用于控制风电场的系统和方法技术方案

本公开涉及一种用于控制风电场的系统和方法。该方法包括基于多个控制设定在多个时间间隔内运行风电场。下一个步骤包括收集风电场在多个时间间隔内的一个或更多个风参数，以及针对多个时间间隔，收集用于风电场中的风力涡轮中的各个的一个或更多个运行数据点。该方法还包括根据一个或更多个风参数，计算用于风力涡轮中的各个的运行数据点的贡献。该方法的另外的步骤包括至少部分地基于运行数据点的贡献，来估计风电场针对控制设定中的各个的发电，以及基于最佳控制设定来控制风电场。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术大体涉及风力涡轮，并且更特别地，涉及。
技术介绍
风功率被认为是目前可用的最清洁、最环境友好的能源之一，并且风力涡轮在该方面已经得到了越来越多的关注。现代风力涡轮典型地包括塔架、发电机、齿轮箱、机舱和具有一个或更多个转子叶片的转子。转子叶片将风能转化成机械旋转扭矩，该机械旋转扭矩经由转子来驱动一个或更多个发电机。发电机有时但不总是通过齿轮箱旋转地联接于转子。齿轮箱使发电机的转子的固有地低的旋转速度提高，以高效地将旋转机械能转换成电能，该电能经由至少一个电力连接馈送到公用电网中。此类构造还可包括功率转换器，该功率转换器用于将生成的电功率的频率转换成基本上类似于公用电网频率的频率。多个风力涡轮通常结合彼此使用以生成电，并且通常被称为“风电场”。风电场上的风力涡轮典型地包括它们本身的气象监测器，该气象监测器执行例如温度、风速、风向、气压和/或空气密度测量。另外，通常提供具有较高质量的气象仪器的单独的气象桅杆或塔架(“气象杆”)，该较高质量的气象仪器可提供风电场中的一个点处的更准确测量。气象数据与功率输出的相互关联允许按经验确定单独的风力涡轮的“功率曲线”。传统地，以分散的方式控制风电场，以生成功率，使得各个涡轮运行来最大化局部能量输出，以及最小化局部疲劳和极端负载的影响。然而，实际上，风力涡轮的此类独立优化忽略风电场级性能目标，从而导致风电场级处的次最佳性能。另外，常规风力涡轮系统不考虑盛行风流入和其它周围条件。由于风电场上方的周围条件趋于频繁地改变，故估计用于运行风电场的初始模型可对于在实时实施期间使用而言为不准确的。风参数的不准确建模继而可导致对风电场中的风力涡轮使用不正确的控制设定。因而，用于控制风电场的常规优化途径通常仅提供风电场级性能输出的少量改进。因而，将是有利的，该系统和方法提供用以更好地管理来自风电场中的风力涡轮中的各个的数据可用性和/或数据质量和能量估计之间的折衷的框架。
技术实现思路
本专利技术的方面和优点将在以下描述中部分地阐述，或者可从描述为明显的，或者可通过实践本专利技术来学习。在一方面，本公开涉及一种用于控制具有多个风力涡轮的风电场的方法。该方法包括基于多个控制设定在多个时间间隔内运行风电场的步骤。下一个步骤包括收集风电场在多个时间间隔内的一个或更多个风参数。另一个步骤包括针对多个时间间隔，收集用于风电场中的风力涡轮中的各个的一个或更多个运行数据点。该方法还包括根据一个或更多个风参数，计算用于风力涡轮中的各个的运行数据点的贡献的步骤。该方法的另外的步骤包括至少部分地基于用于风力涡轮中的各个的运行数据点的贡献，来估计风电场针对控制设定中的各个的发电，以及基于提供最佳发电的控制设定来控制风电场。在另一方面，公开一种用于控制包括多个风力涡轮的风电场的系统。系统包括通信地联接于一个或更多个传感器的处理器和通信地联接于处理器的控制器。处理器构造成:基于多个控制设定在多个时间间隔内运行风电场；收集风电场在多个时间间隔内的一个或更多个风参数；针对多个时间间隔，收集用于风电场中的风力涡轮中的各个的一个或更多个运行数据点；根据一个或更多个风参数，计算用于风力涡轮中的各个的运行数据点的贡献；以及至少部分地基于用于风力涡轮中的各个的运行数据点的贡献，来估计风电场针对控制设定中的各个的发电。另外，控制器构造成基于具有最佳发电的控制设定来控制风电场。在又一方面，本公开涉及一种用于控制包括多个风力涡轮的风电场的方法。该方法包括(a)基于第一控制设定在第一时间间隔内运行风电场；(b)收集风电场在第一时间间隔期间的一个或更多个风参数；(C)针对第一时间间隔，收集用于风电场中的风力涡轮中的各个的一个或更多个运行数据点；(d)根据一个或更多个风参数，针对第一时间间隔，计算用于风力涡轮中的各个的运行数据点的贡献；(e)估计风电场针对第一时间间隔的发电；(f)在第二时间间隔期间，重复步骤(a)至(e)，用于第二控制设定；(g)比较来自第一控制设定的发电与来自第二控制设定的发电，以确定最佳控制设定；以及(h)基于最佳控制设定来控制风电场。