用于为风场提供偏航备用的系统和方法技术方案

本发明专利技术提供一种偏航备用系统。所述偏航备用系统包括用于储存辅助电力的能量储存介质。所述偏航备用系统还包括偏航控制器，用于在电网断电情况下协调从所述能量储存介质到偏航电机的电力输送，以控制风力机的偏航角。所述偏航控制器执行以下步骤：经过一段时间后从传感器接收风向信号；基于所述风向信号在一段时间上的变化改变风力机的允许限度；以及基于所述允许限度，控制从所述能量储存介质的辅助电力到所述偏航电机的电力输送，以控制所述偏航角，从而减小所述风力机上由风引起的负载。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供一种偏航备用系统。所述偏航备用系统包括用于储存辅助电力的能量储存介质。所述偏航备用系统还包括偏航控制器，用于在电网断电情况下协调从所述能量储存介质到偏航电机的电力输送，以控制风力机的偏航角。所述偏航控制器执行以下步骤：经过一段时间后从传感器接收风向信号；基于所述风向信号在一段时间上的变化改变风力机的允许限度；以及基于所述允许限度，控制从所述能量储存介质的辅助电力到所述偏航电机的电力输送，以控制所述偏航角，从而减小所述风力机上由风引起的负载。【专利说明】
本专利技术总体上涉及一种风力机，确切地说，涉及一种用于向风场中的风力机提供偏航备用的系统和方法。
技术介绍
风力机用于通过利用环境中的风能发电。由于风能是自然资源，因此风速和风向的变化无法控制并且可能导致风力机中产生不良负载。因此，风力机包括多个风力机部件，例如偏航和变桨电机，用于最大限度地减小此类不良负载。在常规运行条件下，这些风力机部件基于从风力机接收的电力或者连接到风力机的电力网而运行。在风力机接收可能导致无法实现常规运行的风速或其他条件的一些情况下，风力机可能暂停运行并且与电力网断开连接。在此类情况下，如果风力机部件不从风力机或电力网接收电力，则风力机部件可能暂停运行并且导致风力机损坏。为免风力机部件的运行暂停，已使用多种方法来在风力机暂停运行的时间间隔中为风力机部件供电。已使用能量储存介质来为风力机部件供电。但是，包括能量储存介质的传统系统基于静态操作模式而为风力机部件供电，因此可能无法有效地控制因风速和风向的快速变化而在风力机中产生的负载。此外，常规系统的运行导致早早耗尽所存储的能量，因此需要大型能量储存介质。因此，需要改进系统以解决上述问题。
技术实现思路
简言之，根据一个实施例，本专利技术提供一种偏航备用系统。所述偏航备用系统包括用于储存辅助电力的能量储存介质。所述偏航备用系统还包括偏航控制器，用于在电网断电情况下协调从所述能量储存介质向用于减小与风向的偏航偏差的偏航电机的电力输送。所述偏航控制器执行以下步骤:经过一段时间后从传感器接收风向信号；基于风向信号在一段时间上的变化而改变风力机的允许限度；以及基于所述允许限度控制从所述能量储存介质的辅助电力向所述偏航电机的电力输送，以控制偏航角，从而减小所述风力机上由风引起的负载。在另一个实施例中，提供了一种包括偏航备用系统的风场。所述风场包括用于产生风电并将风电传输到电力网的风力机，其中所述风力机彼此电连接。所述风场还包括连接到风场中的相应风力机的偏航备用系统，用于在电网断电情况下控制向偏航电机的电力输送，以控制相应风力机的偏航角，其中所述偏航备用系统各自包括用于储存辅助电力的能量储存介质。所述偏航备用系统还包括偏航控制器，所述偏航控制器经过一段时间后从传感器接收风向信号；基于风向信号随时间的变化而改变相应风力机的允许限度；计算连接到相应风力机的能量储存元件的辅助电力级别；将计算的辅助电力级别与连接到相应风力机的能量储存元件的预定辅助电力级别进行比较；以及基于所述允许限度而控制向用于控制相应风力机的偏航角的相应偏航电机的电力输送，从而减小所述风力机上由风产生的负载。所述偏航控制器基于允许限度，在连接到相应风力机的能量储存介质的计算辅助电力级别大于预定辅助电力级别时控制从相应风力机的能量储存元件的电力输送；或者在连接到相应风力机的能量储存介质的计算辅助电力级别小于预定辅助电力级别时控制从连接到相应风力机的不同风力机的能量储存元件的电力输送，从而控制所述偏航角。在另一个实施例中，提供了一种用于向风场中的风力机提供偏航备用的方法。所述方法包括经过一段时间后从传感器接收风向信号。所述方法还包括基于风向信号在一段时间上的变化而改变风力机的允许限度。