán)境溫度與輸出功率對應的高溫降容控制表，而該高溫降容控制表可以通過迭代計算的方式對主要散熱部件進行評估獲得，這種高溫降容控制表可以通過在虛擬風力發(fā)電機組環(huán)境中進行模擬，也可以利用真實風力發(fā)電機組在實驗環(huán)境中進行實驗獲得。

圖2是本發(fā)明另一種實施例的風力發(fā)電機組功率控制方法中的高溫降容控制表的獲得方法的示意性流程圖。如圖2所示，該風力發(fā)電機組的功率控制方法中的高溫降容控制表的獲得方法可以包括：S210，將風力發(fā)電機組的預設環(huán)境溫度的額定最大值T提升預定溫度間隔t₀，得到運行環(huán)境溫度T+t₀；S220，基于運行環(huán)境溫度T+t₀以及風力發(fā)電機組的額定輸出功率P，判斷風力發(fā)電機組是否處于正常工作狀態(tài)；S230，當判定風力發(fā)電機組處于正常工作狀態(tài)時，將運行環(huán)境溫度T+t₀以及風力發(fā)電機組的額定輸出功率P對應地記錄在高溫降容控制表中，否則，以預定功率間隔p₀逐步降低風力發(fā)電機組額定輸出功率P，直到基于運行環(huán)境溫度T+t₀以及風力發(fā)電機組的輸出功率P-n×p₀判定風力發(fā)電機組處于正常工作狀態(tài)，將運行環(huán)境溫度T+t₀與風力發(fā)電機組的輸出功率P-n×p₀對應地記錄在高溫降容控制表中，其中，n為正整數(shù)。

在一些實施例中，該風力發(fā)電機組的功率控制方法中的高溫降容控制表的獲得方法還可以包括：當基于運行環(huán)境溫度T+t₀以及風力發(fā)電機組的額定輸出功率P，判定風力發(fā)電機組處于正常工作狀態(tài)時，繼續(xù)以預定溫度間隔t₀逐步提升運行環(huán)境溫度T+t₀，直到基于運行環(huán)境溫度T+m×t₀以及風力發(fā)電機組的額定輸出功率P判定風力發(fā)電機組處于非正常工作狀態(tài)；將額定輸出功率P與運行環(huán)境溫度T+(m-1)×t₀對應地記錄在高溫降容控制表中；以預定功率間隔p₀逐步降低風力發(fā)電機組額定輸出功率P，其中，m為正整數(shù)。

在一些實施例中，該風力發(fā)電機組的功率控制方法中的高溫降容控制表的獲得方法還可以包括：當基于運行環(huán)境溫度T+t₀以及風力發(fā)電機組的輸出功率P-n×p₀判定風力發(fā)電機組處于正常工作狀態(tài)時，繼續(xù)以預定溫度間隔t₀逐步提升運行環(huán)境溫度T+t₀，直到基于運行環(huán)境溫度T+m×t₀以及風力發(fā)電機組的輸出功率P-n×p₀判定風力發(fā)電機組處于非正常工作狀態(tài)；將額定輸出功率P-n×p₀與運行環(huán)境溫度T+(m-1)×t₀對應地記錄在高溫降容控制表中；以預定功率間隔p₀逐步降低風力發(fā)電機組額定輸出功率P。

相似的，上述低溫升容控制策略同樣可以體現(xiàn)為當前運行環(huán)境溫度與輸出功率對應的低溫升容控制表，而該低溫升容控制表可以通過迭代計算的方式對主要散熱部件進行評估獲得，這種低溫升容控制表可以通過在虛擬風力發(fā)電機組環(huán)境中進行模擬，也可以利用真實風力發(fā)電機組在實驗環(huán)境中進行實驗獲得。

