用于使用改进的功率曲线来操作风力涡轮的系统和方法技术方案

本发明专利技术涉及用于使用改进的功率曲线来操作风力涡轮的系统和方法。公开了一种风力涡轮控制系统。风力涡轮控制系统包括：风力涡轮；至少一个传感器，其配置成检测与风力涡轮相关联的至少一个环境状况；以及风力涡轮控制器，其通信地联接到风力涡轮和至少一个传感器。风力涡轮控制器包括与至少一个存储器装置通信的至少一个处理器。至少一个处理器配置成：检索与风力涡轮相关联的至少一个风状况变量；检索功率曲线，通过针对多个风速值中的各个计算功率值来基于至少一个风状况变量生成功率曲线；从至少一个传感器接收传感器数据；以及基于所接收的传感器数据而使用所生成的功率曲线控制风力涡轮。

【技术实现步骤摘要】
用于使用改进的功率曲线来操作风力涡轮的系统和方法
本专利技术的领域大体上涉及风力涡轮控制系统，并且更特别地涉及用于使用改进的功率曲线来操作风力涡轮的系统和方法。
技术介绍
大部分已知的风力涡轮包括具有多个叶片的转子。转子有时联接到定位于基座(例如，管状塔架)的顶部上的壳体或机舱。至少一些已知的公用级风力涡轮(即，设计成向公用电网提供电功率的风力涡轮)具有转子叶片，转子叶片具有预确定的形状和尺寸。转子叶片使动力风能变换成叶片气动力，叶片气动力引起机械旋转转矩，以驱动一个或多个发电机，发电机随后生成电功率。风力涡轮暴露于风流入量的大的变化，风流入量的大的变化在风力涡轮结构(特别地，风力涡轮转子和轴)上施加变化的负荷。一些已知的风力涡轮包括用以远程地检测风的特性(诸如，方向和速度)的传感器组件。检测到的风特性可用于控制风力涡轮的机械负荷。例如，风力涡轮可基于检测到的风速而被控制成在特定输出功率下操作。输出功率大体上使用功率曲线来选择。至少一些已知的功率曲线在高于某个阈值风速的位置大体上平坦。即，当风力涡轮处的当前风速高于阈值水平时，所选择的输出功率相对于风速而恒定。在至少一些情况下，以此方式控制风力涡轮导致次优的年发电量(AEP)、风力涡轮寿命和/或风力涡轮的其它操作特性。用于风力涡轮的改进的控制系统因此是合乎期望的。
技术实现思路
在一个方面，公开了一种风力涡轮控制系统。风力涡轮控制系统包括：风力涡轮；至少一个传感器，其配置成检测与风力涡轮相关联的至少一个环境状况；以及风力涡轮控制器，其通信地联接到风力涡轮和至少一个传感器。风力涡轮控制器包括与至少一个存储器装置通信的至少一个处理器。至少一个处理器配置成：检索与风力涡轮相关联的至少一个风状况变量；检索功率曲线，通过针对多个风速值中的各个计算功率值来基于至少一个风状况变量生成功率曲线；从至少一个传感器接收传感器数据；以及基于所接收的传感器数据而使用所生成的功率曲线控制风力涡轮。在另一方面，公开了一种风力涡轮控制器。风力涡轮控制器通信地联接到风力涡轮和配置成至少检测与风力涡轮相关联的环境状况的至少一个传感器。风力涡轮控制器包括与至少一个存储器装置通信的至少一个处理器。至少一个处理器配置成：检索与风力涡轮相关联的至少一个风状况变量；检索功率曲线，通过针对多个风速值中的各个计算功率值来基于至少一个风状况变量生成功率曲线；从至少一个传感器接收传感器数据；以及基于所接收的传感器数据而使用所生成的功率曲线控制风力涡轮。在另一方面，公开了一种用于使用风力涡轮控制器来控制风力涡轮的方法。风力涡轮控制器通信地联接到风力涡轮和配置成至少检测与风力涡轮相关联的环境状况的至少一个传感器。风力涡轮控制器包括与至少一个存储器装置通信的至少一个处理器。方法包括：由风力涡轮控制器检索与风力涡轮相关联的至少一个风状况变量；由风力涡轮控制器检索功率曲线，通过针对多个风速值中的各个计算功率值来基于至少一个风状况变量生成功率曲线；由风力涡轮控制器从至少一个传感器接收传感器数据；以及由风力涡轮控制器基于所接收的传感器数据而使用所生成的功率曲线控制风力涡轮。技术方案1.一种风力涡轮控制系统，其包括：风力涡轮；至少一个传感器，其配置成检测与所述风力涡轮相关联的至少一个环境状况；以及风力涡轮控制器，其通信地联接到所述风力涡轮和所述至少一个传感器，所述风力涡轮控制器包括与至少一个存储器装置通信的至少一个处理器，所述至少一个处理器配置成：检索与所述风力涡轮相关联的至少一个风状况变量；检索功率曲线，通过针对多个风速值中的各个计算功率值来基于所述至少一个风状况变量生成所述功率曲线；从所述至少一个传感器接收传感器数据；以及基于所接收的所述传感器数据而使用所生成的所述功率曲线控制所述风力涡轮。技术方案2.根据技术方案1所述的风力涡轮控制系统，其特征在于，所述至少一个处理器进一步配置成生成所述功率曲线。技术方案3.根据技术方案2所述的风力涡轮控制系统，其特征在于，为了生成所述功率曲线，所述至少一个处理器配置成：生成增大所述风力涡轮的年发电量(AEP)的计算问题；以及计算针对所述计算问题的一个或多个解。技术方案4.根据技术方案3所述的风力涡轮控制系统，其特征在于，所述计算问题是混合整数线性规划(MILP)问题。技术方案5.根据技术方案3所述的风力涡轮控制系统，其特征在于，为了生成所述计算问题，所述至少一个处理器配置成基于限定在操作期间的所述风力涡轮的特性的一个或多个操作变量而生成所述计算问题。技术方案6.根据技术方案5所述的风力涡轮控制系统，其特征在于，所述操作变量包括所述风力涡轮的疲劳负荷、极端负荷以及齿轮箱负荷中的至少一个。技术方案7.根据技术方案5所述的风力涡轮控制系统，其特征在于，为了生成所述计算问题，所述至少一个处理器进一步配置成基于限定所述风力涡轮处的具体的环境状况的一个或多个风状况组合而计算所述一个或多个操作变量。技术方案8.根据技术方案7所述的风力涡轮控制系统，其特征在于，为了计算所述一个或多个操作变量，所述至少一个处理器配置成：使所述至少一个风状况变量离散化成具体的风状况值；以及基于所述具体的风状况值而标识所述一个或多个风状况组合。技术方案9.根据技术方案8所述的风力涡轮控制系统，其特征在于，为了生成所述计算问题，所述至少一个处理器进一步配置成进一步基于所述风状况变量的概率分布而生成所述计算问题。技术方案10.一种风力涡轮控制器，其通信地联接到风力涡轮和配置成检测与所述风力涡轮相关联的至少一个环境状况的至少一个传感器，所述风力涡轮控制器包括与至少一个存储器装置通信的至少一个处理器，所述至少一个处理器配置成：检索与所述风力涡轮相关联的至少一个风状况变量；检索功率曲线，通过针对多个风速值中的各个计算功率值来基于所述至少一个风状况变量生成所述功率曲线；从所述至少一个传感器接收传感器数据；以及基于所接收的所述传感器数据而使用所生成的所述功率曲线控制所述风力涡轮。技术方案11.根据技术方案10所述的风力涡轮控制器，其特征在于，所述至少一个处理器进一步配置成生成所述功率曲线。技术方案12.根据技术方案11所述的风力涡轮控制器，其特征在于，为了生成所述功率曲线，所述至少一个处理器配置成：生成增大所述风力涡轮的年发电量(AEP)的计算问题；以及计算针对所述计算问题的一个或多个解。技术方案13.根据技术方案13所述的风力涡轮控制器，其特征在于，所述计算问题是混合整数线性规划(MILP)问题。技术方案14.根据技术方案12所述的风力涡轮控制器，其特征在于，为了生成所述计算问题，所述至少一个处理器配置成基于限定在操作期间的所述风力涡轮的特性的一个或多个操作变量而生成所述计算问题。技术方案15.根据技术方案14所述的风力涡轮控制器，其特征在于，所述操作变量包括所述风力涡轮的疲劳负荷、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种风力涡轮控制系统，其包括：/n风力涡轮；/n至少一个传感器，其配置成检测与所述风力涡轮相关联的至少一个环境状况；以及/n风力涡轮控制器，其通信地联接到所述风力涡轮和所述至少一个传感器，所述风力涡轮控制器包括与至少一个存储器装置通信的至少一个处理器，所述至少一个处理器配置成：/n检索与所述风力涡轮相关联的至少一个风状况变量；/n检索功率曲线，通过针对多个风速值中的各个计算功率值来基于所述至少一个风状况变量生成所述功率曲线；/n从所述至少一个传感器接收传感器数据；以及/n基于所接收的所述传感器数据而使用所生成的所述功率曲线控制所述风力涡轮。/n

