风电场的控制系统.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010857483.2 (22)申请日 2020.08.24 (71)申请人 淮阴工学院 地址 223021 江苏省淮安市北京北路89号 (72)发明人 李春波符学龙王延宗黄睿 范媛媛张亚兰杜娟 (74)专利代理机构 北京卓岚智财知识产权代理 事 务 所 (特 殊 普 通 合 伙) 11624 代理人 沈煜华 (51)Int.Cl. F03D 7/04(2006.01) F03D 80/60(2016.01) (54)发明名称 一种风电场的控制系统 (57)摘要 一种风电场。

2、的控制系统， 其包括： 风电场能 量控制系统， 根据风电场的总功率限定值和单台 风电机组的最小发电功率值， 确定多台工作机组 和多台待机机组； 当多台工作机组中有任意一台 工作机组发生温度超标时， 关闭发生温度超标的 工作机组， 从多台待机机组中选中一台待机机组 以替换发生温度超标的工作机组； 当最后一台待 机机组被选中时， 并控制风电场集中换热系统处 于低耗能工作模式， 如果最后一台被选中的待机 机组或者当前的任意一台工作机组发生温度超 标时， 控制将风电场集中换热系统切换至高耗能 工作模式； 风电场集中换热系统， 在低耗能工作 模式和高耗能工作模式之间切换工作模式， 对发 生温度超标的工作。

3、机组进行换热。 权利要求书2页 说明书8页 附图2页 CN 112112760 A 2020.12.22 CN 112112760 A 1.一种风电场的控制系统， 其特征在于， 包括： 多台风电机组、 风电场集中换热系统和 风电场能量控制系统； 所述风电场能量控制系统， 与所述多台风电机组通信连接， 用于根据风电场的总功率 限定值和单台风电机组的最小发电功率值， 确定多台工作机组和多台待机机组； 当所述多 台工作机组中有任意一台工作机组发生温度超标时， 关闭所述发生温度超标的工作机组， 并且从所述多台待机机组中选中一台待机机组以替换所述发生温度超标的工作机组； 当最 后一台待机机组被选中时， 。

4、控制启动所述风电场集中换热系统， 并控制所述风电场集中换 热系统处于低耗能工作模式， 如果最后一台被选中的待机机组或者当前的任意一台工作机 组发生温度超标时， 控制将所述风电场集中换热系统切换至高耗能工作模式； 所述风电场集中换热系统， 与所述风电场能量控制系统通信连接， 并且通过循环管路 与所述多台风电机组相连通， 用于根据所述风电场能量控制系统的控制信号， 在低耗能工 作模式和高耗能工作模式之间切换工作模式， 对发生温度超标的工作机组进行换热。 2.根据权利要求1所述的风电场的控制系统， 其特征在于， 所述风电机组包括： 多个发 热部件、 多个发热部件对应配置的多个温度检测装置、 主控制器。

5、和温度自学习控制器； 多个温度检测装置， 用于检测本风电机组包含的多个发热部件的多个实时测试温度 值； 主控制器， 用于获取本风电机组的发电功率和发电时长； 温度自学习控制器， 用于根据本风电机组的发电功率和发电时长， 确定本风电机组需 要的换热量， 并向所述风电场能量控制系统反馈本风电机组需要的换热量； 以及， 根据多个 实时测试温度值和多个目标设定温度阈值， 确定本风电机组是否发生温度超标， 并向所述 风电场能量控制系统上报； 所述风电场能量控制系统， 还用于根据多个温度自学习控制器反馈的换热量， 确定总 换热量， 根据总换热量确定风电场集中换热系统工作于低耗能工作模式或高耗能工作模 式。。

6、 3.根据权利要求1或2所述的风电场的控制系统， 其特征在于， 所述风电场集中换热系 统包括： 土壤或水、 盘管、 场群环境换热器、 膨胀阀、 压缩机、 主循环路阀体、 主循环旁路阀体、 集 中冷却设备间、 泵体、 多个分支回路阀体、 集中换热系统控制器； 压缩机、 场群环境换热器和膨胀阀通过内部循环管路依序连通， 所述场群环境换热器 的底部设置有盘管， 所述盘管与所述场群环境换热器连通， 所述盘管置于土壤层或水内， 集中冷却设备间， 用于容纳场群环境换热器、 膨胀阀、 压缩机和集中换热系统控制器； 集中换热系统控制器与膨胀阀、 压缩机、 主循环路阀体、 主循环旁路阀体、 泵体、 以及多 个分。

