控制风力涡轮机噪声制造技术

提供了一种用于控制由包括多个风力涡轮机10a‑c的风力发电厂1产生的音调噪声的可听水平的方法400。方法400包括：将风力涡轮机识别401为对在噪声接收点3处可听见的音调噪声的水平做出贡献；并调节除了识别出的风力涡轮机之外的风力涡轮机的一个或多个操作参数，以便降低在噪声接收点3处可听见的由识别出的风力涡轮机产生的音调噪声的水平，由此降低在噪声接收点3处可听见的音调噪声的水平。还提供了配置为执行方法400的控制器，包括控制器的风力涡轮机10和风力发电厂1，以及计算机程序，该计算机程序在由计算装置执行时使计算装置执行方法400。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】控制风力涡轮机噪声
本专利技术涉及用于控制由风力发电厂中的风力涡轮机产生的音调噪声的可听水平的系统和方法。
技术介绍
来自风力涡轮机的噪声排放是一个众所周知的问题，并且已经成为广泛工作的主题。国际标准IEC61400-11的第三版中介绍了测量风力涡轮机噪声的程序。来自风力涡轮机的噪声排放包括机械噪声和空气动力学噪声。机械噪声包括由机舱内的各部件(例如风力涡轮机传动系)驱动的噪声。这样的噪声可以直接从振动部件的表面辐射到周围环境(所谓的空气传播噪声)，也可以在各部件的振动通过风力涡轮机的结构传导时通过风力涡轮机塔架或叶片辐射到周围环境(所谓的结构噪声SBN)。空气动力学噪声来自风力涡轮机叶片，并且包括例如由于涡旋脱落引起的噪声。由风力涡轮机产生的噪声的频谱包括宽带噪声和不同频率的噪声。不同频率的噪声(称为音调噪声)通常被认为对风力涡轮机邻居而言更为讨厌，并且更有可能成为噪声投诉的对象。虽然期望将可听见的音调噪声的水平保持在可接受的低，但是也期望将风力发电厂的功率输出保持在高。通常，风力发电厂的风力涡轮机将会根据在满足噪声和安全要求的同时提供高功率输出的操作参数来操作。欧洲专利第2337952号描述了用于控制风电场中的风力涡轮机的噪声排放的系统和方法。这些方法包括测量风速和风向，并使用它们来生成风力涡轮机噪声排放模型，以根据涡轮机的地理位置、噪声排放点的地理位置和风力涡轮机的操作参数来预测噪声。控制风电场中的风力涡轮机的操作以防止预测的噪声超过预先确定的阈值。欧洲专利第2337952号中描述的方法可能非常适合于控制由风力涡轮机发出的一般噪声水平，但是可能不太适合于控制音调噪声水平。这是因为通常很难预测风力涡轮机何时会产生音调噪声，因为音调噪声可能来自一个或多个部件的共振。此外，排放模型的应用可能比期望的减少更多的风力发电厂的功率输出。公开号为WO2017/198271A1的国际专利申请描述了使用振动数据来识别涡轮机可能为其产生音调噪声的操作参数的技术。然后可以避免这样的操作区域。尽管这些技术适合于控制由风力涡轮机产生的音调噪声水平，但它们仍可能比期望的减少更多的风力发电厂的功率输出。
技术实现思路
本文所述的实施方式允许在限制功率输出的相关减少的同时降低由风力发电厂产生的音调噪声的可听水平。本专利技术在独立权利要求中定义，现在应对其进行参考。优选的特征在从属权利要求中详述。根据本专利技术的一方面，提供了一种控制由包括多个风力涡轮机的风力发电厂产生的音调噪声的可听水平的方法。该方法包括：将风力涡轮机识别为对在噪声接收点处可听见的音调噪声的水平做出贡献；以及调节除了识别出的风力涡轮机之外的风力涡轮机的一个或多个操作参数，以便降低在噪声接收点处可听见的由识别出的风力涡轮机产生的音调噪声的水平，由此降低在噪声接收点可听见的音调噪声的水平。专注于调节被识别为对音调噪声水平做出贡献的风力涡轮机的操作的音调噪声控制的方法通常限于使各个风力涡轮机降额定(de-rating)。这可能导致风力发电厂的功率输出相对大幅下降。然而，通过考虑到一个涡轮机可能对由另一个涡轮机产生的音调噪声的影响，或者至少考虑到在噪声接收点(诸如电厂附近人员)处可听见的该音调噪声的水平，在音调噪声控制方面提供了额外的灵活性，并且有可能在避免功率输出大幅下降的同时降低可听见的音调噪声水平。可以调节除了识别出的风力涡轮机之外的风力涡轮机的一个或多个操作参数，以便改变在识别出的风力涡轮机处的风廓线，例如在识别出的风力涡轮机处的风速和/或方向。对于给定的风廓线，风力涡轮机可以具有相对较大的操作区域，其在该操作区域中产生音调噪声，这意味着可能需要对其操作参数进行显著改变才能将其移出“关键”操作区域。