[发明专利]改进的风力涡轮机安全系统

说明书

本发明涉及一种有利地确定风力涡轮机(301)的冰抛掷风险区域(302)的方法、控制器、风力涡轮机和风电场，其中冰抛掷风险区域(302)定义冰可以从风力涡轮机(301)的一个或多个叶片抛入的围绕风力涡轮机(301)的面积；确定已确定的冰抛掷风险区域(302)是否侵犯一个或多个排除区域；以及如果已确定的冰抛掷风险区域(302)侵犯一个或多个排除区域，则确定对风力涡轮机(301)的一个或多个操作参数的更改，以便更改冰抛掷风险区域(302)，使得已确定的冰抛掷风险区域(302)不会侵犯该一个或多个排除区域。

技术领域

本发明涉及一种风力涡轮机安全系统，尤其涉及一种冰抛掷风险安全系统。

背景技术

风力涡轮机从风能产生电力并且可以定位在陆地或海上。定位在寒冷气候中的风力涡轮机可能遭受结冰事件，其中由于冷表面上的冷冻水而可能在风力涡轮机叶片的表面上形成冰。冰在叶片表面上的积聚可能导致不良后果。

例如，由于附着在叶片上的冰可能变松并且通过叶片的旋转而从风力涡轮机抛掷，因此风力涡轮机叶片上的积冰会产生冰抛掷损坏附近的财产或者伤害风力涡轮机附近的人或动物的风险。

若干国家的立法和操作要求迫使风电场在风力涡轮机叶片上存在积冰的风险的情况下停机，因为存在冰可能会松脱并从风力涡轮机抛掷的随后风险。立法通常要求风力涡轮机停机，无论叶片上的可能抛掷的积冰是否会实际影响附近的任何财产，或者是否存在人员或动物受伤的风险。因此，即使对财产等没有风险，风力涡轮机仍然关闭，这使风电场中的风力涡轮机的年发电量(AEP)减小。

因此，基于风力涡轮机叶片上的积冰或预期的积冰而简单地将一个或多个风力涡轮机(或完整的风电场)停机是不利的，因为这使风力涡轮机/风力场的AEP减小。

本发明试图至少部分地解决上文描述的一些或所有缺点。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种方法，包括确定风力涡轮机的冰抛掷风险区域，其中冰抛掷风险区域定义冰可以从风力涡轮机的一个或多个叶片抛入的围绕风力涡轮机的面积；确定已确定的冰抛掷风险区域是否侵犯一个或多个排除区域；如果已确定的冰抛掷风险区域侵犯一个或多个排除区域，则确定对风力涡轮机的一个或多个操作参数的更改以便更改冰抛掷风险区域，使得已确定的冰抛掷风险区域不会侵犯该一个或多个排除区域。

因此，本发明确认风力涡轮机的冰抛掷风险区域是否侵犯排除区域，并且如果是，则确定对风力涡轮机操作参数的更改以便更改冰抛掷风险区域以使其不会侵犯任何排除区域。这有利地使得风力涡轮机在风力涡轮机叶片上存在冰时能够保持操作并且产生电力，而不是简单地停机。

确定风力涡轮机的冰抛掷风险区域可以进一步包括获取一个或多个参数，其中参数包括风力涡轮机的操作参数、风力涡轮机处或附近的环境参数、风力涡轮机的冰参数和结构参数；以及基于所获取的一个或多个参数来确定冰抛掷风险区域。

操作参数可以包括指示出风力涡轮机的转子的旋转速度的转子速度值、叶片桨距角和叶片方位角中的一个或多个；环境参数可以包括指示出风力涡轮机处或附近的风速的风速值；冰参数可以包括冰质量、冰类型和冰位置中的一个或多个；以及结构参数可以包括轮毂高度和叶片长度中的一个或多个。

确定冰抛掷风险区域可以基于弹道模型。

确定已确定的冰抛掷风险区域是否侵犯一个或多个排除区域可以进一步包括将冰抛掷风险区域的位置与一个或多个排除区域的位置进行比较。将冰抛掷风险区域的位置与一个或多个排除区域的位置进行比较可以基于地图、坐标和/或模式匹配。一个或多个排除区域的位置可以存储在存储器和/或查找表中。

确定已确定的冰抛掷风险区域是否侵犯一个或多个排除区域可以进一步包括获取地形参数；以及其中冰抛掷风险区域的确定还基于所获取的地形参数。