[发明专利]估算风力涡轮机处的自由流入流

说明书

描述了一种估算风电场（100、200）的下游风力涡轮机（101b、B02）处的自由流入流的方法，所述方法包括：基于当前确定的风向，从先前专门针对所述下游风力涡轮机限定的复数个候选风力涡轮机（101a、101c、101d）中选择上游风力涡轮机（101a）；使用所选的上游风力涡轮机（101a）的确定设备（111a）来确定所述自由流入流（105）。

技术领域

本发明涉及用于估算风电场的下游风力涡轮机处的自由流入流的方法和装置，涉及控制下游风力涡轮机和/或上游风力涡轮机的方法，并且还涉及风电场，该风电场包括用于估算自由流入流的装置。

背景技术

EP 1 534 951 B1公开了例如风电场的能量流收集器的组件，以及操作的方法。由于风力涡轮机从风中提取动能，因此在风力涡轮机之后风速将下降。这种效应通常被称为阴影效应或尾流效应，并且发生的损耗被称为阴影损耗或尾流损耗。阴影效应的问题导致生产中的重大缺陷。通过正确地调整流，组件中的能量提取装置的位置处的流体速度将增加。此外，经调整的流还可起到引离能量提取装置的尾流的作用，这可导致产量的进一步增加。结果，当风力涡轮机与风成一定角度时，风从其原始方向偏转。尾流也可被向上或向下引导，以在较小的程度上影响下游风力涡轮机。

为了减少由风电场中的风力涡轮机尾流引起的生产损失，可应用风力涡轮机上的优化控制设置（例如，桨距（pitch）、转子速度和/或偏摆）。这些优化设置最常见地可能基于模型，这些模型假定了解进入到风电场中的风况（也称为自由流入流）。

因此，该自由流入流表示如下风况（特别是通过风向、风速和/或风湍流来表征），即：该风况不受风电场的任何风力涡轮机干扰，且在风电场的外围影响风电场，并且该风况还被限定在风电场的被风力涡轮机覆盖的区域内，如果将不存在风力涡轮机，则将会存在该风况。

用于确定优化控制设置的相关风况包括自由流风向、速度和湍流强度。基于这些相关风况，可调整风电场的各个风力涡轮机的优化控制设置，以便优化电力生产，这涉及调整尾流，例如，涉及通过对上游风力涡轮机施加偏摆偏置，而将尾流区域从下游风力涡轮机引离至特定程度。自由流意味着所测量的风况将不受上游涡轮机的尾流影响。

照常规，难以确定任何所考虑的风力涡轮机处的自由流入流，以便控制该考虑的风力涡轮机，并且偶尔还控制其他上游风力涡轮机。因此，可能需要估算风电场的下游风力涡轮机处的自由流入流的方法和装置，其中，该方法能够以快速且可靠的方式执行。

发明内容

该需要可通过根据独立权利要求所述的主题来满足。本发明的有利实施例通过从属权利要求来描述。

根据本发明的实施例，提供了一种估算风电场的下游风力涡轮机处的自由流入流的方法，该方法包括：基于当前确定的风向，从先前专门针对该下游风力涡轮机限定的复数个候选风力涡轮机中选择上游风力涡轮机；以及使用所选的上游风力涡轮机（或处于所选的上游风力涡轮机处或靠近所选的上游风力涡轮机）的确定设备来确定该自由流入流。

该自由流入流可包括该下游风力涡轮机的位置处的不受任何风力涡轮机影响的风况的特征或限定（例如，涉及风速、风向和/或风湍流的限定）。该自由流入流可表征该下游风力涡轮机的位置处的如下风况，即：如果不存在其他风力涡轮机，特别是如果不存在上游风力涡轮机，则将存在该风况。基于该自由流入流，可使用物理数学模型，例如尾流模型，来适当地得到（特别是运算、计算）实际风况（考虑到由其他涡轮机、特别是上游涡轮机引起的风况变化）以及利用优化控制设置的可能的改善风况。