[发明专利]浮动风力涡轮机的协调控制

说明书

技术领域

本发明涉及浮动风力涡轮机的协调控制。

背景技术

有效地利用风能产生电力的风力涡轮机作为用于产生电力的传统方法的替代能源，正变得越来越普及。为了产生合适大小的电功率，风力涡轮机常常以称为风电场的大群体共处一起。风电场可以从数十个风力涡轮机直到数百个风力涡轮机而大小不一。

传统上，风电场位于可用风能适于持续发电的陆地区域中。然而，随着更多风电场的建立，陆地上提供合适风流(例如，不受山地、树林、建筑等影响的风流)以实现稳定发电水平的合适地点更少了。此外，由于风电场可以包括数百个风力涡轮机，所以它们在景观上可能不美观，可能在工作中产生一定水平的噪音。

因此，现在的动向是将风电场定位在近海处，例如在海中，在湖中等等。这样所具有的几个优点在于：风流通常不中断且它们远离人口稠密地区。

当前，风力涡轮机是极大且笨重的结构，因此需要稳定的地基。对于位于陆地上的风力涡轮机，这通常不成问题，但对于位于近海的风力涡轮机，却带来了挑战。

在浅水中，每个风力涡轮机可以固定于海床上或可具有海床中的地基，但从后勤的角度讲，向海床固定涡轮机仅仅在相对较浅的水中是可能的，例如，最多30米的水深。

然而，最多30米的水深通常接近海岸，因此会是接近海岸线的主导景象，并且由于当前风力涡轮机的尺寸和高度，也是壮观的景象。此外，接近大城市的大多数近海位置，海床往往会非常迅速地降低到>100m的深度，例如美国东海岸。

因此，有一种趋势是在更远离海岸的更深水域中定位风电场，其中向海床中实现地基是不切实际且昂贵的，因此想到将把风力涡轮机设置在浮动的平台上，然后可以将浮动平台束缚到海床上。

具有几种浮动平台设计和概念，其中之一是包括一个或多个压载舱的平台，其中压载舱旨在限制和/或控制浮动风力涡轮机的倾斜。重要的是能够将风力涡轮机塔架维持在基本垂直的位置且距垂直在预定义的倾斜角极限之内，以便从风能获得最佳电功率，而且出于安全的原因，以防止风力涡轮机由于浮动风力涡轮机倾斜角的原因，而实际翻倒或执行紧急停机。

在各种力作用于风力涡轮机时，现有的浮动风力涡轮机对于抵抗浮动风力涡轮机的倾斜非常缓慢。具体而言，具有主动压载系统(其中压载物分布于一个或多个压载舱之间或一个压载舱内)的浮动风力涡轮机对于重新分布压载物以抵抗作用于浮动风力涡轮机上的力，从而控制浮动风力涡轮机的倾斜非常缓慢。

发明内容

本发明寻求至少部分解决上文所述的一些或所有不利和缺点。

根据本发明的第一方面，提供了一种包括以下步骤的方法：在风力涡轮机控制器和平台控制器之间协调控制浮动风力涡轮机；以及基于浮动风力涡轮机的协调控制来改变一个或多个风力涡轮机控制系统和/或一个或多个平台控制系统。

因此，本发明的实施例有利地实现了风力涡轮机和浮动风力涡轮机的平台之间对浮动风力涡轮机的协调控制。协调控制浮动风力涡轮机有利地改善了浮动风力涡轮机的效率、安全和负荷。风力涡轮机控制系统可以包括，例如涡轮机叶片俯仰控制、横摆系统控制、可变推力限制器控制等。平台控制系统可以包括主动压载系统。

所述协调控制的步骤可以包括以下步骤：在风力涡轮机控制器和平台控制器之间接收和/或发送数据，其中所述数据表示与风力涡轮机和/或浮动风力涡轮机的平台相关的一个或多个因素。因此，浮动风力涡轮机的协调控制可以包括共享或通信与影响风力涡轮机和/或平台的因素相关的数据。例如，可能影响风力涡轮机的因素可以包括风速、风向、横摆位置或角度、涡轮机叶片俯仰角等。可能影响平台的因素包括例如平台的倾斜和摇晃、海洋气象条件、压载物分布、风力涡轮机的倾斜等。

基于协调控制改变风力涡轮机控制系统和/或平台控制系统的步骤还可以包括以下步骤：至少基于表示与平台相关的一个或多个因素的数据确定对风力涡轮机控制系统的改变；和/或至少基于表示与风力涡轮机相关的一个或多个因素的数据确定对平台控制系统的改变。因此，可以基于与平台相关的因素改变风力涡轮机控制系统，反之亦然。