用于运行风能设备的方法、风能设备以及风电场与流程

文档序号:23628663发布日期:2021-01-12 10:42阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种用于运行风能设备的方法,其中所述风能设备具有空气动力学转子,所述空气动力学转子具有至少一个转子叶片,所述至少一个转子叶片安装在所述转子的转子毂处,其中所述至少一个转子叶片的叶片角能够围绕所述至少一个转子叶片的纵向轴线关于所述转子毂调节,其中所述方法包括如下步骤:

-提供当前的风特性,

-提供所述转子叶片的实际叶片角或所述转子叶片的所有实际叶片角的平均值,

-确定所述至少一个转子叶片的稳态叶片角,所述稳态叶片角在考虑已知的转子特性、电系统和所述风特性的情况下引起所述风能设备的期望的稳定运行状态,

-将所述稳态叶片角与所述实际叶片角或所述所有实际叶片角的平均值进行比较,

-如果所述稳态叶片角与所述实际叶片角或所述所有实际叶片角的平均值显著地有偏差,则调整所述风能设备的运行。

2.根据权利要求1所述的方法,其中所述期望的稳定运行状态包括由所述转子吸收的期望的空气动力学功率。

3.根据上述权利要求中任一项所述的方法,其中所述稳态叶片角与所述实际叶片角或所述所有实际叶片角的平均值显著地有偏差意味着:所述偏差大于阈值或大于由多级阈值构成的系统,其中一个所述阈值或多个所述阈值优选地处于2°至3°的范围内。

4.根据上述权利要求中任一项所述的方法,其中所述风能设备的运行的调整相对于所述实际叶片角或所述所有实际叶片角的平均值与所述稳态叶片角之间的偏差成比例地实现。

5.根据上述权利要求中任一项所述的方法,其中所述方法还包括:

-确定所述风能设备的塔顶在风的方向上的纵向速度和/或塔负载变化速度,

-将所述塔顶的纵向速度和/或所述塔负载变化速度与所预设的第二阈值或由多级阈值构成的系统进行比较,

其中仅当所述塔顶的纵向速度和/或所述塔负载变化速度超过所预设的第二阈值时,才实现所述风能设备的运行的调整。

6.根据权利要求5所述的方法,其中对于所述塔顶的纵向速度,所预设的第二阈值或所述由多级阈值构成的系统处于0.1m/s至0.5m/s的量级。

7.根据权利要求5或6所述的方法,其中所预设的第二阈值或所述由多级阈值构成的系统根据所述稳态叶片角与所述实际叶片角或所述所有实际叶片角的平均值的偏差的显著性形成。

8.根据权利要求5至7中任一项所述的方法,其中所述稳态叶片角与所述实际叶片角或所述所有实际叶片角的平均值的偏差的显著性实现为所述塔负载的复变函数,尤其实现为所述塔顶的纵向速度的函数。

9.根据上述权利要求中的任一项所述的方法,其中所述方法作为预控制参与到用于所述风能设备的功率调节的调节器设计中。

10.根据上述权利要求中任一项所述的方法,其中所述方法还包括:

-提供当前的转子有效风速,

其中所述至少一个转子叶片的稳态叶片角的确定基于所述当前的转子有效风速实现。

11.根据上述权利要求中任一项所述的方法,其中调整所述风能设备的运行包括:将最小叶片角确定为特定的稳态叶片角减去公差带,其中所述公差带优选地为1°至3°。

12.根据上述权利要求中任一项所述的方法,其中调整所述风能设备的运行包括降低转速。

13.根据上述权利要求中任一项所述的方法,其中基于空气密度、功率系数特性曲线、所述实际叶片角、所述风能设备的转速和所述转子的空气动力学功率来估测所述当前的转子有效风速。

14.根据上述权利要求中任一项所述的方法,其中所述转子的空气动力学功率根据涡轮侧的功率平衡来计算,其中所述涡轮侧的功率平衡优选地包括:

-馈入到电网中的电功率

-测量到的或适当建模的热损失,以及

-为转子加速度和发电机加速度施加的功率。

15.根据上述权利要求中任一项所述的方法,其中所述至少一个转子叶片的稳态叶片角的确定作为计算出的叶尖速比和计算出的期望功率系数的函数来实现,其中

-所述叶尖速比作为当前的转子有效风速、所述风能设备的转速和所述转子的直径的函数来计算,和/或

-所述期望功率系数作为所述当前的转子有效风速、所述转子的直径、所述电功率的期望值和所述空气密度的函数来计算。

16.根据权利要求15所述的方法,其中所述叶尖速比是期望叶尖速比或所述叶尖速比与所述期望叶尖速比之间的加权平均。

17.根据上述权利要求中任一项所述的方法,其中确定所述稳态叶片角包括如下步骤:

-提供所述转子对于叶片角变化的灵敏度、尤其呈表格值的形式的灵敏度,其中所述灵敏度作为所述空气动力学功率的变化与转子叶片角的变化的比例根据叶尖速比来提供,

-基于所述实际叶片角或所述所有实际叶片角的平均值,利用所述灵敏度,尤其通过对所述灵敏度进行逐步积分直至达到期望的所述空气动力学功率,来确定所述稳态叶片角。

18.一种风能设备,所述风能设备具有空气动力学转子,所述空气动力学转子具有至少一个转子叶片,所述至少一个转子叶片安装在所述转子的转子毂处,其中所述至少一个转子叶片的叶片角能够围绕所述至少一个转子叶片的纵向轴线关于所述转子毂调节,其中所述风能具有控制装置,所述控制装置设立用于,根据权利要求1至16中至少一项所述的方法运行所述风能设备。

19.一种具有多个根据权利要求18所述的风能设备的风电场。


技术总结
一种用于运行风能设备的方法,其中风能设备具有空气动力学转子,所述空气动力学转子具有至少一个转子叶片,所述至少一个转子叶片安装在转子的转子毂处,其中至少一个转子叶片的叶片角可以围绕所述至少一个转子叶片的纵向轴线关于转子毂调节,并且提出相对应的风能设备。方法包括如下步骤:提供当前的风特性;提供转子叶片的实际叶片角或转子叶片的所有实际叶片角的平均值;确定至少一个转子叶片的稳态叶片角,所述稳态叶片角在考虑已知的转子特性、电系统和风特性的情况下引起风能设备的期望的稳定运行状态;将稳态叶片角与实际叶片角或所有实际叶片角的平均值进行比较;如果稳态叶片角与实际叶片角或所有实际叶片角的平均值显著地有偏差,则调整风能设备的运行。

技术研发人员:恩诺·冯阿斯韦格
受保护的技术使用者:乌本产权有限公司
技术研发日:2019.06.04
技术公布日:2021.01.12
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