[发明专利]可用功率估算器

说明书

技术领域

本发明涉及一种确定驱动风力涡轮机的风的估算的风速的方法以及一种用于确定驱动风力涡轮机的风的估算的风速的估算设备。另外，本发明涉及一种风力涡轮机和一种风电场布置。再者，本发明涉及一种用于处理风力涡轮机的估算设备的计算机程序。

背景技术

风能愈来愈被认为是用于补充和甚至替代诸如例如化石燃料的其它类型的能源的一种可行的选择。在风能的早期开发中，大部分风力涡轮机被构造用于以恒定速度工作。然而最近，趋势是朝向使用变速风力涡轮机从而更好地捕获可用的风力。在大多数情形中，风力涡轮机叶片螺距角可以被调整以控制变速风力涡轮机的工作。

当馈送到电网中的电力大于从电网提取的电力时，整个电网的频率将增大。这是基于这样的事实，连接到电网的风力涡轮机无法将所有它们所生成的功率传递到该电网。结果，所生成的电力的所产生的交变电流（AC）的频率将增大。典型地，不仅一个风力涡轮机将表现出这种行为，而且风力涡轮机园区的多个风力涡轮机也将表现出这种行为。因此，其中产生的功率大于使用的功率的功率不平衡可以导致电网的频率的整体增大。

为了避免这种频率变化，已知的是使风力涡轮机利用降低的功率设定点工作，使得馈送到电网中的电力将减小并且传递到电网的功率和从电网移除的功率之间的功率平衡可以至少近似地实现。甚至可以由法律法规要求这种功率设定点的降低从而保证稳定电网。

风力涡轮机利用降低的功率设定点来工作的原因典型地不在风力涡轮机的运营商的影响范围内。因此，风力涡轮机的运营商将典型地接收收入，该收入与可用功率产生有关且与实际功率产生无关。因此，风力涡轮机的运营商高度期望总是具有关于其（多个）风力涡轮机的可用功率产生的准确和可靠的知识。当然，可用功率产生将强烈地依赖于实际风力状况。

已知通过下述内容来估算风力涡轮机的可用功率产生：通过比如在风力涡轮机机舱的顶部测量风速，以及基于所测量的风速来计算可用功率产生。可以从风力涡轮机的功率曲线表取得可用功率产生，其中功率曲线中的曲线图指示在不同风速将具有多大的电力产生。功率曲线表是由例如风力涡轮机制造者执行现场测量而生成，并且针对每一种特殊类型的风力涡轮机而标准化。估算可用功率产生的这种已知过程具有的缺点在于，由于风速表对风速的不准确测量的原因，结果典型地不是非常准确。

发明内容

本发明的一个目的是提高估算下调的风力涡轮机的可用功率产生的准确性。

这个目的可以通过根据各独立权利要求的下述内容来解决：确定驱动涡轮机的风的估算的风速的方法、用于确定驱动风力涡轮机的风的估算的风速的估算设备、风力涡轮机、风电场布置以及用于处理风力涡轮机，特别是确定驱动风力涡轮机的风的估算的风速的计算机程序。

根据本发明第一方面，提供了一种确定驱动风力涡轮机的风的估算的风速的方法。所提供的方法包括：测量由（下调的）风力涡轮机生成的当前功率，测量风力涡轮机的转子的当前转子速度，以及测量转子的转子叶片的当前叶片螺距角。再者，该方法包括：基于当前功率、当前转子速度和当前叶片螺距角，确定所估算的风速。

再者，根据本发明第一方面的另一示例性实施例，提供了一种用于确定驱动风力涡轮机的风的估算的风速的估算设备。估算单元包括估算单元和处理单元。估算单元适配用于接收：表示由（下调的）风力涡轮机生成的当前功率的第一值、表示风力涡轮机的转子的当前转子速度的第二值以及表示转子的转子叶片的当前叶片螺距角的第三值。该处理单元适配用于基于当前功率、当前转子速度和当前叶片螺距角，确定所估算的风速。

术语“当前功率”可以表示在预定时间点、特别是当涡轮机被节流和下调时由风力涡轮机生成的功率。当前（实际）功率（受限功率）会不同于在最佳叶片螺距条件下风力涡轮机可以实现的可用最大功率。当风力涡轮机分别被节流或下调时，风力涡轮机会产生当前功率。比如可以通过改变叶片螺距角实现风力涡轮机的下调和节流。

术语“叶片螺距角”可以限定为，为了使转子叶片围绕它们的纵轴周转而使叶片倾斜（pitch），叶片围绕它们的纵轴旋转的角度。可以将转子叶片避风或者迎风地转动，从而调整作用在转子叶片上的风力。通过将转子叶片转动为略微避风，作用在转子叶片上的风力减小，并且风力涡轮机的功率生成因此也减小。螺距角可以限定为围绕叶片轴回转的螺距致动器的角度。朝向涡轮机的转轴旋转会得到正角并且离开该转轴旋转会得到负角。

术语“当前转子速度”可以限定在测量转子速度时，风力涡轮机的转子的速度。特别地，风力涡轮机的主转轴的旋转可以由转子速度表达。