[发明专利]用于生成风力涡轮机控制安排的方法和系统

权利要求书

1.一种生成用于发电厂中的风力涡轮机的控制安排的方法，所述控制安排指示涡轮机最大功率水平如何随着时间推移而变化，所述方法包括：

基于测量的风力涡轮机站点和/或操作数据，确定指示所述涡轮机或者一个或多个涡轮机部件的当前剩余疲劳寿命的值；

应用优化功能，所述优化功能通过改变能量俘获与由所述涡轮机或者所述一个或多个涡轮机部件所消耗的疲劳寿命之间的折衷直至确定经优化的控制安排为止，来改变初始控制安排以确定经优化的控制安排，所述优化包括：

基于所述当前剩余疲劳寿命和改变后的控制安排来估计由所述涡轮机或涡轮机部件在所述改变后的控制安排的持续时间内所消耗的未来疲劳寿命；以及

根据一个或多个输入约束条件来约束所述控制安排的优化；

其中，所述优化还包括改变风力涡轮机寿命的初始值，以及改变在所述安排的历程中要对一个或多个部件执行的部件更换的次数的初始值，以确定一个或多个涡轮机部件的部件更换的次数与目标最小风力涡轮机寿命的组合。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述初始控制安排指定了所述涡轮机能够进行操作所达到的所述涡轮机最大功率水平随着时间推移的相对变化。

3.根据权利要求1所述的方法，还包括：

通过改变部件更换的时机并改变部件更换的次数直到达到最大次数而优化所述控制安排。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，能够更换的所述一个或多个涡轮机部件包括以下项中的一者或多者：叶片、桨距轴承、桨距致动系统、轮毂、主轴、主轴承、齿轮箱、发电机、转换器、偏航驱动机构、偏航轴承或变压器。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述输入约束条件还包括涡轮机设计所允许的所述涡轮机的上限最大功率输出和/或所述涡轮机的最小功率输出。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，确定指示所述涡轮机或者一个或多个涡轮机部件的所述当前剩余疲劳寿命的值包括：将来自一个或多个涡轮机传感器的传感器数据应用于一个或多个寿命使用估计算法。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，确定指示所述涡轮机或者一个或多个涡轮机部件的所述当前剩余疲劳寿命的值包括：使用来自条件监测系统的数据。

8.根据权利要求1所述的方法，其中，确定指示所述涡轮机或者一个或多个涡轮机部件的所述当前剩余疲劳寿命的值包括：与站点检查程序结合使用从风电场传感器获得的数据，所述站点检查程序基于所述风电场传感器以及与所述风电场和所述风力涡轮机设计有关的参数来确定作用在涡轮机部件上的载荷。

9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述控制安排的优化包括：

改变所述控制安排，以使平准化能源成本LCoE最小化。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，使用平准化能源成本模型确定平准化能源成本，所述模型包括针对以下项中的一者或多者的参数：

容量因子，其指示在一段时间内生成的能量除以在所述涡轮机在所述一段时间内以额定功率连续操作的情况下能够生成的能量；

可用性，其指示所述涡轮机将可用于生成电力的时间；以及

场效率，其指示在一段时间内生成的能量除以在所述涡轮机在完全不受上游涡轮机干扰的风中进行操作的情况下能够生成的能量。

11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述模型还包括针对以下项中的一者或多者的参数：

与更换一个或多个部件相关联的成本，包括涡轮机停机时间、部件更换的劳动力和设备、更换部件的制造或整修成本、以及将经整修或更换的部件运输到所述发电厂的运输成本；以及

与磨损零件的更换相关联的服务成本。

12.根据权利要求1到11中的任一项所述的方法，其中，所述经优化的控制安排是所述涡轮机能够进行操作所达到的最大功率水平的安排。