对风力涡轮机构造的确定的制作方法

本发明涉及用于确定风力涡轮机构造的计算机系统和方法，并且具体而言，涉及用于基于性能参数和疲劳寿命估计值来确定目标位置的风力涡轮机构造的方法。本发明还涉及一种用于制造风力涡轮机叶片的方法和装置。

背景技术：

风力涡轮机的额定功率在iec61400中被定义为最大连续电功率输出，其中风力涡轮机被设计为在正常运行和外部条件下实现的。大型商用风力涡轮机通常被设计为20年的寿命，并且其额定功率输出考虑到该使用寿命。额定功率只有在风速高到足以支持满载荷运行时才能实现。

除了按其额定功率输出进行分类外，风力涡轮机也按照其被设计成的风力状况进行分类。根据年均风速、湍流强度和特定地点的极端50年阵风，在iec61400中对各种风力状况进行分类。iec标准定义了可以合理地预计风力涡轮机运行的三类风力条件。这些被表示为i、ii和iii，i类定义最大风，iii类定义最小风。在这些类别中，定义了三个湍流范围。它们分别表示为a、b和c，分别对应于高、中和低湍流。

典型地，风力涡轮机设计基于针对所述iec风力类别在涡轮机的20年寿命内预期的条件集合。为了被认为适合于给定的风力类别，风力涡轮机必须被设计为能承受在这种风力条件下运行所产生的机械极限或极端载荷和机械疲劳载荷。由于成本考虑和制造效率，风力涡轮机通常以有限数量的变型或风力涡轮机类型生产，每一种都是专门针对给定的风力类别设计的。这些变型典型地具有普通机舱，其包括齿轮箱和发电机，例如额定功率为2mw，并具有基本上不同的转子直径，例如80m、90m、100m。替代地，它们可以具有共同的转子，以及具有基本不同功率额定值的齿轮箱和发电机。在任一情况下，在保持大部分涡轮机部件为标准的同时，可以实现一组变型。

当选择给定地点的风力涡轮机类型时，典型地确定该地点的风力条件并将其转换为iec风力类别，并且基于这些因素选择最合适的风力涡轮机类型。

然而，单个涡轮机在其使用寿命内可能会经历不同的风和运行条件，例如由于现场的形貌以及涡轮机所处的特定微地点的条件变化，导致给定类型并具有相同构造的涡轮机在不同微地点之间的功率产生以及部件载荷和疲劳寿命的变化。因此，一些涡轮机可能具有较低水平的年能量生成(aep)、较低水平的载荷，并且可能具有超过20年的实际寿命。这种超出的寿命指示涡轮机在其使用寿命期间可能未被充分利用。

如本文中所使用的，术语“微地点”是指单个风力涡轮机的具体位置，而术语“地点”是指更一般的位置，例如风力发电场的位置。

如本文中所使用的，术语“构造”包括但不限于以下的任何一个或全部：叶片转子直径、叶片长度、轮毂高度、高停止风速、低切入风速、低停止风速、推力限制控制(其以功率输出为代价降低功率曲线“拐点”处的转子推力)、gurney襟翼(gurneyflap)、涡流发生器和小翼。它还包括通过瞬时超额定转速、传动系转矩或两者实现的功率超额定。它还包括通过瞬时降额定转速、传动系转矩或两者实现的功率降额定。它还包括作为风向函数的载荷限制控制的“风向区间管理”，其中在涡轮机所在处或由发电厂控制器测量风向，并且经由功率降额定来执行载荷限制。如本文中所使用的，术语“拐点”是指功率曲线从部分载荷转变到满载荷时的区域。这通常是功率曲线的紧挨着平坦部左侧的区域，曲线的满载荷部分。

技术实现要素：

根据本发明，提供了一种用于确定给定风力涡轮机类型的风力涡轮机的构造的方法，所述方法包括以下步骤：在数据库中存储可以变化的风力涡轮机的物理和控制参数的多个组合；确定目标位置处的多个风力流动特性；将定义性能参数、疲劳寿命估计、物理和控制参数的组合以及多个风力流动特性之间的关系的函数应用于数据库中的多个组合中的至少一些，以为那些组合确定性能参数和疲劳寿命估计的值；以及基于性能参数和疲劳寿命估计值，选择物理和控制参数的组合中的一个作为用于目标位置的风力涡轮机的构造。