这很可能与功率输出的显著下降相关联。然而，就风廓线而言，关键区域可能非常狭窄，因此改变由风力涡轮机经历的风廓线可以提供在不显著减少其功率输出的同时降低由风力涡轮机产生的音调噪声的水平的方式。由于由风力涡轮机经历的风廓线可能由于诸如挡风之类的影响而受到周围的风力涡轮机(特别是相邻涡轮机和/或上游风力涡轮机)的影响，因此对一个或多个周围的风力涡轮机的操作参数的改变可以在风力发电厂的功率输出没有显著下降的同时减少音调噪声。调节除了识别出的风力涡轮机之外的风力涡轮机的该一个或多个操作参数可以包括改变在识别出的风力涡轮机的上风处的风力涡轮机的RPM、功率输出和/或叶片桨距，以便增加在识别出的风力涡轮机处的风速。风力涡轮机在其经历相对较低的风速时可能倾向于产生音调噪声，这可能是由逆风方向上的涡轮机挡风引起的。调节一个或多个逆风方向上的涡轮机的操作参数以使得识别出的风力涡轮机看到“清澈的”风，可以降低由识别出的风力涡轮机产生的音调噪声水平，而不会显著减少风力发电厂的功率输出。可以调节除了识别出的风力涡轮机之外的风力涡轮机的该一个或多个操作参数，以便掩蔽由识别出的风力涡轮机产生的音调噪声。音调噪声的特征在于在其他情况下宽带噪声水平的分布中的不同频率。因此，可以通过提供额外噪声以掩蔽该不同频率来降低在噪声接收点处可听见的音调噪声的水平。尽管这可能增加在噪声接收点处的总体噪声水平，但是如果生成的噪声廓线掩蔽对发电厂附近人员而言更加讨厌的在不同频率处的噪声，则这是可以接受的。在一些实施方式中，可以对操作参数进行改变，以便掩蔽被识别为由识别出的风力涡轮机产生的特定音调。可以改变除了识别出的风力涡轮机之外的风力涡轮机的RPM、叶片桨距和/或功率输出，以便掩蔽由识别出的风力涡轮机产生的音调噪声。旋转更快和/或输出更多功率的风力涡轮机通常声音更大，因此在屏蔽噪声方面可能会更好。除了识别出的风力涡轮机之外的风力涡轮机可以是在识别出的风力涡轮机的顺风方向上的风力涡轮机和/或识别出的风力涡轮机的相邻风力涡轮机。在一些情况下，可能无法更改由已被识别为对音调噪声水平做出贡献的风力涡轮机经历的风廓线。例如，对于给定的风向，可能不存在或仅存在非常少量的识别出的风力涡轮机的上游风力涡轮机。在这种情况下，音调的屏蔽可能特别有用，并且顺风方向上的涡轮机(尤其是顺风方向上的相邻风力涡轮机)可以提供最佳屏蔽。该方法还可以包括调节识别出的风力涡轮机的一个或多个操作参数，以便降低由识别出的风力涡轮机产生的音调噪声的水平，由此降低在噪声接收点处可听见的音调噪声的水平。调节识别出的风力涡轮机的一个或多个操作参数可以包括改变识别出的风力涡轮机的RPM、叶片桨距和/或功率输出。尽管各实施方式考虑了其他风力涡轮机对在噪声接收点处可听见的由识别出的风力涡轮机产生的音调噪声的水平的影响，但是调节识别出的涡轮机的操作仍然是有益的。例如，可以使用识别出的风力涡轮机和上游风力涡轮机两者的相对较小的调节将涡轮机移出关键操作区域。另一方面，仅基于对识别出的风力涡轮机的操作参数的改变或者仅基于对上游涡轮机的改变来将识别出的风力涡轮机移出关键操作区域可能需要更显著的改变。根据任何在前权利要求的方法，还包括调节风力发电厂的风力涡轮机的一个或多个辅助设备(诸如冷却风扇本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种控制由包括多个风力涡轮机的风力发电厂产生的音调噪声的可听水平的方法，所述方法包括：/n-将风力涡轮机识别为对在噪声接收点可听见的音调噪声的水平做出贡献；和/n-调节除了识别出的风力涡轮机之外的风力涡轮机的一个或多个操作参数，以便减少在噪声接收点处可听见的由识别出的风力涡轮机产生的音调噪声的水平，由此降低在噪声接收点可听见的音调噪声的水平。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171229 DK PA2017710341.一种控制由包括多个风力涡轮机的风力发电厂产生的音调噪声的可听水平的方法，所述方法包括：
-将风力涡轮机识别为对在噪声接收点可听见的音调噪声的水平做出贡献；和
-调节除了识别出的风力涡轮机之外的风力涡轮机的一个或多个操作参数，以便减少在噪声接收点处可听见的由识别出的风力涡轮机产生的音调噪声的水平，由此降低在噪声接收点可听见的音调噪声的水平。


