[发明专利]优化风场构造的方法、风场以及用于该风场的风力涡轮机

说明书

技术领域

本发明描述了优化风场构造的方法。本发明还描述了用于这种风场的风力涡轮机以及具有这种风力涡轮机的风场。

背景技术

风力涡轮机在运转期间产生噪声。是否接受风能作为动力源可以取决于被感知到的噪声干扰水平。当能够感知到噪声总体上源自于风场时，特定风力涡轮机也可以被认为是所感知噪声的来源。已知问题在于为了涡轮机具有较高能量输出所优化的风力涡轮机叶片设计也与不良的高水平噪声相关。可以通过为风力涡轮机提供较小转子叶片直径，即通过使用较短叶片，来减小风力涡轮机的噪声排放。在另一方法中，可以使用较小的旋转速度。还可以改变风力涡轮机的叶片的桨距角（pitch angle），从而例如更加陡斜地迎风。不过，所有这些措施均直接涉及风力涡轮机能量效率的减少。

发明内容

因此，本发明的目标在于提供优化风场构造来减小风场噪声排放的方法。

本发明的目标通过根据本发明的优化风场构造的方法、通过根据本发明的用于这种风场的风力涡轮机以及通过根据本发明的风场来实现。

根据本发明，优化包括至少第一风力涡轮机和第二风力涡轮机的风场的构造的方法包括如下步骤：基于噪声优化参数为第一风力涡轮机选择第一叶片拓扑，在距所述风场一定距离的参考位置处测量和/或预测所述噪声优化参数；以及基于能量效率优化参数为第二风力涡轮机选择第二叶片拓扑。

风场的构造包括组装和/或规划新风场或者改进其噪声排放高于阈值的已运转风场，其中该阈值例如是风场声音范围内生活的人可接受的阈值。为了规划目的，根据本发明的方法可以用于模拟噪声排放，例如以计算机上运行的模拟软件的形式来模拟。以此方式，根据本发明的方法使得可以发现或确定一种优化的风场，其具有保持噪声排放低于阈值的第一和第二类型风力涡轮机的设置。

根据本发明的风场包括至少第一风力涡轮机和第二风力涡轮机，其中

-根据噪声优化参数为第一风力涡轮机选择第一叶片拓扑，在距所述风场一定距离的参考位置处测量和/或预测所述噪声优化参数，以及

-根据能量效率优化参数为第二风力涡轮机选择第二叶片拓扑。

因而，这种风场包括多个第一风力涡轮机和第二风力涡轮机。关于能量效率来优化风场且同时保持噪声排放低于既定阈值。这意味着能量效率被最大化到噪声的可接受阈值所允许或相容的程度。

如下文所述，在本文中限定了本发明的特别有利的实施例和特征。不同实施例的特征可以适当地结合。

将被规划的新风场包括风力涡轮机的多个位置或地点。将被规划的风场可以具有两种风力涡轮机类型，例如第一类型的风力涡轮机（在下文中被称为“第一风力涡轮机”）和第二类型的风力涡轮机（在下文中被称为“第二风力涡轮机”）。第一风力涡轮机是关于噪声排放被优化的并且仅产生低水平噪声。因而，第一风力涡轮机具有与低噪声排放且相应地与低能量效率相关联的叶片拓扑。第二风力涡轮机具有关于能量效率被优化的叶片拓扑。因而，对于第二风力涡轮机而言，最大化了动力总和，例如年发电量（AEP）。因此，第二风力涡轮机具有比第一风力涡轮机更大水平的噪声排放。

针对新风场的风力涡轮机的每个位置，选择第一或第二风力涡轮机中的一者。如果在已运转风场中测量的或在规划风场的模拟中预测的噪声水平超过所选阈值，则选择第一风力涡轮机类型。关于离开风场一定距离处的参考位置来测量或预测噪声。这意味着参考位置处于风场之外。参考位置可以居民区的位置，例如村庄或市郊。因而，将关于风场附近居民区处的噪声干扰来优化风场构造，从而例如保持该噪声干扰低于该区中生活的人可接受的阈值。以此方式，为第一类型的风力涡轮机指定了特定风场位置。为剩余位置选择第二类型的风力涡轮机。这将导致风场具有关于风场能量效率及噪声排放被优化的第一和第二风力涡轮机的混合，从而噪声干扰将保持低于附近居民区中的可接受阈值。

此外，该方法还可以用于升级或改良具有超过可接受阈值的噪声排放的已运转风场。在下文中可以假定，这种已运转风场实质上仅包括第二类型的风力涡轮机，即已经关于其能量输出被优化的风力涡轮机，以使得已运作风场是仅关于能量效率被优化的。升级可以包括在对风场的风力涡轮机进行任意实际修改之前的规划或模拟步骤，以便确定第二风力涡轮机中的哪些必须被第一风力涡轮机替换。在升级这种风场时，基于其对于居民区的声学影响识别出一些第二风力涡轮机，并且这些第二风力涡轮机被第一类型的风力涡轮机替换。