【技术实现步骤摘要】
本公开内容涉及用于操作降额风力涡轮的方法，且特别地涉及用于斜升风力涡轮的功率输出的方法。本公开内容进一步涉及配置成在功率斜升期间控制风力涡轮的控制器。本公开内容进一步涉及配置成用于此类操作方法的风力涡轮。
技术介绍
1、现代的风力涡轮通常用来向电网中供应电力。该类的风力涡轮大体上包括塔架和布置在塔架上的转子。转子(其典型地包括毂和多个叶片)设定成在风对叶片的影响下进行旋转。所述旋转生成转矩，该转矩通常通过转子轴(直接地(“直接驱动”或“无齿轮”)或者通过使用齿轮箱)传送到发电机。这样，发电机产生可向电网供应的电力。
2、风力涡轮的毂可以可旋转地联接到机舱的前部。风力涡轮的毂可连接到转子轴，且转子轴然后可使用布置在机舱内侧的框架中的一个或多个转子轴轴承来可旋转地安装于机舱中。机舱是布置在风力涡轮塔架的顶部上的壳体，其可容纳和保护齿轮箱(如果存在)和发电机(如果不放置在机舱外侧)以及(取决于风力涡轮)另外的构件，诸如功率转换器，以及辅助系统。
3、为了维持电网的稳定性，由风力涡轮的电功率产出和连接到电网的负载的电功率消耗必须保持平衡。如果存在不平衡，网的频率可能偏离它的规定的标称值。例如，如果功率需求高于功率产出，电网的频率可能降低。以及如果功率产出高于功率的需求，电网的频率可能增加。标称的网频率的典型值在美国是60赫兹(hz)，且在欧洲是50hz。大体上允许网频率在预先限定的频带内非常少地偏离标称频率。如果检测到不平衡(例如频率不平衡)，风力涡轮可引发调节程序来恢复网的稳定性。特别地，可要求风场或单独的风力
4、当前，风场基于特定风力涡轮的功率斜变速率来操作。每个单独的涡轮可具有功率斜升速率和功率斜降速率。例如，如果功率需求降低，功率输出可从一个水平斜降到更低的水平。那就是说，减小由一个或多个风力涡轮生成的功率(例如基于斜降要求)，使得维持电网的稳定性。同样，如果功率需求增加，功率输出可从一个水平斜升到更高的水平。增加由一个或多个风力涡轮生成的功率(例如基于斜升信号)，以用于维持电网的稳定性。
5、网规范越来越多地需要风力涡轮能够快速地斜升功率。例如，网规范可能需要从降额功率水平(其可能低至例如额定功率的10％)的快速功率斜升。这可能在风力涡轮的设计和操作上产生若干挑战。特别地，控制风力涡轮操作以使得在不同的设想的网和风情景中斜升可足够快速地发生是具有挑战性的。
6、本公开内容旨在提供在斜升风力涡轮功率产出上的改进。
技术实现思路
1、在本公开内容的方面，提供一种用于操作风力涡轮的方法。方法包括使电功率输出从初始功率值以第一功率斜变速率增加。当达到中间功率值时，方法还包括以不同于第一功率斜变速率的第二功率斜变速率将电功率输出增加到目标功率值。中间功率值是初始功率值与预定功率差之和。
2、根据该方面，输出某一功率的降额风力涡轮以第一功率斜变速率斜升，直至达到中间功率值，且然后以第二不同的功率斜变速率斜升，直至达到目标功率值。使用两个不同的功率斜变速率和在中间功率值(其是初始功率值与预定功率差之和)处从第一功率斜变速率切换到第二功率斜变速率可允许在期望的或要求的时间段内实现目标功率值。
3、在现有技术的方法中，大体上遵循单个功率斜升速率。然而，专利技术人发现，直至额定(理论上可用)功率的单个功率斜升速率可能在至少一些网或风情景中在风力涡轮转子的旋转速度上或在风力涡轮转子叶片的桨距角控制上造成问题。此外，预定功率差的使用可帮助避免或至少减小风力涡轮上不期望的负载。另外，因为避免在功率斜升时测量(例如用风力涡轮传感器)和计算，预定功率差的使用可增加功率斜升的效率。
4、在该公开内容各处，功率斜变速率可理解为功率产出上的改变的速率，即，风力涡轮在某些操作状况下可提供的功率输出的一阶时间导数。在一些示例中，功率斜变速率可按千瓦/秒来表达。
5、在该公开内容各处，预定功率差可指表示初始功率值(在初始功率值处，功率斜升开始)与中间功率值(在中间功率值处，功率斜变速率改变)之间的功率差的功率值。功率差是提前(例如紧接在开始斜升功率之前)确定的。因此，提前已知中间功率值，且不需要在斜升功率期间执行测量和/或计算。
6、在本公开内容的另外的方面，提供一种用于使风力涡轮操作从降额操作转变的方法。方法包括通过将功率差加到降额的当前生成的功率来确定中间功率值，该功率差是预先限定的百分比与可用功率值的乘积。方法还包括以第一预先限定的斜变速率增加功率生成，直至达到中间功率值。方法还包括以第二预先限定的斜变速率增加功率生成，直至达到可用功率值。
7、预先限定的百分比可指储存在存储器(例如，风力涡轮控制器的存储器)中的百分比的固定单个值。此类预先限定的百分比可在风力涡轮操作之前(例如在调试阶段期间)确定或编程。或者它可例如通过软件上传来确定和再编程。当它的转子在高到足以产生功率的速度下旋转、电网可用且风力涡轮的发电机产生转移(transfer)到电网中的电功率时，风力涡轮被理解为在正常操作中。在一些示例中，百分比的值可在风力涡轮安装于风力涡轮地点之前预先限定。百分比的值可备选地在风力涡轮调试期间预先限定。因为百分比是预先限定的，关于该百分比，仅有一个值。查找表或函数(其可导致关于百分比的不同值)未使用。
