在结冰条件下增加风电场产量的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于监测风电场的方法。本方法包括确定风电场的第一风力涡轮机上的第一冰块；确定风电场的至少一台第二风力涡轮机上的至少一个第二冰块；比较第一冰块和第二冰块，并从第一风力涡轮机和至少一台第二风力涡轮机的组中确定作为参考的主风力涡轮机和至少一台副风力涡轮机；基于来自主风力涡轮机的第一冰块关闭至少一台第二风力涡轮机；并且基于来自主风力涡轮机的第二冰块启动至少一台副风力涡轮机。

How to increase the output of wind farm under icing condition

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】在结冰条件下增加风电场产量的方法
本公开的实施例涉及一种用于监测风电场的方法，并且涉及一种通过该方法监测风电场的装置。
技术介绍
风力涡轮机的转子叶片以不受保护的方式暴露于环境天气条件下。在相应低的环境温度和足够高的空气湿度或出现降雨的情况下，在某些位置上，冰可能会积聚在转子叶片上。随着风力涡轮机转子叶片尺寸的增加，其比表面积也增加，从而也增加了冰积聚的风险，即在转子叶片上形成积冰的风险。一方面，结冰对风力涡轮机的环境构成潜在的危险，这是因为当积冰被排出时–在涡轮机运行期间或在涡轮机停止时–排出的冰块可能危害射出半径内的人员或物体。另一方面，特别是在结冰不均匀的情况下，还会出现风力涡轮机转子的不平衡，这会导致在风力涡轮机运行期间的损坏。此外，永久性的冰凝结会导致整个涡轮机停止运转。这通常带来产量损失和经济劣势。已知评估风力涡轮机的数据以得出关于已经发生的冰凝结的危险的结论。DE102005016524A1公开了一种用于检测风力涡轮机上的冰的方法，其中，既监测与结冰条件有关的气象条件，又监测运行中的风力涡轮机的一个或更多个物理特性，这样就可以推断出风力涡轮机的转子叶片的质量变化。US2012/0226485A1描述了一种用于预测在风力涡轮机的转子叶片上冰形成或积聚的可能性的方法。该方法尤其利用诸如风速、温度和相对空气湿度之类的气象数据的历史测量。在风电场中，例如在冬季，每个风力涡轮机的转子叶片反复发生结冰事件。通常，随后必须停止风电场中的风力涡轮机。由于涡轮机的可用性降低，这导致风电场运营商的产量损失。
技术实现思路
本公开的实施例提供了一种用于监测风电场的方法。此外，本公开的实施例提供了一种用于根据所描述的方法进行监测的装置。根据一个实施例，提出了一种用于监测风电场的方法，该方法包括确定风电场的第一风力涡轮机上的第一冰块；确定风电场的至少一台第二风力涡轮机上的至少一个第二冰块；比较第一冰块和第二冰块，并从第一风力涡轮机和至少一台第二涡轮机中确定作为参考的主风力涡轮机以及至少一台副风力涡轮机；基于所述主风力涡轮机的第一冰块关闭所述至少一台副风力涡轮机；并基于所述主风力涡轮机的第二冰块启动所述至少一台副风力涡轮机。根据另一实施例，描述了一种风电场装置，其包括用于控制风电场的风力涡轮机的控制器。附图说明示例性实施例在附图中示出并且在下文的描述中更详细地解释。如图所示：图1示意性地示出了根据本文所述实施例的具有三个风力涡轮机的风电场；图2A示意性地示出了根据本文所述的实施例的具有转子叶片和传感器的风力涡轮机的一部分；图2B示意性地示出了根据本文所述的实施例的具有传感器的风力涡轮机的转子叶片；图3示出了根据本文所述的实施例的方法的流程图；图4示出了根据本文所述的实施例的方法的流程图；图5示意性地示出了根据本文所述的实施例的在传感器中使用的具有光纤布拉格光栅的光导；图6示意性地示出了根据本文所述的实施例的用于光纤传感器或用于根据本文所述的实施例的用于监测方法的测量结构。在附图中，相同的附图标记表示相同或功能上相同的组件或步骤。具体实施方式在下文中，详细参考本专利技术的各种实施例，在附图中描绘了一个或更多个示例。本专利技术适用于增加风电场的单个风力涡轮机的可用性，并用于在结冰事件中使整个风电场的产量损失最小化。图1以示例的方式示出了风电场10，其包括三个风力涡轮机200。风力涡轮机200如图1中虚线所示相互互连。互连使得能够在各个风力涡轮机之间进行通信、例如实时通信。互连还使得能够对风力涡轮机进行共同的监测、控制和/或调节。另外，风力涡轮机也可以被单独地监测、控制和/或调节。根据本文所述的实施例，风电场可以包括两个或更多个风力涡轮机，特别是五个或更多个风力涡轮机，例如十个或更多个风力涡轮机。风力涡轮机200、例如图1的风力涡轮机整体上形成风电场10。风电场包括至少两个风力涡轮机。风力涡轮机的空间接近性还使得能够验证对风电场的风力涡轮机的类似环境影响。这允许做出这样的假设：相似的环境影响在相似程度上作用于风电场的涡轮机。根据一个实施例，风电场10可以包括第一风力涡轮机和至少一台第二风力涡轮机。从第一风力涡轮机和至少一台第二风力涡轮机的组中可以确定主风力涡轮机。该组中未被确定为主涡轮机的涡轮机为副风力涡轮机。图2A通过示例的方式示出了风电场的风力涡轮机200，可以将本文所述的方法应用到所述风力涡轮机。风力涡轮机200包括塔架40和机舱42。转子附接到机舱42。转子包括轮毂44，转子叶片100附接到该轮毂。根据典型的实施例，转子具有至少2个转子叶片，特别是3个转子叶片。在风力涡轮机的运行期间，转子、即轮毂与转子叶片一起绕轴线转动。在此期间，发电机被驱动以产生电力。如图2A所示，在转子叶片100中设置至少一个传感器110。该传感器通过信号线与评估单元114连接。评估单元114将信号传递到风力涡轮机200的控制单元和/或调节单元50。在转子叶片100的转子叶片尖端的区域中，示意性地示出了积冰1。借助于传感器110，例如在转子叶片中检测振动或加速度，该传感器可以根据所述的实施方式设计为振动传感器或加速度传感器。传感器110可以例如是电和/或光纤传感器的形式。传感器可以被配置为测量第一冰块和至少一个第二冰块。图2B示出了风力涡轮机的转子叶片100。转子叶片100具有沿其纵向延伸的轴线101。转子叶片的长度105从叶片凸缘102延伸至叶片尖端104。根据本文所述的实施例，传感器110位于轴向或径向区域，即沿轴线101的区域。通常期望实现对风电场的直接监测，以便可以无延迟地响应一个或更多个风力涡轮机的转子叶片的结冰。此外，自主监测和调节是有利的。根据一个实施例，涡轮机可以是主风力涡轮机或副风力涡轮机。主风力涡轮机是参考涡轮机。在结冰事件中，冰尤其可能在转子叶片100处聚集。在涡轮机处，可以测量冰的聚集或冰的积聚。在各个涡轮机之间，结冰的量或体积可以在由空间接近度设定的极限内变化。如本文所使用的冰凝结或积冰表示随着时间的流逝，转子叶片上的冰块的增加。此外，冰可以减少。冰块的增加可以是冰块凝结或冰块增加，因此可以是正的，或者可以是冰块的减少，因此可以是负的。诸如本文所使用的结冰事件表示在风电场的至少一台风力涡轮机上冰的凝结的发生。在结冰事件中，可以确定一段时间内积聚在风力涡轮机的转子叶片上的冰块。确定冰块需要测量合适的测量变量。借助于传感器110来执行测量。可以通过变换将所测量的变量转换成系统变量S。系统变量S直接确定。例如，可以测量转子叶片的自然振动。系统变量S还与转子叶片的质量相关联。替代地或附加地，系统变量S与转子叶片上的积冰的质量相关联。通常，系统变量S是从转子叶片或多个转子叶片中或从转子叶片或多个转子叶片上的振动或加速度测量的测量数据获得的。在实施例中，优选通过在检测周期T的时间过程中测量振动或加速度来测量测量本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于监测风电场的方法，包括：/n确定风电场的第一风力涡轮机上的第一冰块；/n确定所述风电场的至少一台第二风力涡轮机上的至少一个第二冰块；/n比较所述第一冰块的第一增加量和所述第二冰块的第二增加量，并从所述第一风力涡轮机和至少一台第二风力涡轮机的组中确定用作参考的主风力涡轮机和至少一台副风力涡轮机；/n基于所述主风力涡轮机的测量结果，关闭至少一台副风力涡轮机；以及/n基于所述主风力涡轮机的测量结果，启动至少一台副风力涡轮机。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170825 DE 102017119540.81.一种用于监测风电场的方法，包括：
确定风电场的第一风力涡轮机上的第一冰块；
确定所述风电场的至少一台第二风力涡轮机上的至少一个第二冰块；
比较所述第一冰块的第一增加量和所述第二冰块的第二增加量，并从所述第一风力涡轮机和至少一台第二风力涡轮机的组中确定用作参考的主风力涡轮机和至少一台副风力涡轮机；
基于所述主风力涡轮机的测量结果，关闭至少一台副风力涡轮机；以及
基于所述主风力涡轮机的测量结果，启动至少一台副风力涡轮机。


2.根据权利要求1所述的方法，其中，为了确定所述主风力涡轮机，与所述至少一台副风力涡轮机相比，所述主风力涡轮机呈现出更大的冰块增加或更大的冰块。


3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中在所述主风力涡轮机处触发第一冰警报。


4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述主风力涡轮机的第一冰警报使用于所述至少一台副风力涡轮机...

【专利技术属性】
技术研发人员：彼得·施特勒尔，
申请(专利权)人：福斯四X股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE