[發明專利]寒冷天氣環境中降低風力渦輪機載荷的系統、裝置和方法

有效

• 申請號: 201110051523.5
• 申請日: 2011-03-04
• 公開（公告）號: CN102192086A
• 公開（公告）日: 2011-09-21
• 發明（設計）人: T.霍夫曼恩;J.奎恩特
• 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: 嚴志軍;譚祐祥

技術領域

本文描述的主題大體涉及運行風力渦輪機，并且更具體而言，涉及在寒冷天氣環境中減小風力渦輪機上的結構載荷。

背景技術

風力渦輪機站點包括一個或多個風力渦輪機，該一個或多個風力渦輪機利用風能來產生或生產電功率。已知的風力渦輪機包括控制系統，以用于以安全和高效的方式來運行風力渦輪機。諸如運行閾值的控制參數用來限定風力渦輪機的行為。例如，如果當前風速超過最大風速閾值，則風力渦輪機的控制器可停用風力渦輪機。

停用風力渦輪機消除了來自風力渦輪機的所有功率生產量，直到風力渦輪機重新啟用為止。風場的高效運行需要最大程度地提高風力渦輪機在安全條件下運行的時間量，同時避免在可能有害的條件(例如極端風速)下運行風力渦輪機，可能有害的條件可引起危險的結構載荷。但是，由于影響結構載荷的因素(例如環境空氣密度)在溫暖的運行環境和寒冷的運行環境之間的變化的原因，可能難以限定適于所有運行條件的單個運行閾值。

發明內容

在一方面，提供了一種用于控制風力渦輪機的運行的系統。該系統包括氣象傳感器和風力渦輪機控制器。氣象傳感器配置成以便傳遞指示氣象條件的氣象條件信號。風力渦輪機控制器配置成以便確定計算運行閾值，其至少部分地基于連續函數和氣象條件。風力渦輪機控制器還配置成以便至少部分地基于計算運行閾值來控制風力渦輪機的運行。

在另一方面，提供了一種用于控制風力渦輪機的運行的裝置。該裝置包括配置成以便存儲表示氣象條件的至少一個氣象參數的存儲器區域。該裝置還包括處理器，該處理器聯接到存儲器區域上，并且編程成以便至少部分地通過對氣象參數應用連續函數來計算運行閾值。該裝置進一步包括風力渦輪機控制接口，該風力渦輪機控制接口配置成以便至少部分地基于計算運行閾值來控制風力渦輪機的運行。

在又一方面，提供了一種用于控制風力渦輪機的方法。該方法包括從第一傳感器接收指示氣象條件的氣象條件信號。處理器至少部分地通過對氣象條件應用連續函數來計算運行閾值。基于接收自第二傳感器的風力渦輪機條件信號所指示的風力渦輪機條件來產生運行參數。風力渦輪機條件表示風力渦輪機上的結構載荷。當運行參數超過計算運行閾值時，調節風力渦輪機的運行。

附圖說明

圖1是示例性風力渦輪機的透視圖。

圖2是顯示了示例性風力渦輪機控制器的簡圖。

圖3是描繪了用于基于環境空氣溫度來確定最大運行風速的示例性連續函數的曲線圖。

圖4是顯示了用于運行圖1所示的一個或多個風力渦輪機的示例性系統的簡圖。

圖5是用于控制圖1所示的風力渦輪機的示例性方法的流程圖。

部件列表

100風力渦輪機

102機艙

104塔架

106轉子

108轉子葉片

110旋轉輪轂

120風力渦輪機控制裝置

125傳感器

205風力渦輪機控制器

210存儲器區域

215處理器

220風力渦輪機控制接口

225傳感器接口

230通訊接口

300曲線圖

305第一線條

310第二線條

400系統

405風力渦輪機站點

410站點控制器

415通訊接口

420第一風力渦輪機控制器

425第一風力渦輪機

430第二風力渦輪機控制器

435第二風力渦輪機

440存儲器區域

445處理器

450傳感器接口

500方法

505接收第一氣象條件信號

510使用第一連續函數來計算第一運行閾值

515使用第二連續函數來計算第二運行閾值

520基于表示結構載荷的風力渦輪機條件來產生運行參數

525調節風力渦輪機的運行。

具體實施方式

本文描述的實施例有利于使用隨氣象條件(例如空氣溫度、空氣壓力和/或空氣密度)不斷變化的運行閾值來運行一個或多個風力渦輪機(例如在風力渦輪機站點中)。運行閾值可包括但不限于運行風速閾值(也已知為最大運行風速)。在一個實施例中，通過對環境空氣溫度和/或環境空氣密度應用連續函數來計算最大運行風速。在當前風速超過計算最大運行風速時，停用風力渦輪機。這種實施例有利于最大程度地提高風力渦輪機的功率生產，同時避免使風力渦輪機暴露于可能有害的結構載荷。