7、支回路阀体电连接， 用于控制风电场集中换热系统在低耗能工作模式和高耗能工作模 式之间切换工作模式； 在低耗能工作模式， 仅开启泵体、 开启多个分支回路阀体、 并且控制 主循环旁路阀体使内部循环管路和外部循环管路隔离； 在高耗能工模式下， 控制内部循环 管路和外部循环管路联通， 并且控制开启压缩机和膨胀阀。 4.根据权利要求3所述的风电场的控制系统， 其特征在于， 所述盘管包括多个依次串联 的热交换管道， 所述热交换管道为铜制或者铝制的热交换管道， 并且所述热交换管道的外 壁上均匀设置有翅片， 所述热交换管道与翅片之间一体成型。 权利要求书 1/2 页 2 CN 112112760 A 2 5.。

8、根据权利要求3所述的风电场的控制系统， 其特征在于， 所述集中换热系统控制器， 还用于根据总体的换热量控制主循环旁路阀体的开度和动力泵的循环流量。 6.根据权利要求3所述的风电场的控制系统， 其特征在于， 所述集中换热系统控制器， 还用于根据每个风电机组所需换热量， 实现对相应的分支回路阀体的开启、 关闭、 以及开度 控制。 7.根据权利要求1所述的风电场的控制系统， 其特征在于， 所述风电机组还包括多个单 机换热器， 所述多个单机换热器设置于如下中的任意多个热源部件所处区域： 变桨柜、 机舱 柜、 发电机、 齿轮箱、 电控柜、 变流柜、 塔筒中电缆敷设区域。 权利要求书 2/2 页 3 CN。

9、 112112760 A 3 一种风电场的控制系统 技术领域 0001 本发明涉及风力发电技术领域， 更具体为一种风电场的控制系统。 背景技术 0002 风力发电机组是一种将大自然中的风能转换为电能的设备， 对应的电能属于绿色 清洁能源。 伴随着风力发电机组的机组容量日趋增加， 机组自身各个子系统、 部件的热损耗 日益增加， 据不完全统计， 机组自身热损耗几乎占机组单机容量的约810， 举例说明： 如单机容量为10MW的机组， 机组自身热损耗值高达将近1MW， 由此可见热损耗值相当可观。 巨大的热损耗直接带来的一个问题就是散热问题， 如何高效地、 快速地将机组自身发热散 去， 为机组营造舒适、。

10、 良好的运行环境， 成为当前风电行业内亟需解决的关键技术问题。 0003 由于近几年风电市场的快速成熟化， 风电装机量大幅增加， 区域消纳、 并网输送等 限制条件下带来了较为严重的弃风限电问题， 导致多数区域在有风情况下机组不能满负荷 运行。 0004 现有的温度控制冷却装置通常为一台发电机集成一套温控系统， 这样成本较高， 能耗高。 发明内容 0005 本发明的目的在于提供一种风电场的控制系统， 以降低对风电场中多个风电机组 的集中换热控制的能耗。 0006 为实现上述目的， 本发明提供如下技术方案： 0007 一种风电场的控制系统， 其包括： 多台风电机组、 风电场集中换热系统和风电场能 。

11、量控制系统； 0008 所述风电场能量控制系统， 与所述多台风电机组通信连接， 用于根据风电场的总 功率限定值和单台风电机组的最小发电功率值， 确定多台工作机组和多台待机机组； 当所 述多台工作机组中有任意一台工作机组发生温度超标时， 关闭所述发生温度超标的工作机 组， 并且从所述多台待机机组中选中一台待机机组以替换所述发生温度超标的工作机组； 当最后一台待机机组被选中时， 控制启动所述风电场集中换热系统， 并控制所述风电场集 中换热系统处于低耗能工作模式， 如果最后一台被选中的待机机组或者当前的任意一台工 作机组发生温度超标时， 控制将所述风电场集中换热系统切换至高耗能工作模式； 0009 。

