用于操作风力涡轮的方法和风力涡轮技术

公开了一种用于操作风力涡轮(100

【技术实现步骤摘要】
用于操作风力涡轮的方法和风力涡轮


[0001]本主题总体上涉及具有带有若干部件的转子的风力涡轮以及特别地在寒冷(零下)气候条件下和/或在寒冷(零下)区域中操作风力涡轮。

技术介绍

[0002]风电被认为是目前可用的最清洁、最环保的能量源之一，并且风力涡轮在这方面得到了越来越多的关注。现代风力涡轮典型地包括塔架、发电机、齿轮箱、机舱和带有一个或多个转子叶片的转子。转子叶片使用已知的翼型件原理从风捕获动能，并且通过旋转能传递动能以转动轴，该轴将转子叶片联接到齿轮箱，或者如果不使用齿轮箱，则直接联接到发电机。发电机然后将机械能转换成电能，该电能可被部署到公用电网。
[0003]在转子叶片的表面上的冰层的发展可负面地影响相应的风力涡轮的性能，从而降低总体能量生产。此外，在旋转的转子叶片上存在的冰也可造成附加的负载和/或旋转不平衡，这随后可能需要减少功率生产和/或可导致风力涡轮的寿命的减少。
[0004]在过去，实现了若干应对措施，以便防止在转子叶片的表面上生成冰。例如，风力涡轮配备有热空气鼓风布置结构，该热空气鼓风布置结构产生引导到所述转子叶片的内部体积中的热空气流。这导致相应的转子叶片的整体加热，从而造成存在于转子叶片的外表面上的冰融化并随后从转子叶片脱落。备选地或附加地，包括碳加热垫的加热布置结构可应用于转子叶片的蒙皮。
[0005]然而，对应的叶片加热系统/除冰系统或部件的附加的、典型地变化的和/或大功率要求可能对风力涡轮的内部功率供应提出挑战，该内部功率源还供应对于(正常)操作所需的风力涡轮的其它部件，特别是分别供应风力涡轮的机舱和转子的相应部件。
[0006]因此，本公开提供了根据权利要求1所述的用于操作风力涡轮的方法、根据权利要求9所述的风力涡轮以及根据权利要求15所述的计算机程序产品或计算机可读存储介质。