本发明还提供了一种用于确定给定风力涡轮机类型的风力涡轮机的构造的计算机系统，该计算机系统包括：计算机处理器；存储器，其包括存储有可以变化的风力涡轮机的物理和控制参数的多个组合的数据库，所述存储器还包括程序，当在所述计算机处理器上执行时，所述程序执行用于处理数据的操作，所述操作包括：确定目标位置处的多个风力流动特性；将定义性能参数、疲劳寿命估计、物理和控制参数的组合以及多个风力流动特性之间的关系的函数应用于数据库中的多个组合中的至少一些，以为那些组合确定性能参数和疲劳寿命估计的值；以及基于性能参数和疲劳寿命估计值，选择物理和控制参数的组合中的一个作为用于目标位置的风力涡轮机的构造。

本发明的实施例有利地使特定风力涡轮机类型的构造能够针对特定微地点进行优化，以在考虑到涡轮机的疲劳寿命的同时最大化涡轮机性能。因此，给定类型的涡轮机可以被配置为在任何环境中更接近其峰值性能工作，并给出较低的平准化能量成本。例如，在性能参数是功率输出的情况下，本发明的实施例允许确定疲劳寿命估计不低于预定阈值的涡轮机类型的最高功率输出。如本文中所使用的，术语“平准化能量成本”是指通过将涡轮机的寿命成本除以涡轮机的寿命能量输出而计算的来自涡轮机的能量成本的量度。

对于目标位置处或者在目标位置处的离散数量的风向区间中的一个或多个，多个风力流动特性可以包括以下中的至少两个：风速概率密度分布；风向；概率密度分布；平均湍流强度；湍流强度的概率密度分布；空气密度；空气密度的概率密度分布；极端风力；平均竖直风切变；竖直风切变的概率密度分布；平均水平风切变；水平风切变的概率密度分布；气流倾角；尾流效应。优选地，针对目标位置处的至少12个风向区间确定多个风力流动特性。

在某些实施例中，该方法还包括确定目标位置处的环境条件的步骤，并且该函数定义了性能参数、疲劳寿命估计、多个风力流动特性和环境条件之间的关系。确定目标位置处的环境条件的步骤可以包括为目标位置处或者在目标位置处的离散数量的风向区间中的一个或多个确定以下中的至少一个：年均环境温度、环境温度的概率密度分布、年均大气压力和大气压力的概率密度分布。优选地，为目标位置处的至少12个风向区间确定环境条件中的至少一个。

性能参数可以包括以下中的至少一个：年能量生成；能量成本；叶片成本；塔架和地基成本；涡轮机成本；涡轮机寿命运行成本和收益性。

在某些实施例中，疲劳寿命估计包括对风力涡轮机的一个或多个部件的疲劳载荷的计算。物理参数可以包括风力涡轮机的物理构造的任何方面。优选地，物理参数包括以下中的至少一个：轮毂高度；和转子直径。风力涡轮机的多个转子直径可以存储在数据库中，每个转子直径相差小于预定间隔。在某些实施例中，预定间隔为约为10％，优选地约为5％，更优选约为2％。

对于目标位置处或者在目标位置处的离散数量的风向区间中的一个或多个，控制参数优选地包括以下中的至少一个：超额定控制；降额定控制；推力限制；高停止风力；噪声控制模式；低切入风速；以及低停止风速。优选地，针对目标位置处的至少12个风向区间，控制参数包括以下中的至少一个：超额定控制；降额定控制；推力限制；高停止风力；噪声控制模式；低切入风速；以及低停止风速。