圖3是本發(fā)明再一種實施例的風力發(fā)電機組功率控制方法中的低溫升容控制表的獲得方法的示意性流程圖。如圖3所示，該風力發(fā)電機組的功率控制方法中的低溫升容控制表的獲得方法可以包括：S310，將風力發(fā)電機組的預設環(huán)境溫度的具有升容需求的額定最大值T’降低預定溫度間隔t₀，得到運行環(huán)境溫度T’-t₀；S320，基于運行環(huán)境溫度T’-t₀以及風力發(fā)電機組的額定輸出功率P，判斷風力發(fā)電機組是否處于正常工作狀態(tài)；S330，當判定風力發(fā)電機組處于正常工作狀態(tài)時，以預定功率間隔p₀逐步提升風力發(fā)電機組額定輸出功率P，直到基于運行環(huán)境溫度T’-t₀以及風力發(fā)電機組的輸出功率P+a×p₀判定風力發(fā)電機組是處于非正常工作狀態(tài)，將運行環(huán)境溫度T’-t₀與風力發(fā)電機組的輸出功率P+(a-1)×p₀對應地記錄在低溫升容控制表中，其中a為大于1的整數(shù)。

在一些實施例中，該風力發(fā)電機組的功率控制方法中的低溫升容控制表的獲得方法還可以包括：當基于運行環(huán)境溫度T’-t₀以及風力發(fā)電機組的輸出功率P+a×p₀，判定風力發(fā)電機組處于非正常工作狀態(tài)時，繼續(xù)以預定溫度間隔t₀逐步降低運行環(huán)境溫度T’-t₀，直到基于運行環(huán)境溫度T’-m×t₀以及風力發(fā)電機組的輸出功率P+a×p₀判定風力發(fā)電機組處于正常工作狀態(tài)；將輸出功率P+(a-1)×p₀與多個運行環(huán)境溫度T’-s×t₀對應地記錄在低溫升容控制表中，其中，s為2至m-1之中的整數(shù)；將輸出功率P+a×p₀與運行環(huán)境溫度T’-m×t₀對應地記錄在低溫升容控制表中；例如，假設t₀＝1℃，T’-t₀＝10℃時使得輸出功率為P+(a-1)×p₀的風力發(fā)電機組處于正常工作狀態(tài)，通過低溫升容控制表的獲得方法獲得在溫度T’-m×t₀＝5℃時使得輸出功率為P+a×p₀的風力發(fā)電機組處于正常工作狀態(tài)，那么在10℃到5℃之間的溫度同樣需要有對應的輸出功率，那么就可以取輸出功率P+(a-1)×p₀作為10℃到5℃之間的溫度范圍對應的風力發(fā)電機的輸出功率。繼續(xù)以預定功率間隔p₀逐步提升風力發(fā)電機組額定輸出功率P+a×p₀直到基于運行環(huán)境溫度T’-m×t₀以及風力發(fā)電機組的輸出功率P+k×p₀判定風力發(fā)電機組處于非正常工作狀態(tài)；將輸出功率P+(k-1)×p₀與運行環(huán)境溫度T’-m×t₀對應地記錄在低溫升容控制表中，其中k為大于a的整數(shù)。

在一些實施例中，該風力發(fā)電機組的功率控制方法中的低溫升容控制表的獲得方法還可以包括：當P+k×p₀達到風力發(fā)電機組的極限功率時，將與其對應記錄的運行環(huán)境溫度記為預設需求升容的環(huán)境溫度的最小值T_limit。這里的預設需求升容的環(huán)境溫度的最小值T_limit可以作為采用低溫升容控制策略時對當前環(huán)境溫度的下限值加以限制。在一些示例中，該風力發(fā)電機組的功率控制方法中的S130可以包括：當當前運行環(huán)境溫度小于預設環(huán)境溫度的具有升容需求的額定最大值，大于預設需求升容的環(huán)境溫度的最小值T_limit，且風力發(fā)電機組處于正常工作狀態(tài)時，根據(jù)預設的低溫升容控制表中當前運行環(huán)境溫度對應的輸出功率對風力發(fā)電機組進行升容控制。

在一些示例中，上述風力發(fā)電機組的功率控制方法中的控制表的獲得方法中，不論是通過在虛擬風力發(fā)電機組環(huán)境中進行模擬，也可以利用真實風力發(fā)電機組在實驗環(huán)境中進行實驗都可以通過在上述風力發(fā)電機組的功率控制方法實際運用中采用的對風力發(fā)電機組工作狀態(tài)進行判斷的方法對虛擬/試驗用風力發(fā)電機組的工作運行狀態(tài)進行判斷。例如，基于當前運行環(huán)境溫度和當前輸出功率計算風力發(fā)電機組的運行狀態(tài)參數(shù)；將計算得到的風力發(fā)電機組的運行狀態(tài)參數(shù)與風力發(fā)電機組的預設運行狀態(tài)參數(shù)閾值進行比較，以判斷風力發(fā)電機組是否處于正常工作狀態(tài)。在一些示例中，上述風力發(fā)電機組的運行狀態(tài)參數(shù)可以包括如下項中的至少一種：發(fā)電機繞阻的狀態(tài)參數(shù)、變流器的狀態(tài)參數(shù)、動力電纜的狀態(tài)參數(shù)。

