多台风力发电机的控制系统和运行方法技术方案

一种用于运行多台风力发电机(14，15，16)的方法，其中从第一风力发电机(14)的运行参数中推导出第一当前风估值，并从第二风力发电机(15)的运行参数中推导出第二当前风估值。采用一个预测模型(28)以从所述第一风估值和第二风估值中推导出针对未来时刻(25)起效的用于第三风力发电机(16)的风预测。所述风预测在控制装置(24)中被处理以便产生在该未来时刻(25)之前起效的用于第三风力发电机(16)的控制信号。本发明专利技术还涉及一种对应的控制系统。通过预测针对未来时刻(25)的风力状况，可以针对规定的风力发电机减小载荷。

【技术实现步骤摘要】
多台风力发电机的控制系统和运行方法本专利技术涉及多台风力发电机的控制系统和运行方法。在由多台风力发电机构成的风电场中有以下问题，根据风向，几台风力发电机位于其它的风力发电机的上风口。在前面风力发电机的下风口出现无序的风力状况，由此可能使处于下风口的风力发电机遇到更高的载荷。一种减小载荷的做法是预测设于下风口的风力发电机的风力状况的变化，从而风力发电机已经能在出现变化的风力状况之前被置于出现更小载荷的状态，见WO03/012293A2、DE102010063396A1、WO2013/083131。对于可靠预测来说，拥有关于在单独设于上风口的风力发电机处的当前风力状况的逐点信息通常是不足够的。相反，以面或立体的方式测得当前风力状况以实现针对未来时刻的预测是值得期待的，见EP3009670A1。但是，获得与当前风力状况相关的准确信息并非是很简单的。安置在风力发电机上的风速计的测量值一般因转子运动而失真，因此并不够可靠。利用雷达传感器，可以测量在风力发电机的上风口且进而在不受转子干扰的区域内的风力状况。但这是复杂且昂贵的。给风电场配备与风力发电机分开的传感器也是复杂且昂贵的。本专利技术基于以下目的，提出一种用于运行许多风力发电机的方法和控制系统，其中，可以廉价且可靠地减小规定的风力发电机的载荷。从所述的现有技术出发，该目的通过独立权利要求所述的特征实现。在从属权利要求中给出了有利的实施方式。在本专利技术的方法中，从第一风力发电机的运行参数中推导出第一当前风估值。从第二风力发电机的运行参数中推导出第二当前风估值。采用一个预测模型以便从所述第一当前风估值和第二当前风估值推导出对未来时刻起效的用于第三风力发电机的风预测。该风预测在控制装置中被处理以产生在未来时刻前起效的用于第三风力发电机的控制信号。该预测模型可以除了第一当前风估值和第二当前风估值外还处理其它信息。本专利技术已经认识到，所力求的目的只有通过多个方面合作才能达成。所述方法基于以下事实，利用多台风力发电机的风估值得到与当前风力状况相关的可靠信息。事实表明，从风力发电机运行参数中推导出的风估值与例如安置在风力发电机上的风速计记录下的测量值相比明显不太易于出错。通过给预测模型提供代表在多台风力发电机处的当前风力状况的风估值，得到广泛的信息基础，从而从预测模型得到可靠的风预测。风预测涉及在第三风力发电机处的在就时间而言在当前时刻之后(未来时刻)的风力状况。即，在求出风估值的当前时刻与未来时刻之间留有一个时间段，在该时间段中所述控制装置可以处理该风预测，以便根据不久后就预期有改变的风力状况预防性调节第三风力发电机(预控制)。用于第三风力发电机的控制信号可以在第三风力发电机的控制装置中产生。也可行的是，该控制信号在另一台风力发电机的控制装置中产生，或者在第三风力发电机所属的风电场的控制装置(风电场主机)中产生。相比于直接风速计测量所提高的本专利技术风估值的可靠性得益于该风估值是从作用于整个转子的空气质量流量推导出的。相比于设置在风力发电机上的风速计，借此提供大了许多的测量面。运行参数(由其推导出风估值)被如此选择，即所述运行参数与作用于转子的风载荷之间有关联性。即，如果作用于转子的风载荷变化，则出现与之相关的运行参数变化。作为在确定风估值时可考虑的风力发电机运行参数，例如考虑转子转速、一个或多个转子叶片的俯仰角、发电机转矩、塔倾斜度和/或转子叶片变形。此外，也可以考虑估算的或通过测量技术所求出的空气密度。在确定风估值时，尤其可以采用其中一个所述参数的变化。可以如此获得本专利技术的风估值的可靠性改善，即，第三风力发电机的风预测从多台风力发电机的当前风估值中获得。越多的风估值进入风预测中，第三风力发电机的风预测越精确。可以如此设计该预测模型，即该风预测延及地理区段，其中，第三风力发电机布置在该地理区段内。于是，可以从预测模型中针对该地理区段中的每个地点推导出未来时刻的风预测。可以如此设计该预测模型，即在某个地点的风预测与离地表高度无关地具有固定值。也可立体设计该预测模型，在此，风预测不仅根据地理地点而变化，也根据离地表高度而变化。预测模型可设计用于将风预测映射到坐标系中。该坐标系可配属于风预测所延及的地理区段。第三风力发电机的地理位置可由该坐标系中的坐标限定。第三风力发电机的控制装置可以依据该坐标来确定对于第三风力发电机起效的风预测并由此推导出用于该风力发电机的控制信号。风预测优选至少包括用于风向的预测值和用于风力的预测值。风预测还可包含用于水平/竖向风梯度、紊流和/或空气密度的预测值。针对规定的地理位置所求出的预测值可以形成息息相关的数据组。除地理位置外，该数据组还可配有时间信息，从中得到所述风预测针对哪个未来时刻起效。第三风力发电机的控制装置可以被设计成：尤其当根据风预测所预期的第三风力发电机载荷高于第三风力发电机的当前载荷时，从所述风预测中推导出一个控制信号。可以如此设计控制信号，它减小源自风的功率输入。例如该控制信号可以增大共同的俯仰角、即所有转子叶片的俯仰角。控制信号越强，风力发电机载荷的减小越明显。第三风力发电机处的当前风速与用风预测所预测的风速之差越大，控制信号可以越强。这尤其适用于预测风速大于当前风速的情况。当前风速可能涉及第三风力发电机的控制装置产生该控制信号的时刻。附加地或替代地，第三风力发电机处的当前紊流强度与用风预测所预测的紊流强度之差越大，控制信号可能越强。第三风力发电机被设计用于执行用控制指令预定的改变，即例如改变共同的俯仰角。如果一台风力发电机的运行状态被改变以致它经历较小的载荷，则来自风的功率输入通常也降低。为了保持低收益损失，该方法可以设计成：它只在前风速高于额定风速和/或第三风力发电机当前在额定功率下运行时才起效。在低于额定风速的风速情况下和/或在第三风力发电机低于额定功率运行的情况下，该方法可能是不生效的。当前风速可以是在第三风力发电机处的当前风速。对于所述方法的有意义执行有利的是，第三风力发电机布置在第一风力发电机和第二风力发电机的下风口。于是出现横向于风向取向的线，从所述线看过去，第一风力发电机和第二风力发电机布置在上风口，而第三风力发电机布置在下风口。第一风力发电机和第二风力发电机可以布置在从第三风力发电机起沿风向所划的直线的两侧。该预测模型可以包含借此求出风场的锋前线的函数。锋前线表示垂直于风向取向的线，该线随沿风向的风速运动。这样的锋前线是一种简单可行方式，用于显现从第一风估值和第二风估值中推导出的用于风速和风向的当前值的传播。在考虑在上风口观看的从第三风力发电机至锋前线的距离以及在考虑锋前线沿风向运动的速度的情况下，可以求出：由第三锋前线显现的风力状况到达第三风力发电机之前的延迟时间。从所述延迟时间直接得到风预测所适用的第三风力发电机的对应的未来时刻。如果针对未来时刻所预测的风速高于在第三风力发电机处的当前风速，则可以在未来时刻前不久产生用于第三风力发电机的控制信号并进行处理，使得第三风力发电机承受较小载荷。尤其是，可以通过这种预控制预防性地增大共同的俯仰角。锋前线的运动速度可以对应于从第一估值和第二估值中求出的风速或者从该风速中推导出。凭借这样的锋前线，采用一个预测模型，借此从第一风估值和/或第二风估值中求出的风力状况外推、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于运行多台风力发电机(14，15，16)的方法，其中，从第一风力发电机(14)的运行参数中推导出第一当前风估值，并且其中，从第二风力发电机(15)的运行参数中推导出第二当前风估值，其中，采用一个预测模型(28)来从所述第一风估值和第二风估值中推导出针对未来时刻(25)起效的用于第三风力发电机(16)的风预测，其中，该风预测在控制装置(24)中被处理以便产生在该未来时刻(25)之前起效的用于第三风力发电机(16)的控制信号。

