用于运行风能设备的方法与流程

文档序号:23668394发布日期:2021-01-15 14:08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、尤其在具有空气密度的特点为寒冷气候的所在地处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其叶片角可调节的转子叶片,其中所述转子能够以可变的转子转速运行,以及

-与所述空气动力学转子耦联的发电机,其中

所述方法包括如下步骤:

-指定所述风能设备的所在地处的空气密度,

-在预设输出功率和/或转矩和/或转子转速的情况下,尤其根据输出功率和/或转矩和/或转子转速来设定可调节的转子叶片的叶片角(α),尤其是所述可调节的转子叶片的每个叶片角(α),

其特征在于,

-在预设至少一个桨距特性曲线(kα,ρ)的情况下,尤其根据至少一个桨距特性曲线来进行所述叶片角的设定,所述桨距特性曲线作为所述输出功率和/或所述转矩和/或所述转子转速的函数以及根据所述空气密度指定所述叶片角,其中

-为了考虑所述风能设备的所在地处的空气密度(ρ),所述桨距特性曲线是与所述所在地处的空气密度有关的桨距特性曲线(kα,ρ),在所述桨距特性曲线中,在所在地大气的、尤其所述特点为寒冷气候的所在地处的所在地大气的适用于所述所在地的参考密度(ρ0)的范围内,所述叶片角(α)根据所述所在地处的空气密度具有最小值(α0)。

2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所在地大气的所述参考密度(ρ0)是标准大气的标准密度或特点为寒冷气候的所在地的“coldclimate”空气密度,优选地密度(ρ)高于1.3kg/m3或在1.3kg/m3处的参考密度(ρ0)。

3.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于,所述风能设备的特点为寒冷气候的所在地是如下所在地:

-所述所在地的年平均温度低于0℃、尤其低于-15℃,和/或

-所述所在地的年最低温度处于低于-15℃、尤其低于-20℃的范围内。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法,其特征在于,所述桨距特性曲线的最小值是在数学意义上的局部最小值,尤其在所述局部最小值的情况下,与在相对于所述参考密度略微提高的空气密度(ρ>)下的第一叶片角(α>(ρ>)相比,并且与在相对于所述参考密度略微降低的空气密度(ρ<)下的第二叶片角(α<(ρ<)相比,所述叶片角(α0,α(ρ0))是最小的。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法,其特征在于,所述最小值是数学意义上的全局最小值,其中在所述全局最小值的情况下,所述叶片角(α0,α(ρ0))是整个所述桨距特性曲线(kα,ρ)的绝对最小叶片角。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法,其特征在于,在所述所在地大气的参考密度下,所述最小值(α0)的范围包括与所述参考密度偏离+/-10%、尤其+/-5%的空气密度。

7.根据上述权利要求中任一项所述的方法,其特征在于,所述叶片角在所述与空气密度有关的桨距特性曲线上从所述所在地大气的参考密度开始随着空气密度减小和空气密度增加而上升。

8.根据上述权利要求中任一项所述的方法,其特征在于,

-检测对于所述风能设备相关的周围环境变量,所述周围环境变量至少包括对于所述风能设备相关的空气密度和/或温度,和/或

-为了检测所述空气密度,测量作为所述风能设备的周围环境中的相关的周围环境变量的空气压力、空气温度和可选地空气湿度,并且从中确定所述相关的空气密度。

9.根据上述权利要求中任一项所述的方法,其特征在于,所述空气密度是所述风能设备的所在地处的当前空气密度、尤其是瞬时地或在间隔中重复地调整的空气密度,所述所在地处的调整的空气密度优选地瞬时地或在预确定的间隔中重复地被测量。

10.根据权利要求9所述的方法,其特征在于,

-所述空气密度是所述风能设备的所在地处的当前空气密度,其中所述叶片角的设定根据所述与空气密度有关的桨距特性曲线(kα,ρ)动态地调整。

11.根据权利要求1至8中任一项所述的方法,其特征在于,所述空气密度是所在地相关的通常为主要的空气密度、尤其是对于所述所在地作为决定性的、可变但固定预设的空气密度,所述空气密度一次或重复地被确定,优选地被预设为所述所在地处的平均空气密度。

12.根据权利要求11所述的方法,其特征在于,

-所述空气密度是所述所在地相关的通常为主要的空气密度,其中所述叶片角的设定根据所述与所述空气密度有关的桨距特性曲线(kα,ρ)静态地调整。

13.根据上述权利要求中任一项所述的方法,其特征在于,所述桨距特性曲线是特性曲线族的一部分,在所述特性曲线族中,为了考虑不同的空气密度,保存有对应于不同的参考密度(ρ0)的多个桨距特性曲线,并且从保存的桨距特性曲线中根据检测到的空气密度选择对应的桨距特性曲线并且用于设定所述叶片角。

14.根据上述权利要求中任一项所述的方法,其特征在于,在对应于所述参考密度(ρ0)的所述桨距特性曲线中,为了考虑不同的空气密度,根据检测到的空气密度来缩放所保存的桨距特性曲线,并且将所述保存的桨距特性曲线用于设定所述叶片角,尤其其中根据检测到的空气密度以缩放因数来缩放所保存的桨距特性曲线,所述缩放因数借助于由检测到的空气密度与所述参考密度(ρ0)构成的比形成。

15.根据上述权利要求中任一项所述的方法,其特征在于,在对应于所述参考密度(ρ0)的所述桨距特性曲线中,为了考虑不同的空气密度,所述桨距特性曲线(kα,ρ)根据检测到的当前的或主要的空气密度指定叶片角,所述叶片角用于设定所述叶片角,尤其其中所述桨距特性曲线作为所述输出功率和/或所述转矩和/或所述转子转速的函数以及根据所述空气密度指定所述叶片角。