8、在本公开内容的还另外的方面，提供一种控制器。控制器包括通信模块、处理器和存储器。存储器包括指令，其在由处理器执行时造成处理器执行本文中公开的示例中的任何示例的方法。在一些示例中，控制器可为风力涡轮控制器。
9、在本公开内容的还另外的方面，提供一种风力涡轮。风力涡轮包括风力涡轮转子、发电机和控制器，该风力涡轮转子包括多个叶片，该控制器配置成执行本文中公开的方法中的任何方法。
10、技术方案1.一种用于操作风力涡轮的方法，所述方法包括：
11、使电功率输出从初始功率值以第一功率斜变速率增加；
12、当达到中间功率值时，以不同于所述第一功率斜变速率的第二功率斜变速率将所述电功率输出增加到目标功率值；以及
13、其中，所述中间功率值是所述初始功率值与预定功率差之和。
14、技术方案2.根据技术方案1所述的方法，其中，所述预定功率差是预先限定的百分比与所述目标功率值的乘积。
15、技术方案3.根据技术方案1或技术方案2所述的方法，其中，所述第一功率斜变速率和所述第二功率斜变速率中的至少一者是预先限定的功率斜变速率。
16、技术方案4.根据前述技术方案中任一个所述的方法，其中，所述第二功率斜变速率低于所述第一功率斜变速率。
17、技术方案5.根据技术方案2-4中任一个所述的方法，其中，所述预先限定的百分比在30％与70％之间，特别地在40％与60％之间，且更特别地约50％。
18、技术方案6.根据前述技术方本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于操作风力涡轮(10)的方法(100)，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述预定功率差(71)是预先限定的百分比(73)与所述目标功率值(59)的乘积。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其中，所述第一功率斜变速率(63)和所述第二功率斜变速率(67)中的至少一者是预先限定的功率斜变速率。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述第二功率斜变速率(67)低于所述第一功率斜变速率(63)。
5.根据权利要求2-4中任一项所述的方法，其中，所述预先限定的百分比(73)在30％与70％之间，特别地在40％与60％之间，且更特别地约50％。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在使电功率输出从所述初始功率值(61)增加到所述目标功率值(59)时，功率输出限度确定为盛行的风力涡轮转子速度值与最大转矩值的乘积。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在使电功率输出从所述初始功率值(61)增加到所述目标功率值(59)时，用于功率的一个或多个控制器增益和/或用
8.根据权利要求7所述的方法，其中，用于功率和发电机转矩的第一组的控制器增益提供用于以所述第一功率斜变速率(63)斜升功率，且第二不同组的控制器增益提供用于以所述第二功率斜变速率(67)斜升功率。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，还包括在使电功率输出从所述初始功率值(61)增加到所述目标功率值(59)时避免执行振荡阻尼动作。
10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在使所述电功率输出从所述初始功率值(61)增加之前，保持转子速度设定点(81)处于或高于最小转子速度阈值。
...【技术特征摘要】
1.一种用于操作风力涡轮(10)的方法(100)，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述预定功率差(71)是预先限定的百分比(73)与所述目标功率值(59)的乘积。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其中，所述第一功率斜变速率(63)和所述第二功率斜变速率(67)中的至少一者是预先限定的功率斜变速率。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述第二功率斜变速率(67)低于所述第一功率斜变速率(63)。
5.根据权利要求2-4中任一项所述的方法，其中，所述预先限定的百分比(73)在30％与70％之间，特别地在40％与60％之间，且更特别地约50％。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在使电功率输出从所述初始功率值(61)增加到所述目标功率值(59)时，功率输出限度确定为盛行的风力涡轮转...
【专利技术属性】
技术研发人员：C·舒尔滕，N·阿南德，M·蒙罗斯加里戈萨，M·洛佩斯冈萨雷斯，
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：
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