用于控制水下发电站的操作的方法以及水下发电站技术

本发明专利技术涉及一种用于控制水下发电站(1)的操作的方法以及水下发电站(1)。水下发电站(1)包括基部结构(2)和运载工具(3)。运载工具(3)包括至少一个翼部(4)。运载工具(3)布置成通过至少一个系绳(5)固定到基部结构(2)。运载工具(3)布置成通过经过运载工具(3)的流体流而在一预定的轨迹中移动。运载工具(3)布置成改变至少一个翼部(4)的迎角。该方法包括：I：确定经过运载工具(3)的流体的速度是否高于一预定值；或II：确定经过运载工具(3)的流体的速度是否低于该预定值。根据速度是高于还是低于预定轨迹，运载工具(3)针对不同的情况来改变迎角。

Method for controlling operation of an underwater power station

The invention relates to a method for controlling the operation of an underwater power station (1) and an underwater power station (1). An underwater power station (1) comprises a structure (2) and a vehicle (3). The vehicle (3) includes at least one wing (4). A vehicle (3) is arranged to be fixed to a structure (2) by at least one tether (5). A vehicle (3) is arranged to move in a predetermined trajectory by a fluid flow through a vehicle (3). The vehicle (3) arranged to change at least one wing (4) angle of attack. The method comprises the following steps of: (I) determining whether the velocity of the fluid passing through the vehicle (3) is higher than a predetermined value; or II: determining whether the speed of the fluid passing through the vehicle (3) is lower than the predetermined value. Depending on whether the speed is above or below the predetermined trajectory, the vehicle (3) changes the angle of attack for different situations.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
一种用于控制水下发电站的操作的方法，该水下发电站包括结构和运载工具，该运载工具包括至少一个翼部，该运载工具布置成通过至少一个系绳固定到所述结构；该运载工具布置成通过经过运载工具的流体流而在预定的轨迹中移动。
技术介绍
水下发电站在本领域中是已知的。一种类型的水下发电站使用包括翼部的运载工具。该运载工具布置成通过系绳固定到结构，并且布置成通过经过运载工具的流体流而在预定的轨迹中移动。运载工具的控制取决于来自提供关于控制运载工具所需的各种参数的信息的传感器的输入。这在EP1816345中描述。水下发电站的一个应用是通过允许例如通过放置在运载工具上的涡轮机和发电机将诸如潮汐流的流体流的能量转换为电能而从流体流中产生电力。使用潮汐流来产生电力导致了许多情况，其中，运载工具需要被控制以便能够在正常操作期间启动和停止运载工具，并且能够控制运载工具的启动和停止以避免损坏运载工具。此外，期望的是在正常操作期间优化发电站的功率输出。因此，存在一种在各种运载工具状态下用于控制水下发电站的操作的改进的方法和发电站的需求。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供一种用于控制水下发电站的操作的方法以及一种水下发电站，其中至少部分地避免了先前提到的问题。这个目的通过权利要求1和8的特征部分的特征来实现。在所附从属权利要求中描述了本专利技术的变型。水下发电站包括结构和运载工具。运载工具包括至少一个翼部。运载工具布置成通过至少一个系绳固定到结构。运载工具布置成通过经过运载工具的流体流而在一预定轨迹中移动。本专利技术的特征为，运载工具布置成改变至少一个翼部的迎角，并且该方法包括：I：确定经过运载工具的流体的速度是否高于一预定值，-如果经过运载工具的流体的速度高于预定值，Ia：通过调节所述至少一个翼部的迎角来启动运载工具，以达到运载工具的操作深度，并且开始运载工具在开始发电的预定轨迹中的移动，或者；Ib：在发电期间，通过调节至少一个翼部的迎角来控制运载工具的速度，以优化电力输出，或者；Ic：通过调节至少一个翼部的迎角来停止运载工具，使得经过运载工具的流体施加在翼部上的升力基本为零或者II：确定经过运载工具的流体的速度是否低于预定值，-如果通过运载工具的流体的速度低于预定值，IIa：调节至少一个翼部的迎角，以在经过运载工具的流体的速度被确定为高于预定值时，将运载工具移动到能使运载工具启动的位置和/或将运载工具保持在能使运载工具启动的位置。