[发明专利]用于风力涡轮操作的偏移切换方法

说明书

一种用于评估风力涡轮的性能的方法包括以第一操作模式操作风力涡轮。该方法还包括生成与第一操作模式有关的第一操作数据组。更确切地说，第一操作数据组至少包括第一参数和第二参数。此外，在第一操作模式期间的不同时间段期间测量第一组的第一参数和第二参数。该方法进一步包括将第一操作模式改变为第二操作模式。此外，该方法包括生成与第二操作模式有关的第二操作数据组。第二操作数据组也至少包括第一参数和第二参数。因而，该方法包括基于第一操作数据组和第二操作数据组来确定第一操作模式和第二操作模式的性能特征。

技术领域

本发明大体上涉及风力涡轮，且更具体地涉及用于评估涡轮在不同操作模式下的性能的用于风力涡轮操作的偏移切换方法。

背景技术

风力被认为是目前可用的最清洁、最环境友好的能源之一，且就此而言，风力涡轮得到了越来越多的关注。现代风力涡轮典型地包括塔架、发电机、变速箱、机舱以及包括一个或多个转子叶片的转子。转子叶片使用已知的翼型原理从风中获得动能，且使动能通过旋转能传递，以转动轴，轴将转子叶片联接到变速箱上，或如果未使用变速箱，则直接联接到发电机上。发电机然后将机械能转化成可部署至公用电网的电能。此类配置还可包括功率转换器，其将产生的电功率的频率转换成基本上类似于公用电网频率的频率。

传统上，风力涡轮包括控制模块，其试图在面对变化的风力和电网状况时，使涡轮的功率输出最大化，同时满足约束条件，如子系统额定值和构件负载。基于确定的最大功率输出，控制模块控制多种涡轮构件(诸如发电机/功率转换器、桨距系统、制动器和偏航机构)的操作，以达到最大功率效率。

就年度能源生产(AEP)而言，风力涡轮的性能可通过针对风力涡轮可用的控制变化和/或多种产品、特征和/或升级得到改进。控制变化和/或升级的一个或多个益处典型地使用切换方法来确定。例如，对于升级益处的验证，涡轮在基准操作状态(即，无升级)下操作以及在升级的操作状态(即，有升级)下操作。对于控制参数变化，控制参数通过控制参数状态的重复序列切换。各个状态代表影响涡轮操作的一组控制系统参数或设定值。在切换测试期间，记录风速和功率生产测量值。在各个状态期间收集的风速和功率数据用于评估该状态期间的涡轮性能。典型地，使用涡轮机舱风速计测量风速，涡轮机舱风速计大体上安装在转子后方的机舱上，但可位于任何其它适合的塔架上的位置。然后可计算针对各个状态的性能值并对其进行比较。因此，比较可用于验证性能增益或选择提供较高性能的状态。

然而，机舱风速计的方法有时由于机舱风速计测量值不准确和这些测量值投入到AEP估算中而受阻碍。此外，由于涡轮的空气动力效应，故机舱风速计并未直接地测量所需的涡轮处的自由流风速。在涡轮操作期间，机舱风速计处的风速与自由流风速之间的关系称为机舱传递函数(“NTF”)。NTF由涡轮控制器确定和储存且由风力涡轮在内部使用，以校正由机舱风速计测得的风速，从而计算自由流风速。

然而，使用机舱风速计来测量风速的切换测试也可改变NTF。NTF变化产生了风速测量值的偏差，其对于不同的操作状态或模式是不同的。利用常规的切换测试和分析，此偏差继而以未知或不可预知的方式使确定或测得的涡轮性能有偏差。

因此，本公开涉及一种解决以上提及的问题的用于验证提供至风力涡轮的升级益处的改进的系统及方法。更确切地说，本公开涉及用于风力涡轮操作的偏移切换方法，其准确且高效地验证提供至风力涡轮的多种升级。

发明内容

本发明的方面和优点将在以下描述中被部分地阐述，或可根据描述而显而易见，或可通过实践本发明而被习知。