需要明確，本發(fā)明并不局限于上文所描述并在圖中示出的特定配置和處理。并且，為了簡明起見，這里省略對已知方法技術的詳細描述。在上述實施例中，描述和示出了若干具體的步驟作為示例。但是，本發(fā)明的方法過程并不限于所描述和示出的具體步驟，本領域的技術人員可以在領會本發(fā)明的精神后作出各種改變、修改和添加，或者改變步驟之間的順序。

由上文介紹的，溫度對散熱的影響可知，在換熱面積A一定而溫差Δt降低且還需提高熱流量Q的情況下，需要提高表面換熱系數(shù)h，流體在壁面上的流動的原因有兩種，一種是自然對流，另一種是強制對流。強制對流的流速比自然對流高，因而對流換熱系數(shù)也高。例如，空氣自然對流換熱系數(shù)約為5～25W/(m2.℃)，強制對流換熱系數(shù)可達10～100W/(m2.℃)。所以可以采用強制通風結(jié)構往機組內(nèi)打入外界空氣來達到加速冷卻機組內(nèi)有溫度要求的部件。在一些示例中，上述的風力發(fā)電機組的功率控制方法還可以根據(jù)風力發(fā)電機組內(nèi)主要發(fā)熱部件降溫的需要來自動控制輕質(zhì)通風結(jié)構以調(diào)節(jié)其強制通風量，從而以最小能量消耗的方式來達到使風力發(fā)電機組在高溫下運行的目的。在一些示例中，上述的風力發(fā)電機組的功率控制方法還可以在風力發(fā)電機組設置有空調(diào)系統(tǒng)的情況下，通過變頻的方式依據(jù)風力發(fā)電機組內(nèi)溫度情況來調(diào)節(jié)向風力發(fā)電機組內(nèi)輸入冷氣的量，從而達到冷卻機組內(nèi)發(fā)熱部件溫度的目的，使得風力發(fā)電機組在環(huán)境溫度較高的情況下，能夠安全、穩(wěn)定的運行，發(fā)出有經(jīng)濟效益的電。

圖4是本發(fā)明的一種實施例的風力發(fā)電機組的功率控制效果對比圖。如圖4所示，橫坐標代表環(huán)境溫度，單位為攝氏度，縱坐標代表風力發(fā)電機組的輸出功率，單位為千瓦每小時，方塊線表示采用該風力發(fā)電機組功率控制方法中的高溫降容策略時，輸出功率與環(huán)境溫度的關系；圓形線表示沒有采用該風力發(fā)電機組功率控制方法時，輸出功率與環(huán)境溫度的關系；菱形線表示采用該風力發(fā)電機組功率控制方法中的低溫升容策略時，輸出功率與環(huán)境溫度的關系。沒有采用該風力發(fā)電機組功率控制方法時，設定T1為預設環(huán)境溫度范圍額定最大值，輸出功率為P1，在環(huán)境溫度繼續(xù)升高后，輸出功率快速下降直至風力發(fā)電機組停機。采用該風力發(fā)電機組功率控制方法中的高溫降容策略時，風力發(fā)電機組能夠運行到預設環(huán)境溫度范圍實際需求最大值Tn，輸出功率為Pn。采用該風力發(fā)電機組功率控制方法中的低溫升容策略時，預設環(huán)境溫度的具有升容需求的額定最大值T2，輸出功率P2，在環(huán)境溫度繼續(xù)下降直至預設需求升容的環(huán)境溫度的最小值T_limit時，輸出功率為Pm，相對輸出功率P2，發(fā)電量顯著提升。例如，P1等于P2，即機組在在T1到T2溫度范圍內(nèi)，維持機組設計的額定輸出功率運行。Pn小于P1，即在高溫環(huán)境下通過控制降低機組的輸入功率，以便保持同樣的硬件設計條件下繼續(xù)發(fā)電。Pm大于P2，即在低溫環(huán)境下通過控制提高機組的輸出功率，以便保持同樣的樣機設計條件下繼續(xù)發(fā)電。

