[发明专利]风力涡轮机发电设备及使其运行方法

说明书

本发明涉及风力涡轮机发电设备及使其运行方法。所述风力涡轮机发电设备包括：至少一个风力涡轮机发电装置；雷击传感器，所述雷击传感器用于检测或预测在所述至少一个风力涡轮机发电装置的安装区域中雷击的发生；以及控制器，所述控制器用于根据雷击传感器的输出信号将至少一个风力涡轮机发电装置的运行模式切换为转子转速低于额定转速的雷击保护模式。

技术领域

本发明涉及一种风力涡轮机发电设备以及运行风力涡轮机发电设备的方法。

背景技术

在风力发电行业，由于雷击所造成的对叶片(风力涡轮机叶片) 的损坏正在成为一个严重的问题。因此，提出了具有雷击保护功能的风力涡轮机叶片。

例如，专利文献1公开了一种具有被配备在每个叶片的叶尖附近的雷击接收器的结构。

[引用列表]

[专利文献]

专利文档1：2015-132245A

发明内容

[技术问题]

同时，与叶片长度的增加相关联的叶尖速度的最近增加不仅增大了叶尖上而且还增大了叶片的任何部分上的雷电打击风险。进一步地，如果在转子正在旋转的同时在发生了雷电打击之前在叶片上接收到起始先导并且在第一道雷电到达以前该先导经过一段短距离，则诸如在叶片的非导电表面上可能发生闪络，这增大了雷击损坏的扩散风险。

在这方面，利用在专利文献1中所公开的雷击保护结构，配备在叶尖上的接收器可能由于随着叶片长度的增加而增加的叶尖速度而无法捕捉雷击，这可能导致严重的叶片损坏。

本发明的至少一些实施例的目的是减少在发生雷击时对叶片的损坏。

[问题的解决方案]

(1)根据本发明的至少一个实施例的风力涡轮机发电设备包括：至少一个风力涡轮机发电装置；雷击传感器，所述雷击传感器用于检测或预测在至少一个风力涡轮机发电装置的安装区域中的雷击的发生；以及控制器，所述控制器用于根据雷击传感器的输出信号将至少一个风力涡轮机发电装置的运行模式切换为转子转速低于额定转速的雷击保护模式。

所述叶片的叶尖速度越高(或者转子转速越高)，用接收器捕捉雷击越困难，这增大了对叶片损坏的风险。

在这方面，利用上述配置(1)，风力涡轮发电设备包括雷击传感器，并且因而可检测或预测在风力涡轮机发电装置的安装区域中的雷击的发生。控制器可根据雷击传感器的输出信号将风力涡轮机发电装置的运行模式切换为转子转速低于额定转速的雷击保护模式，并且因而可以在风力涡轮机发电装置的安装区域中发生雷击时将转子转速抑制为低水平。因此，与叶片当被雷击击中时以额定转速旋转的情况相比，可以降低叶片的叶尖速度，这使得可以防止雷电打击在叶片上的意外部分上并且减轻在雷击发生时对叶片的损坏。

(2)在一些实施例中，在上述配置(1)中，控制器被配置为一旦切换到雷击保护模式则将所述至少一个风力涡轮机发电装置的状态转换为待机状态，在该待机状态中，在不将转子固定的情况下停止发电。

利用上述配置(2)，一旦切换到雷击保护模式，控制器可将风力涡轮机发电装置的状态转换为发电停止而转子不固定的状态。换句话说，当控制器将风力涡轮机发电装置的状态转换到待机状态时，在转子的转速低于额定转速但转子没有完全停止的状态下可停止发电。

(3)在一些实施例中，在上述配置(1)或(2)中，雷击保护模式满足第一条件或者第二条件中的至少一个，所述第一条件为至少一个风力涡轮机发电装置的转子转速为2rpm以下，所述第二条件为至少一个风力涡轮机发电装置的叶尖速度为15m/s以下。

风力涡轮机的额定转速根据风力涡轮机的大小和其它条件而变，但通常被设置为约10至50rpm。