选择组合中的一个的步骤可以包括根据其性能参数值对物理参数和控制参数的组合进行排序，并忽略具有低于疲劳寿命的阈值的疲劳寿命估计的任何组合。

在某些实施例中，应用该函数的步骤还包括使用一个或多个设计约束作为输入并应用该函数以使得不超过一个或多个设计约束。优选地，一个或多个设计约束包括以下中的一个或多个：最大轮毂高度；最小轮毂高度；最大叶片长度；最小叶片长度；最低功率需求；最大功率需求；风力涡轮机的一个或多个部件的最大极限机械载荷；风力涡轮机的一个或多个部件的最大疲劳载荷；以及风力涡轮机的一个或多个部件的最大电载荷。

关于本发明的第一方面描述的特征也可以适用于本发明的第二方面。

附图说明

现在将仅通过示例的方式并参考附图来描述本发明的实施例，在附图中：

图1是常规风力涡轮机的示意性正视图；

图2是示出常规风力涡轮机的功率曲线的风速相对于功率的曲线图；

图3a和3b示出了典型风力涡轮机地点的风力分布曲线；

图4a和4b示出了在两个不同涡轮机微地点处的各种风力涡轮机部件的总寿命疲劳；

图5是示出风力涡轮机的主要部件的累积疲劳寿命相对于时间的示例性关系的曲线图。

图6示出了根据本发明配置的风力涡轮机的功率曲线包络；

图7是示出根据本发明配置给定微地点的风力涡轮机的方法的流程图；

以下描述涉及风力涡轮机的总体构造、来自那些涡轮机的输出功率以及基于特定涡轮机微地点的风特性来确定风力涡轮机构造。

具体实施方式

图1示出了本领域已知的大型常规风力涡轮机1，其包括塔架10和位于塔架10顶部的风力涡轮机机舱20。在该实施例中，风力涡轮机转子30包括三个风力涡轮机叶片32，每个风力涡轮机叶片32具有长度l。在其它实施例中，风力涡轮机转子30可以包括另外数量的叶片32，例如一个、两个、四个、五个或更多个。叶片32安装在轮毂34上，该轮毂34位于塔架的基底上方的高度h处。轮毂34通过从机舱20的前部延伸的低速轴(未示出)连接到机舱20。低速轴驱动齿轮箱(未示出)，该齿轮箱升高转速，并进而驱动机舱20内的发电机，以用于将由旋转叶片32从风中提取的能量转换成电功率输出。风力涡轮机叶片32限定了扫掠面积a，扫掠面积a是由旋转叶片32描绘的圆的面积。扫掠面积决定给定空气量被风力涡轮机1拦截的程度，并因此影响功率风力涡轮机1的功率输出以及在运行期间涡轮机1的部件所经受的力和弯曲力矩。涡轮机可以竖立在岸上，如图所示或海上。在后一种情况下，塔架将连接到单桩、三脚架、格架或其它地基结构，并且地基可以是固定的或浮置的。

图2示出了用于稳定风力条件的风力涡轮机的常规功率曲线，其中，风速相对于y轴上的功率输出绘制在x轴上。曲线p是风力涡轮机的正常功率曲线，并且将风力涡轮发电机的功率输出定义为风速的函数。如本领域公知的，风力涡轮机在切入风速v最小下开始发电。然后，涡轮机在部分载荷(也称为部分的载荷)条件下运行，直到在点vr处达到额定风速。在vr点的额定风速下，达到额定(或标称)发电机功率，并且涡轮机在满载荷下运行。典型风力涡轮机的切入风速为3m/s，并且额定风速为12m/s。点v最大是切出风速或“高停止风速”，这是风力涡轮机在输送功率时可以运行的最高风速。在等于和高于切出风速的风速下，为了安全起见，特别是为了减小作用在风力涡轮机上的载荷，风力涡轮机关闭。