2.根据权利要求1所述的方法，其中，调节除了识别出的风力涡轮机之外的风力涡轮机的一个或多个操作参数，以便改变在识别出的风力涡轮机处的风廓线。


3.根据权利要求2所述的方法，其中，调节除了识别出的风力涡轮机之外的风力涡轮机的一个或多个操作参数，以便改变在识别出的风力涡轮机处的风速。


4.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，除了识别出的风力涡轮机之外的风力涡轮机是在识别出的风力涡轮机的逆风方向上的风力涡轮机和/或识别出的风力涡轮机的相邻风力涡轮机。


5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，调节除了识别出的风力涡轮机之外的风力涡轮机的所述一个或多个操作参数包括改变在识别出的风力涡轮机的逆风方向上的风力涡轮机的RPM、功率输出和/或叶片桨距，以便提高在识别出的风力涡轮机处的风速。


6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，调节除了识别出的风力涡轮机之外的风力涡轮机的一个或多个操作参数，以便掩蔽由识别出的风力涡轮机产生的音调噪声。


7.根据权利要求6所述的方法，其中，改变除了识别出的风力涡轮机之外的风力涡轮机的RPM、叶片桨距和/或功率输出，以便掩蔽由识别出的风力涡轮机产生的音调噪声。


8.根据权利要求6或权利要求7所述的方法，其中，除了识别出的风力涡轮机之外的风力涡轮机是在识别出的风力涡轮机的顺风方向上的风力涡轮机和/或识别出的风力涡轮机的相邻风力涡轮机。


9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，调节除了识别出的风力涡轮机之外的风力涡轮机的一个或多个操作参数包括改变除了识别出的风力涡轮机之外的风力涡轮机的R...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·古普塔，K·D·马德森，E·斯洛斯，
申请(专利权)人：维斯塔斯风力系统集团公司，
类型：发明
国别省市：丹麦;DK