[发明专利]控制风力涡轮机的方法

说明书

技术领域

本发明描述了一种控制风力涡轮机的方法、用于控制风电场的许多风力涡轮机的风电场控制器、风力涡轮机控制器以及风电场。

背景技术

风力涡轮机将风能转换成电。风力涡轮机一般由风力涡轮机控制器来控制，其根据集电电网的瞬时要求来调节功率输出和电压输出。例如，为了增加风力涡轮机的输出，向风力涡轮机发布电压或功率设定点，其然后通过调整俯仰角、转子转矩等进行反应。

当多个风力涡轮机向电网进行馈电时，此类设定点一般由风电场控制器来确定，目的是限制来自风电场的实际输出功率、以保持一定水平的无功功率、维持电网电压等。在包括成组地布置的许多风力涡轮机的风电场中，某些风力涡轮机将位于其他风力涡轮机的顺风向。在此类组的前面的风力涡轮机将经受风的全力，同时顺风向涡轮机被在前面的涡轮机有效地“遮蔽”。此外，被遮蔽风力涡轮机可能经受尾随在前面的风力涡轮机的湍流。控制风电场的风力涡轮机的已知方法一般地集中于基于可用功率、即风力涡轮机在瞬时条件下可以递送的功率来控制功率输出，并且风电场控制器可以因此地递送功率和/或电压设定点。然而，即使可以使用已知方法相当好地使风电场的功率输出优化，也不能将关于湍流、振动、磨损等的影响的其他重要因素考虑在内。

发明内容

因此本发明的目的是提供控制风电场的一个或多个风力涡轮机的改进方式。

由控制风力涡轮机的权利要求1的方法、由权利要求7的风电场控制器、由权利要求9的风力涡轮机控制器以及由权利要求14的风电场来实现此目的。

根据本发明，控制风力涡轮机的方法包括步骤：获得关于风力涡轮机的许多操作值；基于该操作值来计算用于风力涡轮机控制的推力设定点；以及根据推力设定点来控制风力涡轮机。

操作值可以包括与作用在风力涡轮机上的推力有关的任何涡轮机的任何可测量。例如，操作值可以包括推力、风向、风力涡轮机的单元寿命消耗、风力涡轮机所经历的振动的度量、涡轮机部件加载等。根据涡轮机类型，涡轮机部件加载可以表现为涡轮机的任何结构部件的加载，例如表现为主轴偏转、塔架振荡等。由于导致高消耗速率的湍流尾流而引起的严重加载一般是由推力中的变化或推力波动而引起的。涡轮机寿命消耗和涡轮机寿命消耗速率是将作为用于该涡轮机类型的典型寿命的一部分的涡轮机上的结构磨损考虑在内的项。可以使用涡轮机的构造日期作为参考，并且将结构部件上的疲劳损坏与用于该风力涡轮机类型的预期疲劳损坏相比较。涡轮机部件加载和疲劳损坏结果在很大程度上是由作用在风力涡轮机上的推力引起的。

然后使用一个或多个此类操作值来计算推力设定点。应将用于风力涡轮机的推力设定点理解为该涡轮机应耐受的最大推力。可以将推力设定点作为“实时”控制输入发布到风力涡轮机，其通过进行操作、使得不超过此最大推力水平来进行反应。根据本发明的方法的优点是然后除诸如转速、功率或电压设定点的普通设定点之外，还可以根据此类推力设定点来控制风力涡轮机。

根据本发明的方法允许相对于推力将有利地使风力涡轮机的操作优化。例如，可以计算用于风力涡轮机的推力设定点以具有减小风力涡轮机所经历的绝对推力的效果，并且可以导致例如风力涡轮机或者另一顺风风力涡轮机所经历的推力波动的减小。

根据本发明，用于控制风电场的许多风力涡轮机的风电场控制器包括用于获得用于风电场的许多风力涡轮机的操作值的输入端；以及推力设定点发生单元，其用于基于该操作值来生成用于风电场的许多风力涡轮机的许多推力设定点。

根据本发明的此类风电场控制器的优点是其可以向风电场的各种风力涡轮机发布一个或多个推力设定点，其具有增加风力涡轮机阵列的效率的效果。

根据本发明，用于风力涡轮机的风力涡轮机控制器包括用于基于推力设定点（除普通功率基准和电压基准之外）来计算操作参数的参数计算单元。

根据本发明，所述风电场包括许多风力涡轮机，其中，使用根据本发明的方法来控制所述风力涡轮机。

在根据本发明的风电场中，可以向风电场中的任何或所有风力涡轮机分派推力设定点，并且相关风力涡轮机控制器将保证不超过其最大推力水平，使得同样依照此约束可以有利地使风电场的功率产生优化。

如在以下描述中所揭示的，由从属权利要求给出本发明的特别有利实施例和特征。可以适当地将不同权利要求种类的特征组合以给出本文中未描述的其他实施例。