然而，风力不稳定，并且风力涡轮机在可变条件下的功率输出可能与图2中所示的稳定风力功率曲线显著不同。

图3a示出了典型风力涡轮机微地点的风力分布曲线w。这指示以小时/年为单位的风速的概率密度分布。简单来说，这是风处于狭窄的风速带内的时间比例的分布。可以看出，总体平均风速为7m/s，尽管许多最常出现的风速都小于此。因此，风力涡轮机将花费相当大比例的时间以低于其额定功率运行。风速的概率密度分布将随地点不同而变化，并且在风力发电场中，可以在具体的涡轮机微地点之间变化，例如由于地形和/或相邻涡轮机对风力流动的影响。图3b给出了其示例，其中，为一队2000多台现代多兆瓦涡轮机绘制了年均风速(amws)的概率密度函数。微地点之间的风力分布的这种变化似乎大致相似，导致在那些位置运行的风力涡轮机所经受的载荷大小和周期的变化以及那些涡轮机的年能量生成(aep)的变化。在未充分利用的疲劳能力方面，所得到的未开发潜能由图3b中的阴影区域指示。对于影响涡轮机载荷的湍流强度和其它风力特性，可以看到与图3b相似的分布。

特定微地点的其它环境条件也可能影响给定风力涡轮机的aep和经受的载荷。这是由于涡轮机借以产生功率的风的动能与空气的密度成正比。例如，由于不同风力涡轮机位置处的环境温度和大气压力的变化引起的空气密度分布的变化导致不同涡轮机微地点之间风的动能的分布的变化，因此导致特定风力涡轮机类型的aep和载荷的分布的变化。与其它地点相同的风力涡轮机类型相比，这些变化可能导致风力涡轮机在其20年设计寿命期间的性能和疲劳寿命方面的显著差异。

除了风速概率密度分布和上述环境条件的差异之外，湍流强度也可能在不同微地点之间变化，例如由于可变的大气稳定性、不稳定的风、地形的变化和来自相邻涡轮机的尾流的湍流。由于湍流可能导致单个涡轮机发电的波动，湍流强度的变化也将影响该涡轮机的性能和载荷。此外，湍流强度和疲劳寿命之间的关系是非线性的：湍流强度的适度增加可能意味着某些风力涡轮机部件的疲劳寿命显著降低。因此，特定微地点的湍流强度可以是确定该位置的涡轮机寿命的重要因素。

图4a和4b示出了两个不同微地点处的各种风力涡轮机部件的总体寿命疲劳。由于涡轮机部件在不同条件下以不同的速率老化，所以一些部件的实际寿命可能比风力涡轮机的20年预期使用寿命大得多。如图4a中所示，部件5是最关键的，限定了风力涡轮机整体的20年寿命。如图4b中所示，该特定微地点的操作条件使得在20年之后，部件中没有一个处于其总寿命极限。即使驱使总体涡轮机寿命的部件5也有多余的寿命能力，并且直到涡轮机的20年寿命结束之后很久才可能出现故障。因此，由于每个关键部件的疲劳寿命未以其设计的速率消耗，因此在这些操作条件下的风力涡轮机可以被认为具有多余的发电能力并且未充分利用。这在图5中进一步示出。

图5是示出风力涡轮机的主要部件的累积疲劳寿命与时间的示例性关系的曲线图。线a示出了设计疲劳计数，并且线b示出了部件的估计实际疲劳计数。可以看出，消耗部件的疲劳寿命的速率小于其设计速率，如线a所示。由区域c所示的任何一点的设计和实际疲劳计数之间的差异表示该部件未充分使用。如果部件是限定总体涡轮机寿命的关键部件，则20年后的a与b线之间的差异和区域c表示认为涡轮机本身未被充分利用的量。

图6示出了通过调整某些物理参数或风力涡轮机控制参数可以实现的风力涡轮机的功率曲线包络。如由箭头a-d所示，并且如下所讨论的，存在用于调整功率曲线包络内的功率曲线的各种手段。