16.根据上述权利要求中任一项所述的方法,其特征在于,

-确定在所在地大气的所述参考密度下的塔间隙和/或叶片弯曲,尤其确定在所述风能设备的转子叶片经过塔时叶片尖端的范围内的水平间隔和/或所述转子叶片到塔的叶片弯曲,其中

-所述叶片角的最小值确定成,使得所述塔间隙是最小的。

17.根据上述权利要求中任一项所述的方法,其特征在于,

所述与空气密度有关的桨距特性曲线(kα,ρ)延伸成,使得在设定所述叶片角时,

-在至少预设所述桨距特性曲线的情况下至少针对提高的空气密度(ρ>)将最小塔间隙尽可能地保持或恒定不变,和/或

-与根据所述空气密度针对相同提高的或降低的空气密度线性减小最小塔间隙相比,针对降低的空气密度(ρ<)降低最小塔间隙。

18.根据上述权利要求中任一项所述的方法,其特征在于,

在所在地大气的适用于所在地的参考密度(ρ0)的范围内、尤其在相对于所述所在地大气提高的空气密度(ρ>)的第一叶片角(α>(ρ>)与相对于所述所在地大气降低的空气密度(ρ<)的第二叶片角(α<(ρ<)之间的范围内,优选地在所在地大气的适用于所在地的参考密度(ρ0)的范围内,降低叶片角和/或提升额定运行中的额定转速(n_n),所述范围包括与所述参考密度偏离+/-10%、尤其+/-5%的空气密度。

19.根据上述权利要求中任一项所述的方法,其特征在于,

在桨距特性曲线中,所述叶片角的最小值的变化曲线随着所述输出功率(p1,p2,p3)而改变,尤其

-在较高功率(p1)下所述最小值周围的叶片角的变化曲线(m)比在较低功率(p3)下所述最小值周围的叶片角的变化曲线(m)更平坦,

和/或

-在较高功率(p1)下在所述最小值周围在提高的空气密度(ρ>)与降低的空气密度(ρ<)之间的降低的叶片角的桨距特性曲线的范围(b)大于在较低功率(p3)下在所述最小值周围在提高的空气密度(ρ>)与降低的空气密度(ρ<)之间的降低的叶片角的桨距特性曲线的范围(b)。

20.根据上述权利要求中任一项所述的方法,其特征在于,在所在地大气的适用于所述所在地的参考密度(ρ0)的范围内,所述风能设备在所述桨距特性曲线的降低的叶片角的最小值(α0)周围的范围内以提高的转速运行。

21.根据上述权利要求中任一项所述的方法,其特征在于,

-所述桨距特性曲线指定用于部分负载运行的待设定的叶片角和/或用于从部分负载运行过渡到额定负载运行的待设定的叶片角,尤其其中在所述部分负载运行中风弱到使得所述风能设备还不能以其最大输出功率运行。

22.一种用于开环控制和/或闭环控制风能设备的装置,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其叶片角可调节的转子叶片,其中所述转子能够以可变的转子转速运行,并且所述风能设备具有与所述空气动力学转子耦联的发电机,其中所述装置具有运行管理,所述运行管理构成用于执行根据上述权利要求中任一项所述的方法,其中

-所述运行管理构成用于指定所述风能设备的所在地处的空气密度,并且根据输出功率和/或转矩和/或转子转速来设定可调节的转子叶片的叶片角(α)、尤其所述可调节的转子叶片的每个叶片角(α),

其特征在于,

-所述运行管理具有桨距特性曲线(kα),并且所述叶片角的设定在至少预设所述桨距特性曲线(kα)的情况下、尤其至少根据所述桨距特性曲线来进行,所述桨距特性曲线作为所述输出功率、所述转矩和/或所述转子转速的函数以及根据所述空气密度指定所述叶片角,其中

-为了考虑所述风能设备的所在地处的空气密度(ρ),所述桨距特性曲线是与所述所在地处的空气密度有关的桨距特性曲线(kα,ρ),并且在所在地大气的适用于所在地的、尤其特点为寒冷气候的所在地处的参考密度(ρ0)的范围内,所述桨距特性曲线(kα,ρ)的叶片角(α)根据所述空气密度具有最小值(α0)。

23.一种风能设备、尤其在具有空气密度的特点为寒冷气候的所在地处的风能设备,具有:

-空气动力学转子,所述空气动力学转子具有其叶片角可调节的转子叶片,其中所述转子能够以可变的转子转速运行,以及

-与所述空气动力学转子耦联的发电机,其特征在于,设有根据权利要求21所述的用于开环控制和/或闭环控制和/或构成用于执行根据权利要求1至20中任一项所述的方法的装置。


技术总结
本发明涉及一种用于运行风能设备的方法,所述风能设备具有可变的转子转速和可调节的转子叶片和与转子耦联的发电机,其中方法包括如下步骤:·指定风能设备的所在地处的空气密度;·在预设至少一个桨距特性曲线(Kα,ρ)的情况下设定可调节的转子叶片的叶片角(α),所述桨距特性曲线作为输出功率和/或转矩和/或转子转速的函数以及根据空气密度指定叶片角。根据本发明还提出,为了考虑风能设备的所在地处的空气密度(ρ),桨距特性曲线是与所在地处的空气密度有关的桨距特性曲线(Kα,ρ),在所述桨距特性曲线中,·在所在地大气的适用于所在地的参考密度(ρ0)的范围内,叶片角(α)根据所在地处的空气密度具有最小值(α0)。

技术研发人员:拉尔夫·梅辛;斯蒂芬妮·博特;亨德里克·詹森
受保护的技术使用者:乌本产权有限公司
技术研发日:2019.06.06
技术公布日:2021.01.15
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