技术实现思路

[0007]本专利技术的方面和优点将在下面的描述中部分地阐述，或者可从描述中显而易见，或者可通过本专利技术的实践获知。
[0008]在一个方面，本公开涉及一种用于操作风力涡轮的方法。该风力涡轮包括具有转子叶片的转子、与转子机械连接的功率转换系统、第一子系统、第二子系统以及可与第一子系统和第二子系统连接的内部电功率分配系统。在功率转换系统将输入动力功率转换成电输出功率的正常操作模式下，该方法包括：检测第一子系统的增加的(电)功率需求；以及如果第二子系统的(电)功率需求至少降低，则主动地增加流过内部电功率分配系统到第一子系统的电功率的量。
[0009]如果第二子系统能够以低于额定的功率操作(而不影响功率转换系统的期望电输出功率)，例如在空转模式或待机模式下，则这允许向第一子系统供应以来自/经由内部电功率分配系统可用的更大份额的电功率。
[0010]因此，内部电功率分配系统可设计用于较低的最大电输出，而不影响在(正常)操作期间子系统的能量供应。注意的是，由于所提出的控制方案，可能需要内部电功率分配系统的架构中的最多微小改变。
[0011]因此，可节省成本和材料，并且减少风力涡轮的生态足迹。
[0012]注意的是，如果内部电功率分配系统在机舱和转子之间延伸，则成本和材料的节省可能特别高。这是因为机舱和转子之间的(多个)所需滑环可尺寸设计得更小。
[0013]流过内部电功率分配系统到第一子系统的电功率的量可遵循时间进程。例如，电功率的量可首先斜升到第一水平(例如，斜升到最大水平)，此后至少基本上保持在第一水平某个时间段，直到它再次斜降到第二水平，例如零。然而，时间进程也可取决于第一子系统。
[0014]此外，流过内部电功率分配系统到第一子系统的电功率的量的时间进程可至少部分地是预定的和/或根据预先限定的参数化曲线(流过内部电功率分配系统的电功率的时间进程取决于(多个)参数，例如一个或多个预先限定的参数)。
[0015]备选地或附加地，流过内部电功率分配系统的电功率的量的时间进程也可取决于第一子系统的测量值和/或操作参数。
[0016]甚至此外，实际使用的(例如预定的)(多个)参数可另外用于预测(第一子系统的)即将到来的例如下一个时间段的功率可用性和/或功率需求，在该下一个时间段内，将再次增加流过内部电功率分配系统到第一子系统的电功率的量。因此，可实现对可用功率以及可满足能量的更好管理。
[0017]如本文中解释的方法步骤典型地由用于风力涡轮的控制系统或甚至风力涡轮的控制系统来执行。控制系统与功率转换系统、第一子系统和第二子系统通信地联接，并且典型地实现为控制器，例如相应的涡轮控制器。
[0018]注意的是，内部电功率分配系统特别地可与第一子系统和第二子系统连接，以向第一子系统和第二子系统供应以电功率。
[0019]更特别地，内部电功率分配系统能够可与功率转换系统连接，以接收待分配到第一子系统和第二子系统的电功率。在该实施例中，功率转换系统可被视为电功率源，并且第一子系统和第二子系统可分别被视为相应的电功率消费器和电负载。
[0020]根据实施例，将流过内部电功率分配系统的增加的量的电功率用于加热转子叶片中的至少一个转子叶片。
[0021]更特别地，第一子系统可构造成加热(多个)叶片翼型件和/或包括或被实现为用于(多个)叶片的加热系统。
[0022]例如，用于转子叶片(108)的加热系统可包括用于转子叶片中的每个转子叶片的相应的电加热布置结构，该电加热布置结构具有至少一个或多个加热条，诸如碳垫(充当加热电阻器)。每个加热布置结构可具有两个或甚至更多个部分。此外，相应的加热布置结构的加热条和/或部分可位于相应的转子叶片中和/或安装到相应的转子叶片。
[0023]此外，相应的加热布置结构的加热条和/或部分能够可与内部电功率分配系统单独地连接，例如经由相应的开关。因此，如果流过内部电功率分配系统分别到第一子系统和加热系统的电功率的量增加，则可向更多的加热条和/或部分提供以电功率。
[0024]备选地或附加地，加热系统可包括用于从内部加热转子叶片的(多个)热空气鼓风
机。
[0025]在将加热系统称为第一子系统的实施例中，仅在环境温度低于典型地为0℃的给定温度阈值的情况下和/或在环境温度在给定的环境空气湿度下以足够快(典型地为预定)的速率下降的情况下，才可执行增加流过内部电功率分配系统到第一子系统的电功率的量。
[0026]注意的是，叶片加热也可作为避免叶片结冰的预防措施来进行，例如，如果估计叶片结冰的风险高于例如50%、75%或更典型地90%的相应阈值。
[0027]备选地或附加地，增加流过内部电功率分配系统到第一子系统的电功率的量可根据转子叶片的结冰状况来进行。
[0028]特别地，可监测转子叶片的结冰状况，并且可在评估转子叶片的结冰状况之后并且典型地甚至根据通过评估转子叶片的结冰状况获得的结果(诸如所确定的或所估计的冰厚度和/或冰质量)来增加流过内部电功率分配系统到第一子系统的电功率的量。
[0029]与第一子系统相比，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于操作风力涡轮(100
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100d)的方法(1000,1001)，所述风力涡轮包括带有转子叶片(108)的转子(106)、与所述转子(106)机械连接的功率转换系统(118,210,234)、第一子系统(310)、第二子系统(320)以及能够与所述第一子系统(310)和所述第二子系统(320)连接的内部电功率分配系统(300
‑
301b,321,322)，在所述功率转换系统(118,210,234)将输入动力功率转换成电输出功率(P)的正常操作模式下操作(1100)所述风力涡轮(100
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100d)期间，所述方法(1000)包括：
●ꢀ
检测(1200)所述第一子系统(310)的增加的功率需求；以及
●ꢀ
如果所述第二子系统(320)的功率需求至少降低，则主动地增加(1300)流过所述内部电功率分配系统(300
‑
301b,321,322)到所述第一子系统(310)的电功率(Pint)的量(P1)。2.根据权利要求1所述的方法，其中，将流过所述内部电功率分配系统的所述电功率(Pint)的所述增加的量(P1)用于加热所述转子叶片(108)中的至少一个转子叶片，其中，所述第一子系统(310)包括用于所述转子叶片(108)的加热系统，其中，所述方法仅在环境温度低于给定温度阈值、典型地为0℃的情况下执行，其中，所述方法还包括监测所述转子叶片(108)的结冰状况，并且/或者其中，在评估所述转子叶片(108)的所述结冰状况之后，执行主动地增加(1300)流过所述内部电功率分配系统(300
‑
301b,321,322)到所述第一子系统(310)的电功率的量。3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，与所述第一子系统(310)相比，所述第二子系统(320)以更高的优先级进行操作，并且/或者其中，所述第二子系统(320)用于在所述正常操作模式下操作(1100)所述风力涡轮(100
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100d)期间对所述转子叶片中的至少一个转子叶片进行变桨。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，如果在所述正常操作模式下操作所述风力涡轮(100
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100d)期间所述第二子系统(320)的功率需求至少接近最低值，则增加流过所述内部电功率分配系统(300
‑
301b,321,322)到所述第一子系统(310)的电功率的量，并且/或者其中，将流过所述内部电功率分配系统(300
‑
301b,321,322)到所述第一子系统(310)的电功率的量增加到至少接近所述内部电功率分配系统(300
‑
301b,321,322)的最大功率输出的值。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其还包括以下至少一项：
●ꢀ
在主动地增加(1300)流过所述内部电功率分配系统(300
‑
301b,321,322)到所述第一子系统(310)的电功率的量之前，将所述第二子系统(320)设置(1250)成空转模式或待机模式；以及
●ꢀ
如果在所述正常操作模式下操作所述风力涡轮(100
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100d)期间将增加所述第二子系统(320)的功率需求，则主动地减少(1400)流过所述内部电功率分配系统(300
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301b,321,322)到所述第一子系统(310)的电功率的量。6.根据权利要求5所述的方法，在主动地减少(1400)流过所述内部电功率分配系统(300
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301b,321,322)到所述第一子系统(310)的电功率的量之后，所述方法还包括以下至少一项：
●ꢀ
主动地增加(1450)能够流过所述内部电功率分配系统(300
‑
301b,321,322)到所述第二子系统(310)的电功率的量；
●ꢀ
将所述第二子系统(...

【专利技术属性】
技术研发人员：P，
申请(专利权)人：通用电气可再生能源西班牙有限公司，
类型：发明
国别省市：