参照以下描述和所附权利要求，将更好地理解本专利技术的这些和其它特征、方面和优点。并入在本说明书中且构成本说明书的一部分的附图示出了本专利技术的实施例，并且连同描述，用于阐明本专利技术的原理。【附图说明】 针对本领域技术人员，在说明书中阐述本专利技术的全面且能够实施的公开，包括其最佳模式，说明书参照附图，在该附图中:图1示出风力涡轮的一个实施例的透视图；图2示出用于与图1中显示的风力涡轮一起使用的控制器的一个实施例的示意图；图3示出根据本公开的风电场的一个实施例的示意图；图4示出根据本公开的处理器的一个实施例的示意图；图5示出根据本公开的多个控制设定的发电(y轴)随一个或更多个风参数(X轴)改变的一个实施例的图表；图6示出根据本公开的具有沿着y轴的功率和沿着X轴的风速的功率曲线模型的一个实施例的图表；以及图7示出根据本公开的方法的一个实施例的流程图。【具体实施方式】现在将详细地参照本专利技术的实施例，在图中示出该实施例的一个或更多个示例。经由阐明本专利技术而非限制本专利技术来提供各个示例。实际上，对本领域技术人员而言将显而易见的是，可对本专利技术作出各种修改和变型，而不偏离本专利技术的范围或精神。例如，示出或描述为一个实施例的部分的特征可与另一个实施例一起使用，以产生另外的实施例。因而，意于的是，本专利技术覆盖落在所附权利要求及其等效物的范围内的此类修改和变型。大体上，本公开涉及用于控制包括多个风力涡轮的风电场的系统和方法。例如，在一个实施例中，系统基于多个控制设定在多个时间间隔内运行风电场，并且确定哪个控制设定最佳。如本文所用，用语“最佳控制设定”或其变型意于包含提供风电场的最高发电，同时还使由风电场中的风力涡轮中的各个经历的负载保持低于预定阈值的一个或更多个控制设定。更特别地，系统收集风电场在多个时间间隔内的一个或更多个风参数(例如，风速和/或风向)，以及针对多个时间间隔，收集用于风电场中的风力涡轮中的各个的一个或更多个运行数据点。在一个实施例中，系统利用风电场处的监视控制和数据采集(SCADA)服务器来收集数据。接着，系统通过根据一个或更多个风参数，计算用于风力涡轮中的各个的运行数据点的贡献，来处理数据。在另外的实施例中，系统还至少部分地基于用于风力涡轮中的各个的运行数据点的贡献，来估计风电场针对控制设定中的各个的发电(例如年发电量(AEP))。在某些实施例中，系统还可估计风电场的估计发电的统计置信度。因而，系统构造成考虑到数据可用性和数据质量两者，基于提供最佳发电的控制设定来控制风电场。本文描述的系统和方法的各种实施例提供现有技术中不存在的许多优点。例如，本公开提供用于控制风电场的系统性解决方案，其处理数据质量分析和风电场级的详细不确定性界限。不确定性分析提供关于风电场的未来性能的期望置信度。另外，本公开构造成使用收集到的最大量的数据，同时确保估计发电的数据质量不受影响。因而，本系统校正在风电场级处引起的数据质量问题，从而处理与风电场级建模相关联的各种挑战。另外，本公开的专利技术人发现，风电场级功率曲线和发电估计可不良好适合不同类型的风电场。因而，本专利技术不依赖于风电场具体细节，而是可动态地选择最适合的方本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于控制包括多个风力涡轮的风电场的方法，所述方法包括：基于多个控制设定在多个时间间隔内运行所述风电场；收集所述风电场在所述多个时间间隔内的一个或更多个风参数；针对所述多个时间间隔，收集用于所述风电场中的所述风力涡轮中的各个的一个或更多个运行数据点；根据所述一个或更多个风参数，计算用于所述风力涡轮中的各个的所述运行数据点的贡献；至少部分地基于用于所述风力涡轮中的各个的所述运行数据点的所述贡献，来估计所述风电场针对所述控制设定中的各个的发电；以及基于提供最佳发电的所述控制设定来控制所述风电场。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：N·巴斯卡，A·K·安贝卡，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国;US