【技术特征摘要】
20200116 US 16/7444981.一种风力涡轮控制系统，其包括：
风力涡轮；
至少一个传感器，其配置成检测与所述风力涡轮相关联的至少一个环境状况；以及
风力涡轮控制器，其通信地联接到所述风力涡轮和所述至少一个传感器，所述风力涡轮控制器包括与至少一个存储器装置通信的至少一个处理器，所述至少一个处理器配置成：
检索与所述风力涡轮相关联的至少一个风状况变量；
检索功率曲线，通过针对多个风速值中的各个计算功率值来基于所述至少一个风状况变量生成所述功率曲线；
从所述至少一个传感器接收传感器数据；以及
基于所接收的所述传感器数据而使用所生成的所述功率曲线控制所述风力涡轮。


2.根据权利要求1所述的风力涡轮控制系统，其特征在于，所述至少一个处理器进一步配置成生成所述功率曲线。


3.根据权利要求2所述的风力涡轮控制系统，其特征在于，为了生成所述功率曲线，所述至少一个处理器配置成：
生成增大所述风力涡轮的年发电量(AEP)的计算问题；以及
计算针对所述计算问题的一个或多个解。


4.根据权利要求3所述的风力涡轮控制系统，其特征在于，所述计算问题是混合整数线性规划(MILP)问题。


5.根据权利要求3所述的风力涡轮控制系统，其特征在于，为了生成所述计算问题，所述至少一个处理器配置成基于限定在操作期间的所述风力涡轮的特性的一个或多个操作变量而生成所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：王斯昀，L·C·卡默，D·阿罗拉，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国;US