[發明專利]用于從風力渦輪機獲取慣性能的方法和系統

有效

• 申請號: 201010272812.3
• 申請日: 2010-08-27
• 公開（公告）號: CN102003339A
• 公開（公告）日: 2011-04-06
• 發明（設計）人: H·肖爾特-瓦辛克
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: F03D7/04
• 分類號: F03D7/04
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 朱鐵宏;譚祐祥

技術領域

本文所公開的主題主要涉及風力渦輪機的操作，并且更具體地涉及在解除風力渦輪機削減(curtailment)之后從風力渦輪機獲取慣性能。

背景技術

風力渦輪機利用風能發電。風力渦輪機通常包括具有多個葉片的轉子，這些葉片將風能轉變成傳動軸的旋轉運動，旋轉運動繼而用來驅動發電機轉子來發電(產生電功率)。多個風力渦輪機可組合在一起，有時稱為″風電場(風力田)″。

為了緩解與渦輪機負載、對電網的電力輸送和/或一些計劃情況(例如，計劃的維護活動)相關的問題，可能需要減少風電場內的一些或所有渦輪機的功率輸出，這也稱為″風力渦輪機削減″。在風力渦輪機削減期間，由渦輪機所產生的功率水平受到控制(即，降低至削減水平)。通常，在風力渦輪機削減期間，轉子葉片的槳距角經調整以減慢轉子的旋轉，這降低了通過風力渦輪機的功率輸出。例如，在風力渦輪機削減期間，風力渦輪機可構造成用以輸送由風力渦輪機所能產生的最高水平的電功率的百分之四十(40％)。在風力渦輪機削減期間，風速可使得將有可能產生由風力渦輪機所能夠產生的最高水平的電功率，但出于其它原因而減少所產生的功率。換言之，有意地不俘獲存在于風中的空氣動力能，且因此使其浪費。

發明內容

一方面，提供了一種用于在削減操作期間操作風力渦輪機的系統。該風力渦輪機包括發電機和具有至少一個轉子葉片的風力渦輪機轉子。風力渦輪機還包括傳動系，該傳動系包括聯接到風力渦輪機轉子上且構造成用以驅動發電機的至少一個軸。該系統包括構造成用以在風力渦輪機的削減操作期間將風力渦輪機轉子的旋轉速度增大超過最佳額定速度的控制系統，以及構造成用以在解除削減操作時獲取存儲在傳動系中的慣性能的獲取裝置。

另一方面，提供了一種用于在風力渦輪機的削減期間操作風力渦輪機的方法。該風力渦輪機包括發電機和具有至少一個轉子葉片的轉子。風力渦輪機還包括傳動系，該傳動系包括聯接到轉子上且構造成用以驅動發電機的至少一個軸。該方法包括將控制系統可操作地聯接到風力渦輪機上，該控制系統構造成用以調整風力渦輪機的操作，以有助于在風力渦輪機的削減期間增大轉子的旋轉速度。該方法還包括將獲取裝置可操作地聯接到發電機上，該獲取裝置構造成用以在解除削減時獲取存儲在傳動系中的慣性能。

又一方面，提供了一種風力渦輪機。該風力渦輪機包括具有至少一個轉子葉片的轉子，以及經由至少一個轉子軸可操作地聯接到轉子上的發電機。該風力渦輪機還包括可操作地聯接到轉子和發電機上的控制系統。控制系統構造成用以調整風力渦輪機的操作，以有助于在風力渦輪機的削減期間將轉子速度增大超過最佳額定速度。該風力渦輪機還包括可操作地聯接到發電機和控制系統上的變頻器。變頻器構造成用以在解除削減時增大發電機上的轉矩需求。

附圖說明

圖1為示例性風力渦輪機的透視圖。

圖2為圖1中所示的風力渦輪機的一部分的局部剖面透視圖。

圖3為用于從風力渦輪機獲取慣性能的示例性方法的流程圖。

圖4為隨著時間的推移所產生的示例性轉子速度和對應功率的示圖。

圖5為示出一定時間周期內的發電機速度變化的示圖。

圖6為示出也在圖5中示出的時間周期內的發電機輸出功率變化的示圖。

圖7為示出圖5中所示的時間周期內的發電機輸出能量水平變化的示圖。

零件清單

10風力渦輪機

12本體

14轉子

16旋轉軸線

18塔架

20基座

22槳轂

24葉片

26發電機

28主轉子軸

30轉子軸

30高速軸

32齒輪箱

34控制面板

36控制系統

38葉片槳距驅動裝置

40傳動系

42主機架

44變頻器

46盤式制動器

48偏航系統

50旋轉軸線

60流程圖

70監測風力渦輪機操作

72啟動風力渦輪機削減

74在風力渦輪機削減期間促進轉子速度增大

76解除風力渦輪機削減

78在解除削減時獲取存儲在傳動系中的慣性能

80示圖

82轉子速度

84產生的功率

90削減水平

92第一時間

94時間

96時間

98產生的功率

100陰影區域

102陰影區域