12、所述风电场集中换热系统， 与所述风电场能量控制系统通信连接， 并且通过循环 管路与所述多台风电机组相连通， 用于根据所述风电场能量控制系统的控制信号， 在低耗 能工作模式和高耗能工作模式之间切换工作模式， 对发生温度超标的工作机组进行换热。 0010 在一些实施例中， 所述风电机组包括： 多个发热部件、 多个发热部件对应配置的多 个温度检测装置、 主控制器和温度自学习控制器； 0011 多个温度检测装置， 用于检测本风电机组包含的多个发热部件的多个实时测试温 度值； 说明书 1/8 页 4 CN 112112760 A 4 0012 主控制器， 用于获取本风电机组的发电功率和发电时长； 001。

13、3 温度自学习控制器， 用于根据本风电机组的发电功率和发电时长， 确定本风电机 组需要的换热量， 并向所述风电场能量控制系统反馈本风电机组需要的换热量； 以及， 根据 多个实时测试温度值和多个目标设定温度阈值， 确定本风电机组是否发生温度超标， 并向 所述风电场能量控制系统上报； 0014 所述风电场能量控制系统， 还用于根据多个温度自学习控制器反馈的换热量， 确 定总换热量， 根据总换热量确定风电场集中换热系统工作于低耗能工作模式或高耗能工作 模式。 0015 在一些实施例中， 所述风电场集中换热系统包括： 0016 土壤或水、 盘管、 场群环境换热器、 膨胀阀、 压缩机、 主循环路阀体、 。

14、主循环旁路阀 体、 集中冷却设备间、 泵体、 多个分支回路阀体、 集中换热系统控制器； 0017 压缩机、 场群环境换热器和膨胀阀通过内部循环管路依序连通， 所述场群环境换 热器的底部设置有盘管， 所述盘管与所述场群环境换热器连通， 所述盘管置于土壤层或水 内， 0018 集中冷却设备间， 用于容纳场群环境换热器、 膨胀阀、 压缩机和集中换热系统控制 器； 0019 集中换热系统控制器与膨胀阀、 压缩机、 主循环路阀体、 主循环旁路阀体、 泵体、 以 及多个分支回路阀体电连接， 用于控制风电场集中换热系统在低耗能工作模式和高耗能工 作模式之间切换工作模式； 在低耗能工作模式， 仅开启泵体、 开。

15、启多个分支回路阀体、 并且 控制主循环旁路阀体使内部循环管路和外部循环管路隔离； 在高耗能工模式下， 内部循环 管路和外部循环管路联通， 并且控制开启压缩机和膨胀阀。 0020 在一些实施例中， 所述盘管包括多个依次串联的热交换管道， 所述热交换管道为 铜制或者铝制的热交换管道， 并且所述热交换管道的外壁上均匀设置有翅片， 所述热交换 管道与翅片之间一体成型。 0021 在一些实施例中， 所述集中换热系统控制器， 还用于根据总体的换热量控制主循 环旁路阀体的开度和动力泵的循环流量。 0022 在一些实施例中， 所述集中换热系统控制器， 还用于根据每个风电机组所需换热 量， 实现对相应的分支回路。

16、阀体的开启、 关闭、 以及开度控制。 0023 在一些实施例中， 所述风电机组还包括多个单机换热器， 所述多个单机换热器设 置于如下中的任意多个热源部件所处区域： 变桨柜、 机舱柜、 发电机、 齿轮箱、 电控柜、 变流 柜、 塔筒中电缆敷设区域。 0024 与现有技术相比， 本发明实施例的有益效果包括： 0025 1)通过组合的方式， 能够一次性的对多个风力发电机本体进行冷却， 从而在使用 时， 方便对多个风力发电机本体进行集中控制； 0026 2)通过外置散热装置， 方便对外部进行检修处理； 0027 3)与场群集控制相结合可进一步实现机组能量消耗的最小化， 实现整场的节能； 同时可提升单机。

17、、 整场机组设备运行的可靠性。 说明书 2/8 页 5 CN 112112760 A 5 附图说明 0028 图1为本发明的实施例的结构示意图； 0029 图2是本发明实施例中的风电场的控制系统的示意图； 0030 图3是本发明实施例的基于温控的场级功率控制系统的示意图； 0031 图4是本发明实施例的风电场控制系统的工作原理流程图。 0032 附图标号说明： 0033 1-第一台风力发电机组； 2-第二台风力发电机组； 3-第三台风力发电机组； 4-第N 台风力发电机组； 5-第一线路； 6-第二线路； 7-第三线路； 8-第N线路； 9-电网； 0034 10-机组1的内部换热器； 11-。

