用于响应于电网扰动的风力涡轮机操作方法技术

描述了一种操作连接到公用电网（6）的风力涡轮机（1）的至少一个转子叶片（15）的至少一个可调适气流调节系统（13）的方法，该方法包括：接收关于电网扰动的信息（10）；当风力涡轮机（1）保持连接到公用电网（6）时，特别是在扰动持续期间，基于信息（10）来调适气流调节系统（13）。（13）。（13）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于响应于电网扰动的风力涡轮机操作方法


[0001]本专利技术涉及在电网扰动的情况下操作连接到公用电网的风力涡轮机的至少一个转子叶片的至少一个可调适气流调节系统的方法和装置。此外，本专利技术涉及包括该装置的风力涡轮机。

技术介绍

[0002]风力涡轮机可以与多个其他风力涡轮机连接到公用电网，例如经由公共连接点和风电场变压器。在正常操作期间，公用电网可具有名义电压和名义频率。例如，在公用电网的一个或多个部件中出现故障的情况下，电网可能经历扰动，诸如电网电压跌落，其甚至可能下降到零伏。
[0003]如今，用于风力发电集成的电网规范可要求风力涡轮机在电网故障期间保持连接，甚至当电网电压跌落到零时也是如此。此外，风力涡轮机可能还需要注入与电压跌落成比例的无功电流。特别是，风力涡轮机可能需要符合标准IEC 61400
‑
1，该标准定义了电网扰动、特别是电网跌落（DLC 2.1）的负载情况。
[0004]电网故障可以是在风力涡轮机操作期间检测到的电网跌落。电网跌落可导致风力涡轮机的输出功率迅速变为零。这还包括机械转矩被迅速从发电机移除，给予负载的阶跃式变化，从而在结构中引发高负载循环，并可驱动转子朝向超速。刚好在电网跌落之前的平衡点（涡轮机的操作点）可依赖于转子能够向电气系统传递机械转矩以平衡旋转速度。每当来自发电机的反转矩被突然移除时（例如在公用电网电压跌落的情况下），转矩过剩会影响转子的加速。这可涉及风力涡轮机部件损坏的危险情形和风险。
[0005]常规地，控制方法可已经使风力涡轮机叶片变桨，即改变风力涡轮机叶片的桨距角，以便降低转子加速超过旋转速度阈值的风险。其中，控制系统可花费一段时间来变桨以限制输入功率并停止加速。
[0006]一些电网规范还要求在电网返回到正常操作状态之后不久就恢复接近故障前的电力生产，在电网故障事件之后很少或不允许电力生产中的振荡。因此，来自发电机的机械转矩被快速地重新建立（即，意味着增加到故障前的值），并且控制系统现在必须使转子叶片变桨到来自转子的重新建立的转矩。
[0007]常规的，在电压跌落的情况下，至少一个转子叶片的桨距角可能已经改变。因此，可能已经满足电网故障穿越（GFRT）的要求。常规地，风力涡轮机叶片已经尽可能早地开始迎风变桨，以避免转子超速。所谓的变桨反冲（pitch kick）功能在被触发时会在正方向上引入桨距角的快速变化，即意味着增大桨距角。
[0008]然而，已经观察到，在电压跌落的情况下使叶片变桨并不是在所有情形下都提供可靠且安全的操作。此外，可能已经观察到变桨、特别是在大型涡轮机上变桨太慢而不能调整驱动转矩，从而导致转子速度的不期望的变化。当转矩重新建立时，变化既可以高于名义速度（超速是速度变化的严重示例），还可以低于名义速度。后者是成问题的，因为低于名义值的速度会降低涡轮机的电力生产能力。
[0009]此外，当发生大量电网扰动时，对转子叶片应用变桨可能会对变桨设备的寿命具有负面影响。此外，使转子叶片变桨可能不够快，不足以适当地确保避免转子超速。
[0010]因此，可能需要一种方法和相应的装置，用于在公用电网扰动、特别是公用电网电压跌落的情况下确保风力涡轮机的安全且可靠的操作。此外，可能需要一种用于操作风力涡轮机的方法和装置，其中在公用电网电压跌落的情况下可以改善响应时间。

