[發(fā)明專利]包括空中風(fēng)能系統(tǒng)的風(fēng)能場的控制

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201880089276.8
• 申請日: 2018-12-20
• 公開（公告）號(hào): CN111712630A
• 公開（公告）日: 2020-09-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 托馬斯·S·比耶特普·尼爾森
• 申請（專利權(quán)）人: 維斯塔斯風(fēng)力系統(tǒng)有限公司
• 主分類號(hào): F03D5/00
• 分類號(hào): F03D5/00;F03D7/00;F03D9/25;F03D17/00
• 代理公司: 北京三友知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11127
• 代理人: 付林;王小東

本發(fā)明涉及用于控制布置在風(fēng)能場中的多個(gè)空中風(fēng)能系統(tǒng)的運(yùn)行的方法，其中，每個(gè)空中風(fēng)能系統(tǒng)包括經(jīng)由線纜聯(lián)接至地面站的風(fēng)接合構(gòu)件。該方法包括確定空中風(fēng)能系統(tǒng)中的每個(gè)空中風(fēng)能系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)，諸如，飛行軌跡、線纜張力或發(fā)電量。如果第一空中風(fēng)能系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)與另一空中風(fēng)能系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)偏離大于預(yù)定閾值參數(shù)，則根據(jù)故障控制模式來對其進(jìn)行控制。該方法還包括根據(jù)安全控制模式來運(yùn)行一個(gè)或更多個(gè)相鄰的空中風(fēng)能系統(tǒng)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及用于控制布置在風(fēng)能場中的多個(gè)空中風(fēng)能系統(tǒng)的運(yùn)行的方法，并且其中，空中風(fēng)能系統(tǒng)包括經(jīng)由線纜聯(lián)接至地面站的風(fēng)接合構(gòu)件(wind engaging member)。

背景技術(shù)

已知能夠在比傳統(tǒng)風(fēng)力渦輪機(jī)更高的海拔處捕獲風(fēng)能的各種空中風(fēng)能系統(tǒng)。這些系統(tǒng)的共同點(diǎn)是，系統(tǒng)的一部分被發(fā)射到高空，在高空收集風(fēng)能。所收集的能量以機(jī)械能的形式或電能的形式傳遞到地面站。在傳遞的能量為機(jī)械能形式的情況下，通常會(huì)在地面站處布置發(fā)電機(jī)，以便將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能。在傳遞的能量為電能形式的情況下，空中風(fēng)能系統(tǒng)包括空中發(fā)電機(jī)，即，系統(tǒng)的被發(fā)射到高空的部分包括發(fā)電機(jī)。空中風(fēng)能系統(tǒng)的被發(fā)射到高空的風(fēng)接合部分可以例如包括風(fēng)箏或滑翔機(jī)。

在Cherubini等人的“Airborne Wind Energy Systems:A review of thetechnologies”,Renewable and Sustainable Energy Reviews,51(2015)1461-1476中描述了多個(gè)空中風(fēng)能系統(tǒng)。

有益地，可以在陸上和海上的風(fēng)能場中放置兩個(gè)或更多個(gè)空中風(fēng)能系統(tǒng)，這意味著可以同時(shí)運(yùn)行多于一個(gè)空中風(fēng)能系統(tǒng)，并且在特定站點(diǎn)區(qū)域內(nèi)地面/海平面單元相對一起靠近地放置。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的實(shí)施方式的目的是提供一種控制風(fēng)能場中的多個(gè)空中風(fēng)能系統(tǒng)的方法，其中，關(guān)于所有空中風(fēng)能系統(tǒng)的運(yùn)行的信息被用于改進(jìn)風(fēng)能場中的各個(gè)空中風(fēng)能系統(tǒng)的運(yùn)行。

本發(fā)明的實(shí)施方式的又一目的是提供一種控制風(fēng)能場中的多個(gè)空中風(fēng)能系統(tǒng)的方法，以便獲得高功率輸出，但又降低在不同位置和高度飛行的風(fēng)接合構(gòu)件之間發(fā)生碰撞或不受控制事件的風(fēng)險(xiǎn)。

根據(jù)該發(fā)明的第一方面涉及用于控制布置在風(fēng)能場中的多個(gè)空中風(fēng)能系統(tǒng)的運(yùn)行的方法，各個(gè)空中風(fēng)能系統(tǒng)包括經(jīng)由線纜聯(lián)接至地面站的風(fēng)接合構(gòu)件。該方法包括：

-確定多個(gè)空中風(fēng)能系統(tǒng)中的各個(gè)空中風(fēng)能系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)，

-確定第一空中風(fēng)能系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)與其它空中風(fēng)能系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)之間的偏離，

-如果該偏離小于預(yù)定閾值參數(shù)，則根據(jù)正常控制模式控制第一空中風(fēng)能系統(tǒng)的運(yùn)行，并且

如果該偏離大于或等于預(yù)定閾值參數(shù)，則根據(jù)故障控制模式控制第一空中風(fēng)能系統(tǒng)的運(yùn)行。

空中風(fēng)能系統(tǒng)共同形成風(fēng)能場。通過根據(jù)本發(fā)明的方法控制的各個(gè)空中風(fēng)能系統(tǒng)包括風(fēng)接合構(gòu)件，諸如，風(fēng)箏或滑翔機(jī)或風(fēng)箏隊(duì)列中的更多風(fēng)箏。風(fēng)接合構(gòu)件經(jīng)由線纜聯(lián)接到地面站。因此，空中風(fēng)能系統(tǒng)借助于線纜機(jī)械附接到地面站。根據(jù)該方法，確定并比較各個(gè)空中風(fēng)能系統(tǒng)的一個(gè)或更多個(gè)運(yùn)行參數(shù)。可以通過在空中風(fēng)能系統(tǒng)的不同部分上的傳感器直接或間接地測量運(yùn)行參數(shù)，或者另選地或附加地得出運(yùn)行參數(shù)。運(yùn)行參數(shù)可以是表征在給定時(shí)間或在時(shí)間段或時(shí)間間隔中(諸如，某個(gè)預(yù)定時(shí)間段、在發(fā)電階段和/或恢復(fù)階段的時(shí)間中，即，在部分或整個(gè)飛行周期中)的空中風(fēng)能系統(tǒng)的性能或飛行特性的參數(shù)。運(yùn)行參數(shù)可以例如包括發(fā)電量、飛行位置、飛行速度、線纜中的張力、線纜抽出和/或收回速度以及線纜的角度中的一者。

尤其是，運(yùn)行參數(shù)可以是獨(dú)立于GPS位置測量的參數(shù)。因此，運(yùn)行參數(shù)可以不包括飛行位置，但是包括發(fā)電量、線纜中的張力、線纜抽出和/或收回速度、線纜的角度和纏繞方向中的任何一個(gè)或更多個(gè)。因此，運(yùn)行可能變得穩(wěn)定并且容忍GPS系統(tǒng)中的錯(cuò)誤。