18、机组2的内部换热器； 12-机组N的内部换热器； 0035 13-压缩机； 14-场群环境换热器； 15-膨胀阀； 16-集中换热设备间； 17-土壤层或 水； 18-盘管； 19-主循环路阀体； 20-主循环旁路阀体； 21-泵体； 22-回路1阀体； 23-回路2阀 体； 24-回路N阀体； 25-集中换热系统控制器； 26-风场中央控制室； 27-风电场能量管理系 统； 28-通讯主线路； 29-第N通讯线路； 30-第2通讯线路； 31-第1通讯线路。 具体实施方式 0036 下面将结合本发明实施例中的附图， 对本发明实施例中的技术方案进行清楚、 完 整地描述， 显然， 所描述的实施例。

19、仅仅是本发明一部分实施例， 而不是全部的实施例。 基于 本发明中的实施例， 本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他 实施例， 都属于本发明保护的范围。 0037 在本发明的描述中， 需要理解的是， 术语 “上” 、“下” 、“前” 、“后” 、“左” 、“右” 、“顶” 、 “底” 、“内” 、“外” 等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系， 仅是为了便 于描述本发明和简化描述， 而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、 以 特定的方位构造和操作， 因此不能理解为对本发明的限制。 0038 平原、 戈壁、 潮间带等风电场区域具有地势平摊、 风机安。

20、装较为集中的特点， 并且 得天独厚的可以利用土壤、 湖泊、 海水等资源进行机组单机、 场群级的换热； 基于此， 与场群 集控制相结合可进一步实现机组能量消耗的最小化， 实现整场的节能； 同时可提升单机、 整 场机组设备运行的可靠性。 0039 图1是本发明实施例的风电场风机并网示意图。 如图1所示， 风力发电机组吸收风 能、 通过叶轮机械能向电能的转换， 再经过变流器进行电能的处理， 将满足上网条件的电能 输送给电网。 作为一个示例， 图1为风电场中对应机组1、 机组2、 机组3、 机组4各个机组将发 出的电能对应地通过线路5、 线路6、 线路7、 线路8输送至电网9。 机组与线路的数量不限于。

21、4 个， 其可以为N个， N是大于或等于2的正整数。 0040 图2是本发明实施例中的风电场的控制系统的示意图。 如图2所示， 风电场的控制 系统包括： 0041 多台风力发电机组1， 2， 3N， 集中换热系统、 每台风力发电机组的内部设置有单 机换热系统、 风电场中央控制室26、 风电场能量管理系统27、 通讯主线路28、 第N通讯线路 29、 第2通讯线路30、 第1通讯线路31。 0042 集中换热系统， 包括： 土壤或水17、 盘管18、 场群-环境换热器14、 膨胀阀15、 压缩机 13、 主循环路阀体19、 主循环旁路阀体20、 集中冷却设备间16、 泵体21、 回路1阀体22、。

22、 回路2 说明书 3/8 页 6 CN 112112760 A 6 阀体23、 回路N阀体24、 集中换热系统控制器25。 0043 机组内部的单机换热系统包括： 机组1内部换热器10、 机组2内部换热器11、 机组N 内部换热器12。 0044 风电场能量管理系统27用于负责风电场能量的调度， 即控制风电场多台风力发电 机组1， 2， 3N的实时功率， 且依据多台风力发电机组1， 2， 3N的实时温度反馈进行对应实 时功率的调节以及对集中换热系统的控制。 0045 具体来讲， 对于实时功率调节， 由处于风电场中央控制室26的风电场能量管理系 统27发出控制信号， 通过通讯主线路28， 第N通。

23、讯线路29、 第2通讯线路30、 第1通讯线路31与 风机1， 2， 3N对应的风力发电机组的主控系统PLC进行信号交互。 0046 对于集中换热系统的控制， 集中换热系统收到风电场能量管理系统27的风电场 和/或单机换热量的需求， 进行动作， 进而控制、 调节集中换热系统循环管路中泵体21的运 行状态与流量、 回路1阀体22、 回路2阀体23、 回路N阀体24的开启关闭状态与开度。 0047 对于集中换热系统而言， 通过压缩机13、 场群-环境换热器14、 膨胀阀15串联， 通过 盘管18中的循环介质， 实现了各风力发电机组内部换热系统与大地土壤或水之间的热交换 (冷却、 加热)。 0048。

