[发明专利]用于运行风能设备的方法、用于控制风能设备的装置和相应的风能设备

说明书

本发明涉及一种用于运行风能设备的方法，所述风能设备具有转子和经由转子驱动的用于产生电功率的发电机，其中根据本发明提出，利用调整的运行管理，进而利用对于风能设备重要的空气密度来预设风能设备的转子的调整的转速，用于产生要输出的电功率，其中为了产生优化的要输出的电功率，调整的转速在空气密度降低时是提高的转速或者在空气密度提高时是降低的转速，其中附加地或替选地，‑利用对于风能设备重要的空气密度为转子的预设的调整的转速测定风能设备的声发射，并且尤其基于测定的声发射利用对于风能设备重要的空气密度来修正调整的转速。

技术领域

本发明涉及一种用于运行风能设备的方法，所述风能设备具有转子和经由转子驱动的用于产生电功率的发电机。在方法中，测定对于风能设备重要的环境变量，所述环境变量包括至少一个对于风能设备重要的空气密度，并且此外测定发电机转子(转子)的转速，并且预设发电机的要输出的电功率。在方法中，为了产生要输出的功率根据运行管理来调节风能设备。优选地，借助于发电机的励磁电流来调节发电机。运行管理说明在转子的转速和要输出的功率之间的关联。此外本发明还涉及一种用于开环控制和/或闭环控制风能设备的装置、一种风能设备和一种风电场。

背景技术

在此，运行管理根据对于风能设备重要的空气密度来调整。这种方法已经在申请人这方面在EP 1 368 566 B1中已知。

此外原则上已知的是，考虑在风能设备运行时对于风能设备重要的空气密度，以进一步地考虑转子叶片处的质量流密度。

DE 19 844 258 A1提出，在带有具有可调整的转子叶片的可由风驱动的转子的风能设备中，与转子连接的发电机用于产生电能，其中发电机的功率输出在可变的转子转速下是可能的。在运行管理系统中提出，在预设的风速范围之内，在调整转子叶片角度的条件下以调控方式构成转子转速。

根据文章National Academy Press,1991,“Assessment of Research Needs forWind Turbine Rotor Materials Technology–Chapter 6Active Control in WindTurbines-Control Problem for Wind Turbines(风力发电机转子材料技术研究需求评估-第6章风力发电机组主动控制-风力发电机控制问题)”——第91至108页(http://www.nap.edu/read/1824/chapter/8#96)--尤其第96页——提出，测量转子叶片处的质量流密度和压力，以便在相对顺畅地调整转子叶片的范围中借助相应的控制来应对面临的紊流。

在JP 2008/309488 A中提出一种控制装置，所述控制装置基于风的风力密度、风能和积分的风能来调整发电机的转速，以便能够实现均衡的功率输出，在此在考虑风能密度的条件下也一起考虑空气密度。类似地，这也在EP 2 264 313 B1中考虑，其中如在JP2008/309488中那样使用质量流传感器。

德国专利商标局在本PCT申请的优先权申请中检索到如下现有技术：WO 2012/149984 A1和WO 2014/078773 A1。

当前，在假设标准大气的条件下执行用于风能设备(WEA)的功率计算。在此使用的用于空气密度ρ_Luft的正常密度ρ_norm为ρ_norm＝1.225kg/m3，即根据国际民航组织(ICAO)对标准大气(ISA)的规定。因此，风能设备的设计按照根据IEC(InternationalEngineering Code，国际工程代码)的预定的温度范围进行。EP 1 918 581 A2例如提出，在冷的气候条件下通过如下方式确定空气密度：测量环境的温度和压力，这能够用于，降低作用于风能设备的负载。

然而，在大的高度和/或具有平均提高的温度的所在地，该假设至少不再定量地相符。在大的高度的所在地处，基于所使用的正常密度ρ_norm，出现密度中的朝向设计条件的直至大约20％的较小的值的相当大的偏差，因此在这种情况下相当大的偏差原则上也对常规处理方式提出疑问。