专利名称：风力涡轮、控制系统和用于优化风力涡轮功率生产的方法
技术领域：
本文所述的 主题大体上涉及风力涡轮，并且更具体地说，涉及风力涡轮、控制系统和从风电场内的一个或多个风力涡轮优化功率生产的方法。
背景技术：
通常，风力涡轮包括转子，转子包括具有多个转子叶片的可旋转中心体组件。转子叶片将风能转变成机械旋转转矩，该转矩经由转子驱动一个或多个发电机。发电机有时 (但并非总是)通过齿轮箱旋转地联接到转子上。齿轮箱逐步增加转子的固有低旋转速度， 以用于使发电机将旋转机械能高效地转换成电能，该电能可经由至少一个电连接而送入公共电网。也存在无齿轮的直接驱动的风力涡轮。转子、发电机、齿轮箱和其它构件通常被安装在位于塔架上的壳体或机舱内。至少一些已知的风力涡轮布置成被称作风电场的局部组。一般而言，每个风力涡轮被定位在风电场内以优化风电场的环境情况。举例而言，风力涡轮可被定位成减小或最小化一个或多个风力涡轮的尾流效应(即，湍流)。这样的尾流效应可由围绕风力涡轮的塔架、转子叶片和/或其它构件移动的风引起。但是，由于可在已知风电场内存在的空间约束，风力涡轮的定位仍可导致被引到一个或多个风力涡轮上的尾流效应。这样的尾流效应可不期望地导致被引到受影响的风力涡轮上的额外负载，其可缩短受影响的风力涡轮的一个或多个构件的使用期限。至少一些已知的风电场限制或约束经历尾流效应的风力涡轮的功率生产，以防止与尾流效应相关联的湍流损坏风力涡轮。举例而言，位于另一风力涡轮的尾流区内的风力涡轮可降低或限制旋转速度和/或功率生产。此外，可防止受影响的风力涡轮在过量功率生产能力期间增加其功率生产。这样的约束可在风电场安装期间基于未来风电场条件的估计而编程到各风力涡轮的控制系统中。然而，一个或多个风力涡轮可能并不是连续地操作的，例如由于维护和/或故障情况。风电场内每个风力涡轮的操作状态可能不对其它风力涡轮有用。因此，如果一个或多个风力涡轮是不操作的，其它风力涡轮的功率生产可继续被约束，即使该不操作的风力涡轮可产生较少的湍流。这样的操作可导致可由风力涡轮另外产生的功率的损失。
发明内容
在一个实施例中，提供了一种包括发电机和控制系统的风力涡轮。该控制系统设置为用以判断由风力涡轮上游的风力涡轮所造成的尾流区是否会引起预先限定的湍流量至该风力涡轮。该控制系统还设置为，如果湍流量大于预先限定的量，调整风力涡轮的至少一个约束至第一设置，该约束影响由发电机产生的功率，以及，如果湍流量不大于预先限定的量，调整风力涡轮的约束至第二设置。在另一实施例中，提供了一种控制系统，其设置为用以联接到第一风力涡轮上以及联接到位于第一风力涡轮上游的第二风力涡轮上。该控制系统设置为用以判断由第二风力涡轮所造成的尾流区是否会引起预先限定的湍流量至第一风力涡轮。该控制系统还设置为，如果湍流量大于预先限定的量，调整第一风力涡轮的至少一个约束至第一设置，该约束影响由第一风力涡轮产生的功率，以及，如果湍流量不大于预先限定的量，调整第一风力涡轮的约束至第二设置。在还有另一实施例中，提供了一种用于优化风力涡轮的功率生产的方法，其包括判断由第一风力涡轮上游的第二风力涡轮所造成的尾流区是否会引起预先限定的湍流量至第一风力涡轮。如果湍流量大于预先限定的量，第一风力涡轮的至少一个约束被调整至第一设置，该约束影响由第一风力涡轮产生的功率。如果湍流量不大于预先限定的量，该约束被调整至第二设置。
图1是一示例性风力涡轮的透视图。图2是适用于图1中所示的风力涡轮的一示例性机舱的局部剖视图。图3是可包括图1中所示的风力涡轮的一示例性风电场的示意性顶视图。图4是用于优化适用于图1中所示的风力涡轮和/或图3中所示的风电场内的风力涡轮的一示例性方法的流程图。项目清单