【技术特征摘要】
2017.10.23 DE 102017009837.91.一种用于运行多台风力发电机(14，15，16)的方法，其中，从第一风力发电机(14)的运行参数中推导出第一当前风估值，并且其中，从第二风力发电机(15)的运行参数中推导出第二当前风估值，其中，采用一个预测模型(28)来从所述第一风估值和第二风估值中推导出针对未来时刻(25)起效的用于第三风力发电机(16)的风预测，其中，该风预测在控制装置(24)中被处理以便产生在该未来时刻(25)之前起效的用于第三风力发电机(16)的控制信号。2.根据权利要求1的所述方法，其特征在于，该预测模型将该风预测映射到一个地理坐标系中。3.根据权利要求2的所述方法，其特征在于，该第三风力发电机(16)的设立地点由在该地理坐标系内的坐标限定。4.根据权利要求1至3之一所述的方法，其特征在于，该控制信号造成第三风力发电机(16)从风获得的功率输入减小。5.根据权利要求1至4之一所述的方法，其特征在于，该方法只在当前风速高于额定风速和/或该第三风力发电机(16)当前在额定功率下运行时起效。6.根据权利要求1至5之一所述的方法，其特征在于，该预测模型(28)从所述第一风估值和/或第二风估值中推导出风场的锋前线(22)接近第三风力发电机的速度。7.根据权利要求1至6之一所述的方法，其特征在于，该预测模型(28)在风向改变时求出在当前时刻与未来时刻之间...

【专利技术属性】
技术研发人员：J盖斯勒，JBB施姆克，
申请(专利权)人：森维安有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE