以此为基础，对主控策略进行二次开发和优化完善， 培养独立开展控制策略优化的能力，努力提升技术服务 水平，为集团公司风场的发电能力和盈利水平作出贡献。
目前，已联系山东烟台公司，将驿道二期风场作为 与米塔合作的首个试验风场，计划今年9月完成3台试验 样机的优化升级。
27
合作模式
与华创风能合作，共同开发风机双PI、传动链加阻、 低噪声等控制策略，进一步开发风场功率智能控制、状 态监测和诊断功能，实现华创风能控制系统性能的整体 提升。
c4 )e i
c6
1
i

1
0.08

0.035
3 1
10
风电机组简单模型
2）传动链模型（假定传动链为刚性连接）：
3)变桨模型
nTg Tr


Tr (



(Jr

n2 J g
)
dg
dt
Jr

n2 J g
)
dg
dt
g nr





1 s
具有较大改善潜力。 4
优化功率曲线的常用手段
改善叶片的气动性能（设计与制造） ；
增加叶片长度（设计与制造） ；
提升传动链与电气设备的效率（设计与制造） ；
风电机组自用电消耗（偏航、变桨、液压站、增速箱 和发电机冷却、电控柜加热及冷却） ；
增大额定发电功率的设定值（存在安全隐患）；
项目研究背景 研究内容计划 已取得的研究进展 下阶段研究计划
合作模式
2
项目研究背景
截止2014年底，集团公司（含新能源公司）在役风 场130以上，累计安装风电机组6000余台，风电累计装机 容量达到1139万千瓦。随着风电并网价格的下调，以及弃 风限电日益严重，如何提高风电机组的年发电量，如何保 证风电场的经济效益，成为集团公司新能源板块面临的首 要问题。
14
12
10
8
6
功率大约提升15kW-30kW,
占额定功率1%-2%
4
2
0
0
1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000
时间
16
最优模态自适应算法
TgZ3 Koptg2
K opt

0.5R5Cp (, )
1
n33


0
pT0 p0T
0 1.225kg / m3
2000
变桨PID控制器Kc=2 0
1.5
1.55
1.6
1.65
1.7
1.75
1.8
1.85
1.9
1.95
时间
桨距角
4
x 10
50
40
30
20
10
0
1.5
1.55
1.6
1.65
1.7
1.75
1.8
1.85
1.9
1.95
时间
4
x 10
23
tg

仿真中使用风机的基本参数
额定功率 1.5MW
风轮半径 41m
功率
1.42
1.44
1.46
1.48
1.5
时间
1.52 x 104
1.52
4
x 10
1.52
4
x 10
1.52
4
x 10
22
1.52
4
控制器参数设计（调试）问题
wind speed
omeg
wind speed 25
20
15
10
5
1.65
1.7
1.75
1.8
1.85
1.9
时间
x 104
转速
2200
2100
4000
6 4 2 0 -2 -4
6
x 10 2 1.5 1 0.5
额定风速附近，变桨控制 与转矩控制频繁切换问题
风速
1.42
1.44
1.46
1.48
1.5
时间
Cp
1.42
1.44
1.46
1.48
1.5
时间
转矩
1.42
1.44
1.46
1.48
1.5
时间
桨距角
1.42
1.44
1.46
1.48
1.5
时间
A
双馈风电机组运5 行 额定风速以上，变桨控制，
目标轨迹
保持恒功率运行（D点）
0
3
4
5
6
7
8
9
10
7
研究内容规划
提升发电量
双PI（比例积分）控制 策略设计
控制参数温度自适应修 正算法开发
降低噪声
风机低噪声运行模式 控制策略设计
载荷（含振动）优化
变桨PID（比例积分微分） 控制策略设计
计值
化幅值
差
0.04s
0.48
8.1
3、6m/s
1(m/s)^2
变桨执行机构时 间常数
0.4s
最大变桨角度 87dec
最小变桨角度 -3dec
变桨速率最大限 转矩调节最大速
制
率限制
6dec/s
750Nm/s
24
下阶段研究计划
2015.08-10 1）PID控制器参数的设计方法需要深入研究 （控制器参数显著影响风机运行的稳定性和载荷）,
6
双馈风电机组的基本控制策略
转矩
Z1 Z2
Z3
ABCD—双PI控制 AEFD—查表法控制
BE
D Z4
风机转速达到并网要求，恒
Z5
转速运行（AB段）
F
C
额定转速以下，转速跟随风
x 105 15
速变化，最大吸收风能桨距
角保持在最佳设计值（BC段）
10
额定转速以上，额定风速以
转速 下，恒转速运行（CD段）
5.6
5.4
5.2
5
4.8
4.6
4.4
4.2
4
1.05 1.1 1.15 1.2 1.25 1.3 1.35 1.4 1.45
1
1.05 1.1 1.15 1.2 1.25 1.3 1.35 1.4 1.45
空 气 密 度 (Kg/m3)
空 气 密 度 (Kg/m3)
当实际空气密度比设计值偏大（小）0.2Kg/m^3时，自适应 算法比定值算法发电功率高4000W—5000W（风速7m/s）。

wind speed
wind speed 25
20
15
10
5
0
1.5
1.55
1.6
1.65
1.7
1.75
1.8
1.85
1.9
1.95
时间
4
x 10
转速
3000
2500
2000
1500
1000
1.5
1.55
1.6
1.65
1.7
1.75
1.8
1.85
1.9
1.95
时间
x 104
转矩
8000
6000
4000
Torqueg
双PI控制策略（与查表法仿真对比）
Cp系 数 0.5
0.45
Cp
0.4
Cp值大约提高0.003-0.005
0.35
0.3
0.25 0
1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000
时间
15
双PI控制策略（与查表法仿真对比）
Power
5
x 10 16
功 率 (w)
0 0
40 30 20 10 0
0
wind speed
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
1.6
1.8
2
时间
4
x 10
转速
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
1.6
1.8
2
时间
x 104
转矩

0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
1.6
1.8
2
时间
4
x 10
桨距角
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
优化风机微观选址，挪移机位；
升级控制系统硬件，增强可靠性（设备制造） ；
采用更先进的控制策略，提升风能的吸收和转换效率 。
对于已经投运的机组，优化升级控制策略
最具可行性！
5
控制系统主要任务
尽量捕捉更多的风能，提升发电量 降低风机运行中的气动载荷、疲劳载荷，减少振动 保障风机自身安全与电网安全 满足电能质量要求 控制系统硬件可靠，减少非正常停机 靠近居民区的风机需要严格控制噪声
系统开放性差，业主权限较低，无法实现功能扩展 （如辅助设备自动控制）或集控接入；
主控系统反应较慢、效率较低、调节品质较差； 随着投产时间的逐年增加，主控故障率升高，影响发
电生产； 随着新产品的应用普及，旧的系统即将停产，配件价
格与维护费用高昂，且采购周期延长。 部分主控系统控制算法落后，未能充分利用风能发电，
目前，集团下属的大部分风场普遍存在功率曲线
无法达设计值的问题，即风力机制造商提供的设计功