权利要求
1.一种风力涡轮(100)，包括 发电机(132)；和，控制系统(150)，所述控制系统(150)设置为判断由所述风力涡轮上游的风力涡轮所造成的尾流区是否会引起预先限定的湍流量至所述风力涡轮；如果湍流量大于所述预先限定的量，调整所述风力涡轮的至少一个约束至第一设置， 所述至少一个约束影响由所述发电机产生的功率；以及，如果湍流量不大于所述预先限定的量，调整所述风力涡轮的所述约束至第二设置。
2.根据权利要求1所述的风力涡轮(100)，其特征在于，所述控制系统(150)确定所述上游风力涡轮的操作状态以判断是否会引起所述预先限定的湍流量至所述风力涡轮。
3.根据权利要求2所述的风力涡轮(100)，其特征在于，所述控制系统(150)还设置为，如果所述确定的操作状态表明所述上游风力涡轮是操作的，调整所述风力涡轮的所述约束至第一设置。
4.根据权利要求3所述的风力涡轮(100)，其特征在于，所述控制系统(150)还设置为，如果所述确定的操作状态表明所述上游风力涡轮是不操作的，调整所述风力涡轮的所述约束至第二设置。
5.根据权利要求4所述的风力涡轮(100)，其特征在于，所述控制系统(150)还设置为，如果所述确定的操作状态表明所述上游风力涡轮是不操作的，增加所述风力涡轮的功率生产超过第一限制。
6.根据权利要求4所述的风力涡轮，其特征在于，所述控制系统(150)还被设置为，如果所述风力涡轮的至少一个构件的负载超过预先限定的阈值，调整所述风力涡轮的至少一个约束。
7.根据权利要求1所述的风力涡轮，其特征在于，所述控制系统(150)确定风向以判断是否会引起所述预先限定的湍流量至所述风力涡轮。
8.—种控制系统(150)，所述控制系统(150)设置为用以联接到第一风力涡轮上以及联接到位于所述第一风力涡轮上游的第二风力涡轮上，所述控制系统还设置为判断由所述第二风力涡轮造成的尾流区是否会引起预先限定的湍流量至所述第一风力涡轮；如果湍流量大于所述预先限定的量，调整所述第一风力涡轮的至少一个约束至第一设置，所述约束影响由所述第一风力涡轮产生的功率；以及，如果湍流量不大于所述预先限定的量，调整所述第一风力涡轮的所述约束至第二设置。
9.根据权利要求8所述的控制系统(150)，其特征在于，所述控制系统确定所述第二风力涡轮的操作状态以判断是否会引起所述预先限定的湍流量至所述第一风力涡轮。
10.根据权利要求9所述的控制系统(150)，其特征在于，所述控制系统还设置为，如果所述确定的操作状态表明所述第二风力涡轮是操作的，调整所述第一风力涡轮的所述约束至第一设置。
全文摘要
本发明涉及风力涡轮、控制系统和用于优化风力涡轮功率生产的方法。具体而言，一种风力涡轮(100)包括发电机(132)和控制系统(150)。该控制系统设置为用以判断由风力涡轮上游的风力涡轮所造成的尾流区是否会引起预先限定的湍流量至该风力涡轮。该控制系统还设置为，如果湍流量大于预先限定的量，调整风力涡轮的至少一个约束至第一设置，该约束影响由发电机产生的功率，以及，如果湍流量不大于预先限定的量，调整风力涡轮的约束至第二设置。
文档编号F03D7/04GK102312782SQ20111019998
公开日2012年1月11日 申请日期2011年7月7日 优先权日2010年7月9日
发明者B·苏布拉马尼安, S·古于, V·S·拉普特, V·萨克塞纳 申请人:通用电气公司