箭头a示出了通过调整轮毂的高度和/或通过调整风力涡轮机的转子叶片的长度来增加涡轮机的转子直径和扫掠面积的功率输出曲线的变化，其可能在部分载荷运行之下并在部分载荷运行期间。一般来说，增加轮毂的高度会导致在轮毂处经受的年均风速(amws)的增加。随着风能按照风速的立方而增加，增加轮毂的高度将增加入射在涡轮机转子上的风的能量，因此通常会导致在任何给定微地点的风力涡轮机的功率输出的增加。这也往往导致作用在涡轮机上的载荷的增加。相反，减小轮毂高度通常会降低amws，从而降低风力涡轮机的功率输出和作用于其的载荷。增加转子叶片的长度增加了风力涡轮机的扫掠面积，这进而增加了由转子叶片从给定空气量提取的风能的量。由于扫掠面积是叶片长度的平方的函数，所以叶片长度的小幅增加可以导致扫掠面积的显著增加，相应地增加发电量。应当注意，叶片长度和载荷之间的关系也是非线性的。因此，由于叶片长度的增加，某些涡轮机部件的疲劳寿命和总体涡轮机寿命可能会显著减少。相反，减小涡轮叶片的长度通常将导致涡轮机的功率输出和其部件所经受的载荷的非线性减小。

除了在部分载荷运行之下和期间改变风力涡轮机的功率输出和载荷之外，调整轮毂高度h和/或叶片长度l也将改变在满载荷运行期间作用在风力涡轮机上的载荷。

箭头b示出了通过使用推力限制控制动作来控制推力而在部分载荷和满载荷运行之间转换时功率输出可能的变化。推力是风力涡轮机转子上的轴向力，并且根据风速、空气密度和转子叶片的桨距角而增加。变桨距风力涡轮机的推力限制控制动作的一个示例如下。由控制系统可用的信号(例如发电机功率、风速和转速)估计转子推力。如果转子推力达到给定水平，正偏移则适用于桨距需求。这意味着叶片稍微偏离风，具有减小推力的作用。然而，负面的副作用是功率输出也降低。在工作风速范围内，推力在刚好低于额定风速的区域内是最高的，图6中标记为b，并且因此这是通过推力限制控制动作的作用而减小功率曲线的位置。

箭头c示出了通过调整风力涡轮机的控制参数的满载荷运行期间可能的功率输出的变化，例如通过使用涡轮机控制器内或发电厂控制器内的控制功能来调整功率需求。后者的示例是风力区间管理设置。在满载荷运行期间，风力涡轮机可以额定功率运行，或者可以通过控制器进行降额定或超额定。术语“降额定”被理解为表示在满载荷运行期间产生小于额定有功功率。当涡轮机降额定时，它的运行不如正常的积极，并且发电机的功率输出低于给定风速的额定功率。“降额定”可以借助降低的转速、减少的驱动系转矩或二者的组合。术语“超额定”被理解为表示在满载荷运行期间产生超过额定有功功率。类似地，“超额定”可以借助增加的转速、增加的传动系转矩或二者的组合。当涡轮机超额定时，它比正常运行更积极，并且发电机的功率输出高于给定风速的额定功率。超额定和降额定的特点是瞬态行为。当涡轮机超额定时，可能短至几秒钟，或如果风力条件和部件的疲劳寿命有利于超额定，则可能是一段延长的时间。超额定功率电平可以高达额定功率输出以上30％。当涡轮机降额定时，可能短至几秒钟，或如果风力发电厂的输出被电网运营商削减，或者如果风力条件和部件的疲劳寿命不利于在额定功率下工作，则可能是一段延长的时间。降额定功率电平可以下降到额定功率输出的0％。如果当地电网需要强化，但是在强化完成之前，涡轮机将被投入使用，则在建造风力发电厂后的几个月内偶尔会发生数周或数月的延长的降额定时段。

虽然箭头c示出了在满载荷运行期间可能的功率输出的变化，但是通过调整风力涡轮机的控制参数，可以在所有风速下改变涡轮机的功率输出和载荷。例如，在部分载荷运行期间，涡轮机可以降额定。

当作为风力发电厂的一部分运行时，可以响应于从中央发电厂控制器(ppc)发送到风力涡轮机的超额定信号来执行特定涡轮机的超额定。例如，ppc接收信号，该信号是总发电厂输出与标称发电厂输出(即每个单独涡轮机的额定输出之和)之间差值的测量。该差值用作积分器的输入，随后用作放大器的输入以向ppc提供超额定量。这个超额定量作为超额定请求信号由ppc发送到每个涡轮机。在理论上，只有单个涡轮机可以超额定，但是优选地对多个涡轮机进行超额定，并且最优选地将超额定信号发送到所有涡轮机。发送到每个涡轮机的超额定信号不是固定的控制，而是每个涡轮机可以执行的最大额定量的指示。典型地，每个涡轮机具有单独的控制器，其可以位于涡轮机处或中心位置，其将确定涡轮机是否可以响应超额定信号，以及如果是，则以多少量响应。因此，每个涡轮机根据其控制器单独地响应超额定信号。

涡轮机如何响应超额定或降额定信号主要由编程到涡轮机控制器中的控制参数来确定。例如，给定风力涡轮机的超额定或降额定响应可以通过预编程到各个涡轮机控制器内的最大或最小功率输出限制，或者更优选地，在降额定或超额定期间允许的转矩或速度限制来进行调整。因此，可以通过改变涡轮机控制参数来改变在满载荷运行期间可以减小或增加风力涡轮机的功率输出和载荷的量。

如上所述，通过改变轮毂高度h和/或转子叶片长度l也可以改变满载荷运行期间的功率输出和载荷。

箭头d示出了通过增加或减少高停止风速(即防止风力涡轮机的发电和旋转以避免由高风引起的损坏或过度磨损的风速)的可能的功率变化。如果条件允许，增加高停止风速会导致涡轮机的aep显著增加。这还可以导致作用在涡轮机上的载荷和其部件的载荷的显著增加。因此，在风的湍流强度低的微地点，增加高停止风速通常更适合。

图6中所示的潜在功率输出包络和箭头a-d示出：通过改变风力涡轮机的某些物理参数和控制参数，风力涡轮机的功率输出及继而aep可以在部分载荷运行之下、在部分载荷运行中和在满载荷运行中以及在常规高切出速度之上变化。上述每个参数变化可以对涡轮机的载荷状态及继而对主要涡轮机部件的疲劳寿命具有颇为不同的影响。

图7是示出根据本发明的对于给定微地点配置风力涡轮机的方法的流程图。

参考图7，优化程序需要确定给定微地点的多个常数，并使用多个物理和控制参数的中等值来计算优化的初始条件。一旦计算出初始条件，优化过程就应用定义平准化能量成本与物理参数和控制参数的输入值之间的关系的函数，以确定在不超过某些优化约束情况下使平准化能量成本最小化的输入值的组合。

为了计算优化的初始条件，确定了给定微地点的以下常数：(a)微地点的空气密度；(b)在微地点的风速对于多个(例如6个)风向区间的概率密度分布；(c)对于选定数量的风向区间，根据微地点的风速的湍流强度(t.i.)；(d)微地点的选定风向区间的入流角度；(e)微地点的每个选定风向区间的风切变；(f)描述气候条件并已知对给定涡轮机设计载荷和/或年能量生成(aep)有强大影响的任何其它关键参数。

然后将上述常数与以下物理和控制参数值一起使用以计算优化的初始条件：(i)中等轮毂高度；(ii)中等叶片长度；(iii)没有推力限制控制动作；(iv)没有超额定；(v)没有降额定；(vi)中等高停止风控制。

依据初始条件，优化过程使用下面列出的输入和约束，以通过直接计算lcoe或计算某些lcoe变量来使得平准化能量成本(lcoe)最小化。在此优化中，lcoe变量为aep、叶片长度变化对涡轮机成本的影响以及轮毂高度变化对涡轮机成本的影响。lcoe自身的实际值不需要计算，而仅仅是作为aep、叶片长度和轮毂高度的函数的可变分量。这三个分量需要相对于彼此适当地加权。运行优化直到lcoe最小化，例如直到所计算出的lcoe在步骤之间的变化在给定的容限内。

优化输入

1.轮毂高度，来自一组离散值(典型地为4个值)的值，

2.叶片长度，来自一组离散值(典型地为4个值)的值，

3.定义推力限制的严格性的控制参数

4.方向区间#1的功率需求(允许超额定或降额定)

5.方向区间#2的功率需求(允许超额定或降额定)

6.方向区间#3的功率需求(允许超额定或降额定)

7.方向区间#4的功率需求(允许超额定或降额定)

8.方向区间#5的功率需求(允许超额定或降额定)

9.方向区间#6的功率需求(允许超额定或降额定)

10.高停止风速控制参数

优化约束

1.最大轮毂高度

2.最小轮毂高度

3.最大叶片长度

4.最小叶片长度

5.最小功率需求(典型地约为标称功率的10％-30％)

6.最大功率需求(典型地约为标称功率的110％-130％)

7.不超过设计载荷的部件#1的极限机械载荷

8.不超过设计载荷的部件#2的极限机械载荷

9.不超过设计载荷的部件#1的疲劳载荷

10.不超过设计载荷的部件#2的疲劳载荷

11.不超过设计载荷的部件#1的电载荷

12.不超过设计载荷的部件#2的电载荷

尽管上面仅示出了一个推力限制控制参数，但是根据推力限制算法的结构，可以使用多于一个的推力限制控制参数作为优化输入。替代地，最大可允许转子推力可以完全从优化输入中去除并作为优化约束应用。

高停止风已经在此和图7中被表示为单一值，然而这也可以是形状函数，以斜降围绕高停止风速的区域中的功率需求，正如电网要求中越来越多地出现的那样。在这样的情况下，该函数可以由功率(速度和/或转矩)逐步下降或降低功率(速度和/或转矩)的连续函数组成。

功率需求在此和图7中被表示为每个风向区间的一个功率需求，然而这可以替代地是每个区间的速度需求和/或转矩需求。缺点或同时使用速度需求和转矩需求是计算最佳构造的计算时间将更长。

为了简单起见，从上述描述和图7中省略了影响较小的控制变量，但可以包括这些变量，这取决于涡轮机的设计和其所在的地点的类型。这些包括：每个风向区间中的低切入风速；每个风向区间中的低停止风速；以及每个风向区间中的噪声调节控制，对于此，通常在某些风速下限制旋转速度，以将声学噪声发射保持在预定水平以下。该控制将被表示为优化中的约束。

对机械载荷(极限和疲劳两者的)执行的计算可以根据iec61400-1或类似的。aep可以使用气动弹性仿真工具计算，如用于机械载荷计算的。可以使用涡轮机的模型及其在给定微地点的工作来计算电载荷。优化程序可以使用所有涡轮机部件或少数关键涡轮机部件的极限载荷、疲劳载荷和电载荷来执行。

该仿真基于给定微地点的风和环境条件确定该微地点处的给定风力涡轮机类型的物理和控制参数的最佳组合，以在保持指定的或通常20年的疲劳寿命的同时使得涡轮机性能最大化。在适用的情况下，仿真还可以考虑特定位置的法规要求，例如尖端高度限制，以确保在本地允许的约束内优化构造。

作为用以确定特定微地点的最有效或最有成本效益的模拟风力涡轮机构造的仿真器输出的结果，可以构建相对应的现实中的风力涡轮机，或者将适当参数应用于现有风力涡轮机。仿真程序可以应用于多个风力涡轮机位置，以确定多个风力涡轮机(例如风力发电厂(wpp)内的涡轮机组或遍及整个wpp)的最有效或最有成本效益的模拟构造。然后可以根据仿真器输出构建相对应的现实中的风力涡轮机组或wpp，或将适当参数应用于现有的风力涡轮机组或现有的wpp。

已经针对计算机系统描述了本发明的实施例。应当理解，可以在元件远离用户终端的分布式或联网式的系统上提供配置器系统。

虽然已经示出和描述了本发明的实施例，但是应当理解，这些实施例仅通过示例的方式进行描述。在不脱离由所附权利要求限定的本发明的范围的情况下，本领域技术人员易于想到许多变型、变化和替换。因此，以下权利要求旨在涵盖落入本发明的精神和范围内的所有这些变化或等同物。