24、 场群-环境换热器14是实现风机内部热量与环境(土壤、 水等)之间热交换的载体， 机组内部换热系统， 包括： 机组1内部换热器10、 机组2内部换热器11、 机组N内部换热器12， 是实现机组内部热量与外部热量之间进行能量交换的载体， 通过集中换热系统循环管路、 动力源泵体21、 膨胀阀15、 压缩机13来实现场群-环境换热器14与机组内部换热系统之间的 能量交换， 进而实现机组与外部环境之间的换热。 通过回路1阀体22、 回路2阀体23、 回路N阀 体24开启状态、 开度可实现机组定制化换热需求； 通过控制泵体21不同流量控制实现集中 换热系统总体换热量的最优控制； 通过主循环旁路阀体20实。

25、现集中换热系统因对风电场能 量管理系统27不同功率输出模式下换热系统的最优。 0049 进一步地， 不同风力发电机组之间至风电场集中换热系统之间是一个庞大的换热 循环管路， 在风力发电机组的功率不高， 发热量不太大的前提下， 集中换热系统控制器25可 关闭压缩机13、 膨胀阀15等耗能设备， 并且同步开启主循环旁路三通阀20、 开启泵体21,通 过庞大的换热循环管路的循环介质的热沉功能实现换热能耗的减小。 0050 进一步地， 可满足不同风力发电机组自身不同冷却形式不同， 如空冷式风力发电 机组或液冷式风力发电机组， 对应末端匹配不同的换热器类型末端， 例如空气-液体换热 器、 液体-液体换热。

26、器。 0051 进一步地， 为满足不同风力发电机组内空间不同区域温度控制需求， 可在目标控 制区域内配置不同类型换热器， 且对应添加增压泵等， 并通过循环管路实现连接， 从而实现 不同风力发电机组的不同区域、 不同类型换热形式对应温度的控制。 目标控制区域指风力 发电机组内部的需要进行换热处理的不同区域， 例如主要热源所处的区域， 包括但不限制 于， 发电机、 变流器、 变桨设备、 机舱、 塔筒(具有电缆)等具有产热设备的区域。 0052 进一步地， 风电场集中换热系统可以在保证硬件配置不变前提下， 实现冷却模式 和加热模式， 此时只需改变膨胀阀15的流通方向即可。 从原理上来讲， 冷却模式、。

27、 加热模式 均遵循热力学第二定律， 在消耗一定电能的前提下， 实现了热量从低温中吸热， 向高温中放 热。 说明书 4/8 页 7 CN 112112760 A 7 0053 进一步地， 风电场集中换热系统换热循环一侧为大地土壤或水， 土壤是一个大的 热沉， 且无论夏季、 冬季， 土壤的温度至少要比外部环境温度低或高1-2， 因此， 通过该风 电场集中换热系统可以较传统空冷式、 液冷式换热装置获得更好的换热效果、 更高的热效 率。 0054 进一步地， 风电场集中换热系统定位于风电场级， 对多台风力发电机组换热系统 进行了整合， 从能源利用率角度得到了提升， 因为大多数应用场景下不同风力发电机组。

28、具 有不同的输出场景， 因此对应有不同的换热特性， 不同换热总量匹配于不同的压缩机13的 输入频率， 进而实现节能； 同时风电场级集中式的换热系统相对于单机离散式散热系统， 从 设备投入角度可以大大减小投入成本。 0055 进一步地， 风电场集中换热系统实现了风力发电机组封闭式换热循环方式， 在保 证风力发电机组密封的前提下， 冷却/加热无需考虑外部因素沙尘、 相对湿度等因素。 0056 进一步地， 正是由于风电场集中换热系统实现了风力发电机组封闭式换热循环方 式， 与空冷、 液冷系统相关的一切硬件都处于风力发电机组的内部， 从而避免了传统空冷、 液冷方式散热风扇机组外置， 从而避免了风力发电。

