[发明专利]风电设备及用于操作风电设备的方法

说明书

本发明涉及一种风电设备(10)，其包括塔(12)，具有转子叶片(20)的转子(16)，传动系统(23)和由转子(16)经由传动系统(23)驱动的发电机(22)，其中转子(16)具有由转子直径D给定的转子区域A，A＝π/4D2，而发电机(22)具有特定的标称功率P，其中风电设备(10)适用于转子(16)操作时的旋转频率f不超过极限f_g的操作，其中塔(12)设计为管状钢塔(12)且风电设备(10)每转子区域的标称功率比率P/A在80W/m²≤P/A≤180W/m²的范围内，优选地在100W/m²≤P/A≤160W/m²的范围内，其中极限f_g低于所述风电设备(10)的第一固有频率。本发明还涉及一种用于操作相应的风电设备(10)的方法。

技术领域

本发明涉及一种风电设备，包括塔，具有转子叶片的转子，传动系统，及由转子经由传动系统驱动的发电机。所述转子具有由转子直径D给定的转子区域(扫掠区域)A，其中A＝π/4D²。而所述发电机具有特定的标称功率P，其中所述风电设备适用于所述转子操作时的旋转频率f不超过极限f_g的操作。

背景技术

自90年代初开始风电行业真正的工业化以来，风力涡轮发电机一直在不断发展。平均的涡轮机尺寸从150千瓦(甚至更低)的额定功率值增加到4兆瓦(陆上)和高于8兆瓦(海上)。转子直径从20米增加到140米(陆上)和180米(海上)。涡轮机的轮毂高度是现场特定的，但是在陆上应用中高达160米甚至更高的塔正在考虑之中。

现如今的涡轮机尺寸和主要部件的相关尺寸已导致生产中特别是对于路上应用到物流限制的显着成本增加。在陆上项目中部件的运输和安装变得非常困难。已经开发出用于高塔解决方案，分离叶片和复杂的运输装置的新技术，但是实施或更多风力所需的物流的影响已经成为整个涡轮机成本的重要部分。

文献US2013/0177418A1描述了一种风力涡轮机，其包括塔，具有转子叶片的转子和由转子驱动的发电机，所述转子具有转子/扫掠区域A，且所述发电机具有特定的标称功率P，其中风电设备适用于转子操作时的旋转速度不超过速度限制的操作。

目前，风力条件最佳的地区大量供应风电设备。这些已经安装的风电设备的设计方式使得它们也可以在强风下工作。图2示出了特性曲线，其表示传统风电设备的尺寸。

为了能够使用风力较小的地区(下文中称为“低风地区”)，迄今为止风力涡轮机的尺寸已经扩大而没有明显偏离该特性曲线。塔高也不断增加，使得即使在低风地区，在相应高度的海拔处可获得的风速也是可接受的。

将来，对适用于低风地区风电设备的需求将越来越大，该适用于低风地区的风电设备在这些地区有利可图的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于低风地区的高性价比，低噪声的风电设备，该风电设备具有操作参数，其在恒定可靠的整体电流方面与现有类型的风电设备相辅相成。本发明的目的还在于提供相应的操作方法。

该目的通过独立权利要求中限定的本发明实现。从属权利要求详述了本发明的有利实施例。

根据本发明的多个实施例，风电设备(风力涡轮机)包括塔，具有转子叶片的转子和由转子经由传动系统驱动的发电机。所述风电设备适用于转子操作时的旋转频率f不超过极限f_g的操作。风电设备每转子区域的标称功率的比率P/A在80W/m²≤P/A≤180W/m²的范围内，优选地在100W/m²≤P/A≤160W/m²的范围内。绝对极限f_g低于风电设备的第一固有频率(就相应的建筑物而言，在刚性基座上包括塔，机舱和转子)。优选地，绝对极限f_g小于建筑物的第一固有频率的90％。