[發明專利]用于執行風向測量的方法和裝置

在審

• 申請號: 201710203228.4
• 申請日: 2017-03-30
• 公開（公告）號: CN107269474A
• 公開（公告）日: 2017-10-20
• 發明（設計）人: T.埃斯本森
• 申請（專利權）人: 西門子公司
• 主分類號: F03D17/00
• 分類號: F03D17/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司72001
• 代理人: 周春梅,傅永霄

技術領域

本發明涉及用于執行風力渦輪機的風向測量的方法和裝置并且進一步涉及風力渦輪機。

背景技術

為了獲得風力渦輪機的最大功率輸出，可能需要使風力渦輪機對準以使得風向平行于機艙定向，即，正交于轉子葉片在其中旋轉的轉子平面。常規地，利用風向測量設備來測量風向并且基于測得的風向而激活風力渦輪機的偏航系統以便使風力渦輪機正確地對準從而精確地面向風。在大多數情形中，對于風力渦輪機而言面向風可以是重要的，因為這可以導致最大功率產量和最小負載。因此，基于風向測量而使風力渦輪機偏航，通常使用安裝在渦輪機機艙的頂部上的設備來執行該風向測量。如果風向測量是錯誤的，則可能導致顯著的產量損失。

已經觀察到的是，常規的風向測量并非在所有情形下均是可靠且精確的。因此，風力渦輪機沒有在所有情形中操作以用于產生最大功率并經受最小負載。

因此，對于特別地用在風力渦輪機中的用于執行風向測量的方法和裝置（特別地包括校準和/或調整錯誤的原始測量數據）可能存在需求，其中，能夠可靠且精確地確定實際風向。另外，對于利用更精確的風向測量以用于使風力渦輪機正確地對準以便面向風的風力渦輪機可能存在需求。

發明內容

這個需求可以由根據獨立權利要求的主題滿足。本發明的有利實施例由從屬權利要求描述。

根據本發明的實施例，一種用于執行風力渦輪機的風向測量的方法（特別地包括校準和/或調整和/或校正錯誤原始測量數據）被提供，該方法包括測量多個樣本對，每一對包括測得的相對風向和相關聯的性能量（performance quantity），測得的相對風向表示測量真實風向和測量設備的定向之間、特別是和正交于轉子葉片平面的方向之間的角度差的測量結果，性能量指示風力渦輪機的性能；評估性能量相對于零度的測得的相對風向的非對稱程度（例如，評定對于低于零和高于零的測得的相對風向的性能量的差異程度）；測量另外的相對風向；以及基于該非對稱程度而校正另外測得相對風向。

特別地，如果測得的相對風向是零，則風可能精確地面向傳感器。

該方法可以例如由根據本發明的實施例的用于執行風向測量的裝置而執行。為了測量多個樣本對，可以使用包括傳感器的另外的測量設備。樣本對可以表示在不同時間點處測得的相對風向和相關聯的性能量。相對風向可以是在真實風向（相對于地面的表面）和風測量設備的定向之間的角度差，特別是真實風向和風力渦輪機的轉子的旋轉軸線方向之間的角度差。轉子軸線的方向正交于轉子葉片平面。

測量多個樣本對以及評估非對稱程度可以被連續地執行而不中斷風力渦輪機的正常操作，由此允許風力渦輪機產生電能。風測量設備可以例如安裝在風力渦輪機的機艙處或安裝在風力渦輪機的機艙上。該測量設備（例如，諸如聲學儀器的風向標（wind vane）的風向/風速傳感器）可以例如被定向成基本上平行于機艙，即，正交于轉子平面。理想地，當真實風向正交于轉子平面時，測量設備應該指示在真實風向和測量設備的定向之間的0^°的角度。然而，由于調整誤差或者測量的干擾或者測量設備的系統性誤差，多個樣本對（特別地表示原始數據）可能是錯誤的并且因此可能沒有反映真實的相對風向。根據本發明的這個實施例的方法因此被設計成校正并校準原始測量數據（即，多個樣本對），以便導出關于相對風向的更精確且可靠的結果。

可以以多種方式限定性能量。性能參數可以是風力渦輪機關于功率產量、特別是有功功率產量的性能。可以例如基于風力渦輪機的常規地測得的機械和/或電學量而確定性能量，這些機械和/或電學量與有效風速和/或風力渦輪機的功率輸出有關。

當性能量在以相同數量從0°的相對風向而間隔分開的位置處沒有具有相同（或相似）數值時，可以存在性能量相對于等于零的測得的相對風向的非對稱性。例如，當對于大于0°的測得的相對風向的性能量（平均的或在某一區域中的）高于（或低于）在低于0°的測得的相對風向處的性能量時，可以評估性能量的非對稱性。特別地，當性能量沒有呈現出具有位于0°的測得的相對風向處的對稱平面的鏡像對稱性時，可以評估性能量的非對稱性。可以基于下面將更詳細地描述的多種準則來評估非對稱性。

非對稱程度可以指示出性能量從具有位于0°的測得的相對風向處的鏡像平面的鏡像對稱性偏離的范圍或程度。該評估可以包括使用其中裝載合適的程序的處理器來處理多個樣本對。