上文中結(jié)合圖1，詳細描述了根據(jù)本發(fā)明實施例的風力發(fā)電機組的功率控制方法，下面將結(jié)合圖5、圖6和圖7，詳細描述根據(jù)本發(fā)明實施例的風力發(fā)電機組的功率控制方法裝置和風力發(fā)電機組。

圖5是本發(fā)明的一種實施例的風力發(fā)電機組功率控制裝置的示意性框圖。如圖5所示，該風力發(fā)電機組功率控制裝置可以包括比較單元510、狀態(tài)判斷單元520、高溫處理單元530、低溫處理單元540和停機處理單元550。該比較單元510被配置為比較當前運行環(huán)境溫度與預設環(huán)境溫度范圍。該狀態(tài)判斷單元520被配置為判斷風力發(fā)電機組是否處于正常工作狀態(tài)。該高溫處理單元530被配置為被配置為當當前運行環(huán)境溫度大于預設環(huán)境溫度范圍中的額定最大值，小于預設環(huán)境溫度范圍中的實際需求最大值且風力發(fā)電機組處于正常工作狀態(tài)時，則根據(jù)預設的高溫降容控制表中當前運行環(huán)境溫度對應的輸出功率對風力發(fā)電機組進行降容控制。該低溫處理單元540被配置為當當前運行環(huán)境溫度小于預設環(huán)境溫度范圍中的具有升容需求的額定最大值且風力發(fā)電機組處于正常工作狀態(tài)時，則根據(jù)預設的低溫升容控制表中當前運行環(huán)境溫度對應的輸出功率對風力發(fā)電機組進行升容控制。該停機處理單元550被配置為當風力發(fā)電機組處于非正常工作狀態(tài)時，控制風力發(fā)電機組以進行停機。上述實施例的風力發(fā)電機組功率控制裝置通過判斷風力發(fā)電機組當前運行環(huán)境溫度，當當前運行環(huán)境溫度實際需求且風力發(fā)電機組可容忍的溫度范圍內(nèi)時，以預設的與當前溫度相對應的輸出功率對風力發(fā)電機組進行高溫降容或低溫升容，提高風力發(fā)電機組在高溫環(huán)境下的運行時間，提高風力發(fā)電機組在低溫環(huán)境下的能量可利用率，從而提高機組的年發(fā)電量，增加了風電場的收益和經(jīng)濟效益，同時避免了風力發(fā)電機組的高溫停機對電網(wǎng)的沖擊和對風力發(fā)電機組的沖擊。

圖6是本發(fā)明的一種實施例的風力發(fā)電機組功率控制裝置的示意性框圖。在高溫情況下，該風力發(fā)電機組功率控制裝置500還可以包括控制表獲取單元660，可以被配置為：將風力發(fā)電機組的預設環(huán)境溫度的額定最大值T提升預定溫度間隔t₀，得到運行環(huán)境溫度T+t₀；基于運行環(huán)境溫度T+t₀以及風力發(fā)電機組的額定輸出功率P，判斷風力發(fā)電機組是否處于正常工作狀態(tài)；當判定風力發(fā)電機組處于正常工作狀態(tài)時，將運行環(huán)境溫度T+t₀以及風力發(fā)電機組的額定輸出功率P對應地記錄在高溫降容控制表中，否則，以預定功率間隔p₀逐步降低風力發(fā)電機組額定輸出功率P，直到基于運行環(huán)境溫度T+t₀以及風力發(fā)電機組的輸出功率P-n×p₀判定風力發(fā)電機組處于正常工作狀態(tài)，將運行環(huán)境溫度T+t₀與風力發(fā)電機組的輸出功率P-n×p₀對應地記錄在高溫降容控制表中，其中，n為大于0的整數(shù)。在一些示例中，該控制表獲取單元還可以被配置為：當基于運行環(huán)境溫度T+t₀以及風力發(fā)電機組的額定輸出功率P，判定風力發(fā)電機組處于正常工作狀態(tài)時，繼續(xù)以預定溫度間隔t₀逐步提升運行環(huán)境溫度T+t₀，直到基于運行環(huán)境溫度T+m×t₀以及風力發(fā)電機組的額定輸出功率P判定風力發(fā)電機組處于非正常工作狀態(tài)；將額定輸出功率P與運行環(huán)境溫度T+(m-1)×t₀對應地記錄在高溫降容控制表中；以預定功率間隔p₀逐步降低風力發(fā)電機組額定輸出功率P，其中，m為大于0的整數(shù)。