通过这样，该方法允许响应于经过翼部的流体的速度是高于还是低于预定值来调节迎角，从而可以对于多种不同情况控制水下发电站的运载工具。例如，期望的是能够启动运载工具并且开始在从水面到开始电力生产的预定轨迹中的移动。这种情况例如在运载工具的安装期间或运载工具服役之后发生。还期望的是能够启动运载工具并且开始从水面下方的位置到开始电力生产的预定轨迹中的移动。如果运载工具在水面下方时由于任何原因而已停止，并且当运载工具停止的原因不要求运载工具停止操作时，则这种情况会发生。升力基本为零意味着升力小于或等于影响运载工具的拖曳力。还期望的是当运载工具在其预定轨迹上移动期间操作时能够控制运载工具的速度。对于运载工具在其在预定轨迹上的运动期间的迎角可以被优化，以便使来自涡轮机和发电机的功率输出增加。这是通过增加运载工具在预定轨迹上的平均速度来完成的。还期望的是在操作期间如果发生将危及运载工具或水下发电站的其它部件的故障，则将停止运载工具。当经过翼部的流体的速度低于预定值时，翼部的升力不够高，而不能允许运载工具的操作。在这种情况下，期望的是，能够通过改变迎角来当经过运载工具的流体的速度被确定为高于预定值时将运载工具移动到能够使运载工具启动的位置，并且只要流体的速度低就能将其保持在那里。如果运载工具已经处于合适的位置，则期望的是将运载工具保持在该位置。位置是指运载工具的平均深度和方向。流体的速度可以通过使用物理性质与经过翼部的流体的速度之间的直接或间接关联来测量该物理性质而确定。例如，可以测量的物理性质是在远离运载工具的位置处或在运载工具上的位置处的流体本身的速度、系绳负载、涡轮速度、用于确定在预定的轨迹中的运载工具高度的变化的压力或者用于测量系绳和/或筝帆件(kite)本身的角速度的角度传感器。这些物理性质允许通过以下方式计算风筝件的速度并由此计算流体的速度：控制单元利用物理性质与运载工具的速度之间的数学关系来编程或者利用查表、数据库或类似的测量值(这些值可以用于从测量值计算运载工具的速度)来编程。优选地，一旦运载工具已在预定轨迹中开始移动，运载工具的速度就用于优化功率输出。为了确定经过运载工具的流体的速度和运载工具的位置，可以使用许多不同类型的传感器。如果经过运载工具的流体的速度高于预定值并且运载工具在一预定轨迹中移动，则该方法还可以包括：III：确定运载工具是否处于与穿过预定轨迹的物体碰撞的危险中，-如果运载工具被确定为处于与穿过预定轨迹的物体碰撞的危险中，IIIa：通过调节至少一个翼部的迎角来停止运载工具，使得由经过运载工具的流体施加的升力基本上为零，IIIb：确定穿过预定轨迹的物体已离开预定轨迹，IIIc：基于确定穿过预定轨迹的物体已离开预定轨迹，调节至少一个翼部的迎角，以开始运载工具在开始发电的预定轨迹中的移动。如果物体或动物进入预定轨迹的路径中，重要的是不发生可能损坏运载工具、物体或动物的碰撞。通过调节迎角使得由流体在翼部上施加的升力基本上为零，该方法允许将这种危险最小化或完全避免。例如，接近运载工具正在移动的预定轨迹的物体的存在由声纳、视觉检测装置(诸如连接到图像检测系统的相机)或接近传感器完成。当停止时，迎角可以被调节为将运载工具移动到当穿过预定轨迹的物体被确定已离开预定轨迹时能使运载工具启动的位置和/或将运载工具保持在当穿过预定轨迹的物体被确定已离开预定轨迹时能使运载工具启动的位置。当经过运载工具的流体的速度被确定为高于预定值时，运载工具可以启动并且恢复发电。如果经过运载工具的流体的速度高于预定值，则该方法还可以包括：IV：确定运载工具是否已失去动力，-如果运载工具已失去动力，IVa：通过调节至少一个翼部的迎角来停止运载工具，使得由经过运载工具的流体施加的升力基本上为零，IVb：确定运载工具已经恢复动力，IVc：基于确定运载工具已经恢复动力，调节至少一个翼部的迎角，以开始运载工具在开始发电的预定轨迹中的移动。在运载工具失去动力的情况下，必须确保运载工具不被损坏、不会撞击任何其他物体或进入大海、湖泊或海洋的底部。为了避免这些，当运载工具失去动力时，电-机械故障安全确保迎角改变成使得运载工具在失去动力时立即经受没有升力，并由此在水中保持静止。在动力恢复之后，运载工具可以通过改变迎角来重新开始其移动，使得由翼部经受的升力启动运载工具的移动。如果动力失去之后的位置不适合启动运载工具，则运载工具还能够移动到使得运载工具能够启动的位置。根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，当在发电期间控制运载工具的速度时，通过调节至少一个翼部的迎角来控制系绳负载。当优化功率输出时，必要的是在高速流期间控制系绳负载，以确保系绳不会断裂。这通过改变迎角使得升力减小来完成。系绳负载可以通过附接到系绳的传感器来测量。