29、机组散热系统对周边环境带来的噪声污 染。 0057 图3是本发明实施例的基于温控的场级功率控制系统的示意图。 如图3所示， 对应 弃风限电场景， 风电场能量管理系统可从省级能量管理系统中获得对应所需发电总额及总 功率值P， 通过该风电场能量管理系统可以实现对风电场中风力发电机组(以下简称机组) 的发电控制和调配， 从而达到限定的功率指标。 0058 依据风电场能量管理系统总功率P， 可结合风电场中机组数量， 假设M台机组， M为 正整数， 进行能量的分配。 例如， 按照平均分配原则， 每台机组需发电P/M， 但为了兼顾机组 发电效率， 需限定单机的最小发电功率数， 假设为A值， 例如A500K。

30、W； 在此条件下， 在一定 的总额P下， 有些场景下并非风电场的每一台机组均需要处于发电状态， 有些机组可处于待 机状态； 假设处于发电状态的机组的台数为B， 处于待机状态的机组的台数为M-B台。 0059 处于发电状态的台数为B台的机组， 机组内部各个子系统、 部件的温度升高(冷却 模式或制热模式)需要一个过程， 且刚开始运行的机组各个子系统、 部件温度值处于相对较 低水平， 对于换热量的需求并不是很高， 因此基于此模式下， 可关闭风电场集中换热系统， 仅仅依靠庞大的换热循环管路对应的循环介质所具有的储能能力来实现发电机组的换热。 0060 进一步的， 当处于发电状态的B台机组内部任意一台机。

31、组的任意一个子系统、 部件 的温度接近温度控制阈值时， 此时可通过风电场能量管理系统进行运行机组的切换， 即开 启处于待机状态的M-B台机组， 关闭处于运行状态的B台机组， 而此时处于待机状态的M-B台 机组各个子系统、 部件的温度升高还需要一个过程， 而该过程无需开启风电场集中换热系 统， 也无需启动集中换热系统的泵体21、 及主循环旁路阀体20。 0061 进一步的， 当处于已运行状态的M-B台机组内部各个子系统或者发热部件的温度 接近温度控制阈值时， 此时可通过风电场能量管理系统进行运行机组的切换， 即开启处于 待机状态的B台机组， 关闭处于运行状态的M-B台机组， 同时启动风电场集中换。

32、热系统， 且可 依据总体的换热量来控制主循环旁路阀体20的开度、 动力泵21的循环流量。 0062 作为可替换的实施例， 当多台工作机组中有任意一台工作机组发生温度超标时， 关闭发生温度超标的工作机组， 并且从多台待机机组中选中一台待机机组以替换发生温度 说明书 5/8 页 8 CN 112112760 A 8 超标的工作机组； 当最后一台待机机组被选中时， 控制启动风电场集中换热系统， 并控制风 电场集中换热系统处于低耗能工作模式， 如果最后一台被选中的待机机组或者当前的任意 一台工作机组发生温度超标时， 控制将风电场集中换热系统切换至高耗能工作模式； 其中， 风电场集中换热系统， 与风电场。

33、能量控制系统通信连接， 并且通过循环管路与多台风电机 组相连通， 用于根据风电场能量控制系统的控制信号， 在低耗能工作模式和高耗能工作模 式之间切换工作模式， 对发生温度超标的工作机组进行换热。 在低耗能工作模式， 仅开启泵 体、 开启多个分支回路阀体、 并且控制主循环旁路阀体使内部循环管路和外部循环管路隔 离； 在高耗能工模式下， 内部循环管路和外部循环管路联通， 并且控制开启压缩机和膨胀 阀。 0063 进一步地， 每台机组均配置有温度自学习控制器， 该温度自学习控制器可依据机 组自身的功率、 运行时长(发电时长)、 发热部件目标温度值、 以及发热部件实测温度值来计 算机组所需的换热量， 。

34、从而实现不同回路流量的分配(通过各个回路阀体的开度实现)， 从 而实现不同机组的差异化控制。 在风电机组内部有多个发热部件， 例如发电机、 变流器、 电 缆、 控制柜等， 温度自学习控制器为每个发热部件建立相应的温度计算模型。 每个发热部件 的温度计算模型的建立或训练过程包括： 采集风电机组自身的发电功率、 发电时长、 该发热 部件在该发电功率和发电时长期间的多个实测温度值， 将这三者分别对应的历史数据输入 温度自学习控制器进行训练， 获得该发热部件对应的温度计算模型。 温度计算模型可以是 机器学习算法模型， 例如模型的建立可以通过现有的各种神经网络算法实现， 或者采用支 持向量机SVM算法)。