所述方法进一步包括基于所述允许限度控制从能量储存介质向风力机的偏航电机的电力输送，以控制所述风力机的偏航角，从而减小所述风力机中由风引起的负载条件。【专利附图】【附图说明】在参考附图阅读以下详细说明后，将更好地理解本专利技术的这些和其他特征、方面和优点，在附图中，类似的符号代表所有附图中类似的部分，其中:图1是根据本专利技术一个实施例的风场的示意图，所述风场包括连接到相应偏航备用系统的风力机。图2是根据本专利技术一个实施例的部分风场的示意图，所述风场包括在电网丢失条件下连接到相应偏航备用系统的两个风力机。图3是风向相对于时间的变化率的图形表示。图4是根据本专利技术一个实施例的流程图，示出用于实施图3所示的偏航备用系统的第一工作周期和第二工作周期的示例性方法中所涉及的步骤。图5是根据本专利技术一个实施例的部分风场的示意图，所述风场包括在电网丢失条件下连接到相应偏航备用系统的两个风力机并且形成这两个风力机彼此连接的微型电网。图6是根据本专利技术一个实施例的流程图，示出用于在电网断电情况下向风场中的各个风力机的偏航电机提供偏航备用电力的方法中所涉及的步骤。【具体实施方式】本专利技术的实施例包括一种偏航备用系统，所述偏航备用系统包括用于储存辅助电力的能量储存介质以及偏航控制器，所述偏航控制器用于在电网断电情况下协调从所述能量储存介质向偏航电机的电力输送并且用于控制风力机的偏航角。所述偏航控制器经过一段时间后从传感器接收风向信号并且基于风向信号在一段时间上的变化而改变风力机的允许限度(tolerance level)。所述偏航控制器基于允许限度而控制从所述能量储存介质的辅助电力向偏航电机的电力输送以控制偏航角，从而减小所述风力机上由风产生的负载。图1是根据本专利技术一个实施例的包括连接到相应偏航备用系统18、20、22的风力机12、14、16的风场10的不意图。风场10包括用风能发电的风力机12、14、16。为便于理解，图示了包括三个风力机12、14、16的示例性风场10。但是，风场10中可以有一个或多个风力机。风力机12、14、16发电并通过电线25将电力输送到电力网24。风场10包括分布式偏航备用系统，其中每个风力机12、14、16连接到相应的偏航备用系统18、20、22，所述偏航备用系统在电网断电情况下向相应的风力机(如图2所示)提供辅助电力并控制相应风力机12、14、16的偏航电机，以更改相应风力机12、14、16的偏航角，从而减小由风产生的负载。每个风力机12、14、16的偏航备用系统18、20、22可以通信方式连接到传感器26，所述传感器经过一段时间后测量风速和风向并将风速和风向信号28传输到每个风力机12、14、16。在一个实施例中，传感器26可以包括多个传感器，所述传感器可以位于风场10的不同位置，以测量风场10的不同位置处的风速和风向。在此实施例中，传感器26中的一个或多个传感器可以通信方式连接到每个偏航备用系统18、20、22。在特定实施例中，传感器26包括风速计。图2是根据本专利技术一个实施例的部分风场30的示意图，所述风场包括在电网丢失条件下连接到相应偏航备用系统18、20的两个风力机12、14。每个风力机12、14经由相应的风力机断路器32、33连接到相应的电线25。电线25可以经由公共电力网断路器36连接到电力网24。在常规运行期间，相应的风力机断路器32、33闭合，电力经由公共电力网断路器36输送到电力网24，电力网断路器36也闭合并且将本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种偏航备用系统，包括：用于储存辅助电力的能量储存介质；偏航控制器，用于在电网断电情况下通过执行以下步骤来协调从所述能量储存介质到偏航电机的电力输送，以控制风力机的偏航角：在一段时间后从传感器接收风向信号；基于所述风向信号在一段时间上的变化，改变风力机的允许限度；以及基于所述允许限度控制从所述能量储存介质到所述偏航电机的所述辅助电力的输送，以控制所述偏航角，从而减小所述风力机上由风产生的负载。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：RK布拉，G加尼雷迪，VR阿巴特，K龙丁，HLN维格曼，RW戴尔莫尼科，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国;US