该方法可以以多种方式本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于控制水下发电站(1)的操作的方法，所述水下发电站(1)包括结构(2)和运载工具(3)，所述运载工具(3)包括至少一个翼部(4)，所述运载工具(3)布置成通过至少一个系绳(5)固定到所述结构(2)；所述运载工具(3)布置成通过经过所述运载工具(3)的流体流而在一预定轨迹中移动，其特征在于，所述运载工具(3)布置成改变所述至少一个翼部(4)的迎角，其中，所述方法包括：I：确定经过所述运载工具(3)的流体的速度是否高于一预定值，‑如果经过所述运载工具(3)的流体的速度高于所述预定值，Ia：通过调节所述至少一个翼部(4)的迎角来启动所述运载工具(3)，以达到所述运载工具(3)的操作深度，并且开始所述运载工具(3)在开始发电的预定轨迹中的移动，或者；Ib：在发电期间，通过调节所述至少一个翼部(4)的迎角来控制所述运载工具(3)的速度，以优化电力输出，或者；Ic：通过调节所述至少一个翼部(4)的迎角来停止所述运载工具(3)，使得经过所述运载工具(3)的流体施加在所述翼部(4)上的升力基本为零或者；II：确定经过所述运载工具(3)的流体的速度是否低于所述预定值，‑如果经过所述运载工具(3)的流体的速度低于所述预定值，IIa：调节所述至少一个翼部(4)的迎角，以在经过所述运载工具(3)的流体的速度被确定为高于所述预定值时，将所述运载工具(3)移动到能使所述运载工具(3)启动的位置和/或将所述运载工具保持在能使所述运载工具启动的位置。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.用于控制水下发电站(1)的操作的方法，所述水下发电站(1)包括结构(2)和运载工具(3)，所述运载工具(3)包括至少一个翼部(4)，所述运载工具(3)布置成通过至少一个系绳(5)固定到所述结构(2)；所述运载工具(3)布置成通过经过所述运载工具(3)的流体流而在一预定轨迹中移动，其特征在于，所述运载工具(3)布置成改变所述至少一个翼部(4)的迎角，其中，所述方法包括：I：确定经过所述运载工具(3)的流体的速度是否高于一预定值，-如果经过所述运载工具(3)的流体的速度高于所述预定值，Ia：通过调节所述至少一个翼部(4)的迎角来启动所述运载工具(3)，以达到所述运载工具(3)的操作深度，并且开始所述运载工具(3)在开始发电的预定轨迹中的移动，或者；Ib：在发电期间，通过调节所述至少一个翼部(4)的迎角来控制所述运载工具(3)的速度，以优化电力输出，或者；Ic：通过调节所述至少一个翼部(4)的迎角来停止所述运载工具(3)，使得经过所述运载工具(3)的流体施加在所述翼部(4)上的升力基本为零或者；II：确定经过所述运载工具(3)的流体的速度是否低于所述预定值，-如果经过所述运载工具(3)的流体的速度低于所述预定值，IIa：调节所述至少一个翼部(4)的迎角，以在经过所述运载工具(3)的流体的速度被确定为高于所述预定值时，将所述运载工具(3)移动到能使所述运载工具(3)启动的位置和/或将所述运载工具保持在能使所述运载工具启动的位置。2.根据权利要求1所述的方法，其中，如果经过所述运载工具(3)的流体的速度高于所述预定值并且所述运载工具(3)在一预定轨迹中移动，则所述方法包括：III：确定所述运载工具(3)是否处于与穿过所述预定轨迹的物体碰撞的危险中，-如果所述运载工具(3)被确定为处于与穿过所述预定轨迹的物体碰撞的危险中，IIIa：通过调节所述至少一个翼部(4)的迎角来停止所述运载工具(3)，使得由经过所述运载工具(3)的流体施加的升力基本上为零，IIIb：确定穿过所述预定轨迹的所述物体已离开所述预定轨迹，IIIc：基于确定穿过所述预定轨迹的物体已离开所述预定轨迹，调节所述至少一个翼部(4)的迎角，以开始所述运载工具(3)在开始发电的所述预定轨迹中的移动。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，如果经过所述运载工具(3)的流体的速度高于所述预定值，则所述方法包括：IV：确定所述运载工具(3)是否已失去动力，-如果所述运载工具(3)已失去动力，IVa：通过调节所述至少一个翼部(4)的迎角来停止所述运载工具(3)，使得由经过所述运载工具(3)的流体施加的升力基本上为零，IVb：确定所述运载工具(3)已经恢复动力，IVc：基于确定所述运载工具(3)已经恢复动力，调节所述至少一个翼部(4)的迎角，以开始所述运载工具(3)在开始发电的所述预定轨迹中的移动。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，当在发电期间控制所述运载工具(3)的速度时，通过调节所述至少一个翼部(4)的迎角来控制所述系绳的负载。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，通过设置为使所述运载工具(3)的后支柱(7)伸出或缩回的螺距控制系统(11)来改变所述运载工具(3)的迎角，其中，所述螺距控制系统(11)附接到所述后支柱(7)，所述后支柱进而附接到所述系绳(5)。6.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其中，通过布置成沿着附接到所述翼部(4)的机舱(8)的长度或者所述翼部(4)的长度改变支柱的附接位置的螺距控制...

【专利技术属性】
技术研发人员：艾瑞克·多勒鲁德，阿尔内·夸彭，克里斯汀·诺伦德，马蒂亚斯·安德森，
申请(专利权)人：米内斯图股份公司，
类型：发明
国别省市：瑞典;SE