35、实现， 温度计算模型表征风电机组的运行功率、 运行时长和相应的发热 部件的温度值之间的对应关系。 根据温度计算模型， 输入的机组发电功率和发电时长， 即可 输出相应的发热部件的温度值。 根据输出的发热部件的温度值和该发热部件预设的目标温 度值(阈值)， 即可确定该发热部件需要的换热量。 依此类推， 对所有的发热部件需要的换热 量求和或加权求和， 得到这些发热部件归属的风电机组需要的总换热量， 作为第一总换热 量。 0064 另一种方案， 根据全部的发热部件目标温度值、 以及发热部件实测温度值， 可以直 接计算出机组所需的总换热量， 记为第二总换热量。 0065 然后， 对第一总换热量和第二总换。

36、热量进行互相校核验证， 判断风电机组的温度 检测系统中的传感器是否发生故障， 和/或， 判断温度计算模型的精度是否正常。 当两者的 误差在合理的设定范围内时， 判定该风电机组的温度检测系统的传感器正常， 未发生故障； 和/或， 温度计算模型精度正常。 否则， 判定该传感器存在疑似故障， 建议进行维修检查； 和/ 或， 温度计算模型误差过大， 需要进行重新的学习训练。 进一步地， 当两者的误差在合理的 设定范围内但不一致时， 对第一总换热量和第二总换热量进行加权求和， 以得到该风电机 组需要的最终换热量， 以提高计算的准确率， 避免温度检测系统的测量误差或模型精度误 差。 0066 温度自学习控。

37、制器的计算基于机组各个子系统、 部件出厂所设定的目标温度， 同 时各个子系统、 部件对应的温度测量值需实时反馈至温度自学习控制器， 该温度自学习控 制器结合此通过计算公式或模型可进行温度的实时预测， 实时预测是为了感知机组内部温 度水平， 进而反馈至风电场能量管理系统， 从而集中换热系统更好地进行温度控制(如阀体 开度、 泵输出功率等)。 说明书 6/8 页 9 CN 112112760 A 9 0067 图4是本发明实施例的风电场控制系统的工作原理流程图。 如图4所示， 机组的温 度自学习控制器可以反馈用于指示本机组所需换热量的信号至风电场能量管理系统27， 从 而使得风电场的功率调度有据可。

38、依， 同时实现场级换热能量消耗的最低， 保证各个机组子 系统、 部件处于最为舒适的温度环境， 从而提升部件的可靠性。 温度自学习控制器将本风电 机组的各个发热部件的实时温度值发送至风电场能量管理系统27， 风电场能量管理系统27 根据接收到的各个发热部件的实时温度值和每个发热部件对应的温度控制阈值， 判定各个 发热部件是否发生温度超标或者接近温度超标(风险)。 温度控制阈值通常可设置为低于该 发热部件的最高允许工作温度。 当判定存在任意的一个发热部件发生温度超标时， 关闭该 风电机组， 从多台待机机组中选中一台待机机组以替换发生温度超标的工作机组， 并且对 被选中开启的风电机组的发电功率进行控。

39、制调节。 风电场能量管理系统27还用于在接收到 多个风电机组的温度自学习控制器上报的需求换热量后， 获得总需求换热量， 并且将总需 求换热量， 多个风电机组的标识， 以及与多个风电机组的标识一一对应的单台机组的需求 换热量， 一起发送至风电场集中换热系统25， 以通过控制相应的分支回路阀体、 泵体实现差 异化流量控制。 0068 进一步地， 机组的温度自学习控制器可以反馈用于指示本机组所需换热量的信号 至风电场集中换热系统， 从而实现风电场集中换热系统主循环旁路阀体20开启、 关闭、 开度 控制； 泵体21的开启、 关闭、 不同流量控制； 各个机组所需换热量对应回路阀体22、 23、 24 的。