在一些示例實施例中，控制表獲取單元660還可以被配置為：當基于運行環(huán)境溫度T+t₀以及風力發(fā)電機組的輸出功率P-n×p₀判定風力發(fā)電機組處于正常工作狀態(tài)時，繼續(xù)以預定溫度間隔t₀逐步提升運行環(huán)境溫度T+t₀，直到基于運行環(huán)境溫度T+m×t₀以及風力發(fā)電機組的輸出功率P-n×p₀判定風力發(fā)電機組處于非正常工作狀態(tài)；將額定輸出功率P-n×p₀與運行環(huán)境溫度T+(m-1)×t₀對應地記錄在高溫降容控制表中；以預定功率間隔p₀逐步降低風力發(fā)電機組額定輸出功率P。

在一些示例中，上述高溫處理單元530還可以被配置為開啟風力發(fā)電機組增設的強制通風結(jié)構或空調(diào)系統(tǒng)以降低風力發(fā)電機組的內(nèi)部溫度。

在一些示例中，上述停機處理單元550還可以被配置為當當前運行環(huán)境溫度處在大于預設環(huán)境溫度的實際需求最大值，控制風力發(fā)電機組進行停機。

在低溫情況下，該風力發(fā)電機組功率控制裝置可以包括控制表獲取單元660，可以被配置為：將風力發(fā)電機組的預設環(huán)境溫度的具有升容需求的額定最大值T’降低預定溫度間隔t₀，得到運行環(huán)境溫度T’-t₀；基于運行環(huán)境溫度T’-t₀以及風力發(fā)電機組的額定輸出功率P，判斷風力發(fā)電機組是否處于正常工作狀態(tài)；當判定風力發(fā)電機組處于正常工作狀態(tài)時，以預定功率間隔p₀逐步提升風力發(fā)電機組額定輸出功率P，直到基于運行環(huán)境溫度T’-t₀以及風力發(fā)電機組的輸出功率P+a×p₀判定風力發(fā)電機組是處于非正常工作狀態(tài)，將運行環(huán)境溫度T’-t₀與風力發(fā)電機組的輸出功率P+(a-1)×p₀對應地記錄在高溫降容控制表中，其中a為大于1的整數(shù)。

在一些示例中，該控制表獲取單元660還可以被配置為：當基于運行環(huán)境溫度T’-t₀以及風力發(fā)電機組的輸出功率P+a×p₀，判定風力發(fā)電機組處于非正常工作狀態(tài)時，繼續(xù)以預定溫度間隔t₀逐步降低運行環(huán)境溫度T’-t₀，直到基于運行環(huán)境溫度T’-m×t₀以及風力發(fā)電機組的輸出功率P+a×p₀判定風力發(fā)電機組處于正常工作狀態(tài)；將輸出功率P+(a-1)×p₀與多個運行環(huán)境溫度T’-s×t₀對應地記錄在低溫升容控制表中，其中，s為2至m-1之中的整數(shù)；將輸出功率P+a×p₀與運行環(huán)境溫度T’-m×t₀對應地記錄在低溫升容控制表中；例如，假設t₀＝1℃，T’-t₀＝10℃時使得輸出功率為P+(a-1)×p₀的風力發(fā)電機組處于正常工作狀態(tài)，通過控制表的獲得方法獲得在溫度T’-m×t₀＝5℃時使得輸出功率為P+a×p₀的風力發(fā)電機組處于正常工作狀態(tài)，那么在10℃到5℃之間的溫度同樣需要有對應的輸出功率，那么就可以取輸出功率P+(a-1)×p₀作為10℃到5℃之間的溫度范圍對應的風力發(fā)電機的輸出功率。繼續(xù)以預定功率間隔p₀逐步提升風力發(fā)電機組額定輸出功率P+a×p₀直到基于運行環(huán)境溫度T’-m×t₀以及風力發(fā)電機組的輸出功率P+k×p₀判定風力發(fā)電機組處于非正常工作狀態(tài)；將輸出功率P+(k-1)×p₀與運行環(huán)境溫度T’-m×t₀對應地記錄在低溫升容控制表中，其中k為大于a的整數(shù)。

