[发明专利]用于从风力涡轮机获取惯性能的方法和系统

说明书

技术领域

本文所公开的主题主要涉及风力涡轮机的操作，并且更具体地涉及在解除风力涡轮机削减(curtailment)之后从风力涡轮机获取惯性能。

背景技术

风力涡轮机利用风能发电。风力涡轮机通常包括具有多个叶片的转子，这些叶片将风能转变成传动轴的旋转运动，旋转运动继而用来驱动发电机转子来发电(产生电功率)。多个风力涡轮机可组合在一起，有时称为″风电场(风力田)″。

为了缓解与涡轮机负载、对电网的电力输送和/或一些计划情况(例如，计划的维护活动)相关的问题，可能需要减少风电场内的一些或所有涡轮机的功率输出，这也称为″风力涡轮机削减″。在风力涡轮机削减期间，由涡轮机所产生的功率水平受到控制(即，降低至削减水平)。通常，在风力涡轮机削减期间，转子叶片的桨距角经调整以减慢转子的旋转，这降低了通过风力涡轮机的功率输出。例如，在风力涡轮机削减期间，风力涡轮机可构造成用以输送由风力涡轮机所能产生的最高水平的电功率的百分之四十(40％)。在风力涡轮机削减期间，风速可使得将有可能产生由风力涡轮机所能够产生的最高水平的电功率，但出于其它原因而减少所产生的功率。换言之，有意地不俘获存在于风中的空气动力能，且因此使其浪费。

发明内容

一方面，提供了一种用于在削减操作期间操作风力涡轮机的系统。该风力涡轮机包括发电机和具有至少一个转子叶片的风力涡轮机转子。风力涡轮机还包括传动系，该传动系包括联接到风力涡轮机转子上且构造成用以驱动发电机的至少一个轴。该系统包括构造成用以在风力涡轮机的削减操作期间将风力涡轮机转子的旋转速度增大超过最佳额定速度的控制系统，以及构造成用以在解除削减操作时获取存储在传动系中的惯性能的获取装置。

另一方面，提供了一种用于在风力涡轮机的削减期间操作风力涡轮机的方法。该风力涡轮机包括发电机和具有至少一个转子叶片的转子。风力涡轮机还包括传动系，该传动系包括联接到转子上且构造成用以驱动发电机的至少一个轴。该方法包括将控制系统可操作地联接到风力涡轮机上，该控制系统构造成用以调整风力涡轮机的操作，以有助于在风力涡轮机的削减期间增大转子的旋转速度。该方法还包括将获取装置可操作地联接到发电机上，该获取装置构造成用以在解除削减时获取存储在传动系中的惯性能。

又一方面，提供了一种风力涡轮机。该风力涡轮机包括具有至少一个转子叶片的转子，以及经由至少一个转子轴可操作地联接到转子上的发电机。该风力涡轮机还包括可操作地联接到转子和发电机上的控制系统。控制系统构造成用以调整风力涡轮机的操作，以有助于在风力涡轮机的削减期间将转子速度增大超过最佳额定速度。该风力涡轮机还包括可操作地联接到发电机和控制系统上的变频器。变频器构造成用以在解除削减时增大发电机上的转矩需求。

附图说明

图1为示例性风力涡轮机的透视图。

图2为图1中所示的风力涡轮机的一部分的局部剖面透视图。

图3为用于从风力涡轮机获取惯性能的示例性方法的流程图。

图4为随着时间的推移所产生的示例性转子速度和对应功率的示图。

图5为示出一定时间周期内的发电机速度变化的示图。

图6为示出也在图5中示出的时间周期内的发电机输出功率变化的示图。

图7为示出图5中所示的时间周期内的发电机输出能量水平变化的示图。

零件清单

10风力涡轮机

12本体

14转子

16旋转轴线

18塔架

20基座

22桨毂

24叶片

26发电机

28主转子轴

30转子轴

30高速轴

32齿轮箱

34控制面板

36控制系统

38叶片桨距驱动装置

40传动系

42主机架

44变频器

46盘式制动器

48偏航系统

50旋转轴线

60流程图

70监测风力涡轮机操作

72启动风力涡轮机削减

74在风力涡轮机削减期间促进转子速度增大

76解除风力涡轮机削减

78在解除削减时获取存储在传动系中的惯性能

80示图

82转子速度

84产生的功率

90削减水平

92第一时间

94时间

96时间

98产生的功率

100阴影区域

102阴影区域