40、开启、 关闭、 开度控制； 从而实现单机的差异化、 经济化控制， 进而实现整场的最优控制。 0069 在保证硬件配置不变前提下， 实现冷却模式和加热模式， 此时只需改变膨胀阀的 流通方向即可； 从原理上来讲， 冷却模式、 加热模式均遵循热力学第二定律， 在消耗一定电 能的前提下， 实现了热量从低温中吸热， 向高温中放热。 0070 液冷式风力发电机组及温度控制装置换热循环一侧为大地土壤， 土壤是一个大的 热沉， 且无论夏季、 冬季， 土壤的温度至少要比外部环境温度低或高1-2， 因此， 通过该温 度控制装置与系统可以较传统空冷式换热装置获得更好的换热效果、 更高的热效率。 0071 液冷式风力。

41、发电机组及温度控制装置实现了风力发电机组封闭式换热循环方式， 在保证机组密封的前提下， 液冷式温度控制系统(冷却/加热)无需考虑外部因素沙尘、 相对 湿度等因素。 0072 正是由于液冷式风力发电机组及温度控制装置实现了风力发电机组封闭式换热 循环方式， 与液冷系统相关的一切硬件都处于机组内部， 从而避免了传统空冷、 液冷方式散 热风扇机组外置， 从而避免了机组散热系统对周边环境带来的噪声污染。 0073 风力发电机组内部不同空间位置处存在有许多热源即需要冷却的部件， 如变桨柜 体、 发电机、 齿轮箱、 电缆、 变流器、 机舱等等。 不同发热部件对应换热末端有不同的换热类 型， 因此对应有不同。

42、类型的换热器， 如变桨柜、 电缆、 机舱等通过空气循环换热， 因此需对应 有液体-空气类型的换热器。 如空-液换热或液-液换热形式的发电机、 液-液换热形式的变 流器等部件内部通过液体进行换热， 因此需对应液体-液体类型换热器； 通过不同空间位置 处配置液-空换热器、 空-空换热器， 在冷却模式下可以在对应换热器末端从热源部件如变 桨柜体、 发电机等部件吸热， 而换热器另一侧的液体被加热， 高温的液体经过压缩机的压 缩， 通过液-液换热器， 实现了对低温环境土壤的放热。 0074 考虑到不同发热部件换热量、 不同发热部件所处空间位置以及不同发热部件换热 说明书 7/8 页 10 CN 1121。

43、12760 A 10 末端类型， 为了兼顾不同换热器末端温度的一致性， 因此采用不同的组合方式进行换热， 遵 循的原则为： 不同部件之间距离相近、 换热方式一致且换热量较少时换热器可采用串联方 式； 不同部件之间距离远、 单部件换热量较大、 换热方式及类型不同时换热器采用并联方 式。 0075 由于机组所处低温环境如冬季或严寒地带， 以及一定温度下如温度25有利于部 件及原器件的使用寿命及可靠性， 因此不同部件对加热模式有着不同的需求。 此时大地土 壤侧为高温环境， 通过液-液换热器从土壤中吸热， 进而通过压缩机、 膨胀阀可将高温的液 体， 通过液-空换热器传递至低温的机组不同空间区域； 从而。

44、在不同空间区域温度得到一定 的提高， 实现了机组不同区域空间温度的整体均匀性。 0076 考虑到不同发热部件换热量、 不同发热部件所处空间位置以及不同发热部件换热 末端类型， 为了兼顾不同换热器末端温度的一致性， 因此采用不同的组合方式进行换热， 遵 循的原则为： 不同部件之间距离相近、 换热方式一致且换热量较少时换热器可采用串联方 式； 不同部件之间距离远、 单部件换热量较大、 换热方式及类型不同时换热器采用并联方 式。 0077 以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点,对于本领域技 术人员而言， 显然本发明不限于上述示范性实施例的细节， 而且在不背离本发明的精神或 基本特。

45、征的情况下， 能够以其他的具体形式实现本发明； 因此， 无论从哪一点来看， 均应将 实施例看作是示范性的， 而且是非限制性的， 本发明的范围由所附权利要求而不是上述说 明限定， 因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明 内， 不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。 0078 尽管已经示出和描述了本发明的实施例， 对于本领域的普通技术人员而言， 可以 理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、 修改、 替换 和变型， 本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。 说明书 8/8 页 11 CN 112112760 A 11 图1 图2 图3 说明书附图 1/2 页 12 CN 112112760 A 12 图4 说明书附图 2/2 页 13 CN 112112760 A 13 。