技术实现思路

[0011]这种需要可以通过独立权利要求的主题来满足。从属权利要求指定了本专利技术的特定实施例。
[0012]根据本专利技术的一个实施例，提供了一种操作连接到公用电网的风力涡轮机的至少一个转子叶片的至少一个可调适气流调节系统（也称为附加装置，例如升力调节装置，例如包括相对于叶片的外部翼型在位置和/或取向上可改变的空气动力学活动表面）的方法，该方法包括：接收关于电网扰动的信息；当风力涡轮机保持连接到公用电网时，特别是在扰动持续期间，基于该信息调适气流调节系统，其中控制气流调节系统包括：相对于转子叶片的翼型部分移动气流调节系统的至少一个空气动力学活动表面的位置和/或取向。
[0013]该方法可以部分地在软件和/或硬件中实施。该方法可以例如由风力涡轮机控制器的软件模块（部分地）执行。可调适气流调节系统可包括一个或多个部件，这些部件布置在转子叶片的翼型部分处或接近转子叶片的翼型部分布置。气流调节系统可以例如包括扰流器，该扰流器可以特别地包括若干个段，这些段可以沿着转子叶片的纵向方向布置，例如在转子叶片翼型的吸力侧处。此外，替代地或附加地，气流调节系统可包括一个或多个襟翼，例如，襟翼接近转子叶片的后缘安装或安装在该后缘处。
[0014]气流调节系统在某种意义上是可调适的，因为气流调节系统的空气动力学性质、特别是结合转子叶片的翼型部分是可变的。例如，由于气流调节系统的特定适应性，当风冲击转子叶片时以及当转子叶片旋转时，转子叶片受到的升力或推力可能是可变的。因此，气流调节系统可以设置在一个或多个不同的状态。例如，当气流调节系统包括多个段时，那些单独的段可被单独控制成处于关闭状态或开启状态，包括例如改变至少一个活动表面部分相对于转子叶片翼型的位置和/或取向。在其它实施例中，调适可以是连续的方式，在于至少一个活动表面部分可以相对于转子叶片翼型连续地改变取向和/或位置。气流调节系统也可以称为活动附加装置。
[0015]为了调适气流调节系统，意味着将其设置为不同的状态，例如可以利用气动系统。在一个实施例中，气流调节系统可包括扰流器，该扰流器可放置在转子叶片的吸力侧处。气流调节系统还可以包括一个或多个涡流发生器，例如如从前缘看放置在扰流器后面的流线中的涡流发生器。该一个扰流器或多个扰流器可以使用放置在活动表面（例如襟翼）下的压力软管来激活，当空气充气被推入软管中时，压力软管可以使活动表面上升到叶片表面以上。当该一个扰流器或多个扰流器被激活时，例如向上倾斜以从转子叶片翼型突出时，可通过在遍及转子叶片的气流上引发至少局部失速来实现叶片负载（以及空气动力学升力）的快速减小。
[0016]通过调适气流调节系统（例如将其设置在一个或多个不同状态），转子叶片翼型和经调适的气流调节系统的组合的升力可以改变。进而，当升力减小时，风施加在转子叶片上
的空气动力学转矩也减小。因此，转子的加速度也减小，特别是可以减小例如电网扰动之前存在的转矩的10%到70%。
[0017]控制气流调节系统可以例如包括向气动系统发送适当的控制信号，该气动系统在接收到信号时可以生成气动压力，以便对例如软管进行充气（或放气），该软管在充气或放气时移动活动表面部分（例如在扰流器的情况下）。当气流调节系统包括若干段时，不同的单独的控制信号可以供应给气流调节系统的各个段。例如，不同的段可以用不同的方式控制。可以打开一个或多个段（包括向外倾斜相应的活动表面），并且可以关闭一个或多个其它的段。该控制可以使得由于空气动力学或由于气流产生的升力减小。
[0018]接收信息可以包括从公用电网运营商接收信息，和/或从公用电网运营商或从测量系统接收关于电网电性质的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种操作连接到公用电网（6）的风力涡轮机（1）的至少一个转子叶片（15）的至少一个可调适气流调节系统（13）的方法，所述方法包括：接收关于电网扰动的信息（10）；当所述风力涡轮机（1）保持连接到所述公用电网（6）时，特别是在扰动持续期间，基于所述信息（10）调适所述气流调节系统（13），其中，控制所述气流调节系统（13）包括：相对于所述转子叶片的翼型部分移动所述气流调节系统的至少一个空气动力学活动表面的位置和/或取向。2.根据前一权利要求所述的方法，其中，所述电网扰动包括电网电压的电网电压跌落，所述电网电压跌落特别是在0.1秒和10秒之间的持续时间内特别是将所述电网电压降低到名义电网电压的0 %和50 %之间，其中，仅在所述电网电压跌落大于阈值时，才执行调适所述气流调节系统（13）。3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，由于所述气流调节系统（13）的调适，所述电网电压跌落越大，所述转子叶片（15）的空气动力学升力和/或空气动力学转矩降低得越多。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，调适所述气流调节系统（13）包括降低所述转子叶片（15）的空气动力学升力和/或作用在安装有转子叶片（15）的转子（7）上的空气动力学转矩，在扰动之前，特别是在0.1秒和3秒之间的时间跨度内，特别是在0.5秒和2秒之间，特别是相应地降低10%和70%之间的升力或转矩。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，调适所述气流调节系统（13）包括调整设置，所述设置取决于以下至少一项：风力涡轮机的至少一个操作参数（l）；至少一个外部条件；所述电网扰动的至少一个性质，所述外部条件特别包括以下至少一项：风速，风湍流，所述操作参数特别以下至少一项：转子叶片的桨距角；转子的旋转速度；功率输出。6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，调适所述气流调节系统（13）还基于所述风力涡轮机的操作点，其中，在所述气流调节系统的设置变化对所述转子叶片（15）的升力具有更多影响的第一操作点处，所述气流调节系统（13）的设置变化程度小于设置变化对所述转子叶片（15）的升力具有较小影响的第二操作点。7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，至少在部分扰动持续时间内，还包括：保持所述转子叶片（15）的桨距角（α）至少基本不变；或者
所述方法还包括，在扰动持续时间内：基于所述信息...

【专利技术属性】
技术研发人员：T，
申请(专利权)人：西门子歌美飒可再生能源公司，
类型：发明
国别省市：