在一些實施例中，控制表獲取單元660還可以被配置為：當P+k×p₀達到風力發(fā)電機組的極限功率時，將與其對應記錄的運行環(huán)境溫度記為預設需求升容的環(huán)境溫度的最小值T_limit。在一些示例中，該低溫處理單元還被配置為：當當前運行環(huán)境溫度小于預設環(huán)境溫度的具有升容需求的額定最大值，大于預設需求升容的環(huán)境溫度的最小值T_limit，且風力發(fā)電機組處于正常工作狀態(tài)時，根據(jù)預設的低溫升容控制表中當前運行環(huán)境溫度對應的輸出功率對風力發(fā)電機組進行升容控制。

在一些示例中，該風力發(fā)電機組功率控制裝置的狀態(tài)判斷單元520還可以被配置為：基于當前運行環(huán)境溫度和當前輸出功率計算風力發(fā)電機組的運行狀態(tài)參數(shù)；將計算得到的風力發(fā)電機組的運行狀態(tài)參數(shù)與風力發(fā)電機組的預設運行狀態(tài)參數(shù)閾值進行比較，以判斷風力發(fā)電機組是否處于正常工作狀態(tài)。在一些示例中，上述風力發(fā)電機組的運行狀態(tài)參數(shù)包括如下項中的至少一種：發(fā)電機繞阻的狀態(tài)參數(shù)、變流器的狀態(tài)參數(shù)、動力電纜的狀態(tài)參數(shù)。

在本發(fā)明各個實施例中的各功能單元可以集成在一個處理單元中，也可以是各個單元單獨物理存在，也可以是兩個或兩個以上單元集成在一個單元中。上述集成的單元既可以采用硬件的形式實現(xiàn)，也可以采用軟件功能單元的形式實現(xiàn)。

根據(jù)本發(fā)明實施例的風力發(fā)電機組功率控制裝置500和風力發(fā)電機組功率控制裝置600可對應于根據(jù)本發(fā)明實施例的風力發(fā)電機組功率控制方法100中的執(zhí)行主體，并且風力發(fā)電機組功率控制裝置500和風力發(fā)電機組功率控制裝置600中的各個單元的上述和其它操作和/或功能分別為了實現(xiàn)圖1至圖3中的各個方法的相應流程，為了簡潔，在此不再贅述。

圖7是本發(fā)明一種實施例的風力發(fā)電機組的示意性框圖。如圖7所示，該風力發(fā)電機組700，包括上述風力發(fā)電機組的功率控制裝置500，用于對風力發(fā)電機組進行控制。通過控制風力發(fā)電機組在可容忍的溫度范圍內(nèi)以預設的與當前溫度相對應的輸出功率對風力發(fā)電機組進行高溫降容或低溫升容，提高風力發(fā)電機組在高溫環(huán)境下的運行時間，提高風力發(fā)電機組在低溫環(huán)境下的能量可利用率，從而提高機組的年發(fā)電量，增加了風電場的收益和經(jīng)濟效益，同時避免了風力發(fā)電機組的高溫停機對電網(wǎng)的沖擊和對風力發(fā)電機組的沖擊。

在一些示例中，該風力發(fā)電機組還可以包括強制通風結(jié)構或空調(diào)系統(tǒng)，上述強制通風結(jié)構或空調(diào)系統(tǒng)可以設置在風力發(fā)電機組的待降溫部位。例如，該風力發(fā)電機組中的風力發(fā)電機組的功率控制裝置還可以用于對風力發(fā)電機組的通風結(jié)構或空調(diào)系統(tǒng)進行控制。以上所述，僅為本發(fā)明的具體實施方式，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發(fā)明揭露的技術范圍內(nèi)，可輕易想到各種等效的修改或替換，這些修改或替換都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護范圍應以權利要求的保護范圍為準。