[發明專利]用于運行風能設備的方法，風能設備和風電場

在審

• 申請號: 202011529293.4
• 申請日: 2020-12-22
• 公開（公告）號: CN113090457A
• 公開（公告）日: 2021-07-09
• 發明（設計）人: 拉爾夫·梅辛;卡爾·米夏埃爾·施瓦茨
• 申請（專利權）人: 烏本產權有限公司
• 主分類號: F03D7/02
• 分類號: F03D7/02;F03D7/04;F03D17/00
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 丁永凡;周逸峰

本發明涉及一種用于運行風能設備(100)的方法、一種所屬的風能設備(100)和一種風電場。所述方法包括：a)提供表示在風能設備(100)的轉子(106)的轉子葉片(108)的壓力側上出現流動分離的指示器，以及b)利用該指示器改變風能設備(100)的運行管理，其中指示器包括轉子葉片(108)的槳距角。通過使用槳距角用作指示器，能夠有效地防止在轉子葉片(108)的壓力側上的流動分離。

技術領域

本發明涉及一種用于運行風能設備的方法、一種所屬的風能設備和一種風電場。

背景技術

風能設備是已知的，其借助于具有至少一個轉子葉片的空氣動力學轉子從風中提取能量并將其轉換為電能。電能隨后例如被饋入到供電網中。

就這一點而言，還已知的是，由于供電網的電網運營商的要求，僅要求或需要風能設備的經節流的饋入功率，以便防止電網過載。

根據現有技術，在這種情況下，在功率優化的運行模式的運行特性曲線上，尤其在轉速-功率特性曲線上將轉速降低，直至出現所期望的或所要求的降低的額定功率水平。于是這不可避免地導致：功率降低的運行模式總是比功率優化的運行模式具有更低的額定轉速。

額定功率在所謂的額定風速中實現，并且針對功率降低的運行模式的額定風速低于針對功率最佳模式的額定風速，這是很容易理解的。在風速高于額定風速的情況下，所述設備例如通過使轉子葉片變槳而與風速無關地調節至額定轉速N_soll。在自預定義的風速開始的示例性的暴風運行中，所述設備調節至與風速有關的轉速，所述轉速在暴風運行中從額定轉速下降至自由旋轉轉速。

已知的是，在轉子葉片處的功率轉換減少而風速增加時，在轉子葉片上出現如下迎角分布，所述迎角分布設計為，使得在內部葉片區域中的迎角相對于正常運行增加而在外部葉片區域中的迎角減小。風的隨著風速增加而積累的動能必須在下調運行中轉換成轉子葉片的轉動能量中的變得越來越小的份額。

在高風速和低額定功率的情況中，驅動力矩僅在內部葉片中產生，而在外部葉片上沒有功率轉換或發生小的功率轉換。在此，在外部葉片上可能出現數值上大的(負)迎角，使得在壓力側上存在流動分離的危險。

一旦低于一定的極限迎角，這種壓力側的流動分離可能會突然出現。在此，這會導致顯著的噪音生成，并且可能導致氣彈的不穩定性，這兩種現象都必須避免。

因此致力于使所述設備不運行為，使得在轉子葉片輪廓的壓力側上發生流動分離，也稱為負失速。在轉子葉片上是否存在如下輪廓剖面，在所述輪廓剖面中在設備運行時在額定功率降低和高風速的情況下有負失速危險，一方面自然與所使用的轉子葉片輪廓的特征性性質相關，而另一方面也與轉子葉片設計相關。因此，例如使用所謂的向后扭轉顯著提高了在下調的運行點中產生負失速的風險。將向后扭轉理解為在轉子葉片的朝向葉片尖端的最后5％上轉子葉片扭曲的顯著增加，該轉子葉片扭曲根據設計程序為直至大約7°。這種設計程序通常用于減少設備負荷。但是，葉片尖端區域的負荷減少于是不可避免地導致在葉片尖端區域中強烈減小的迎角，并且在下調運行中導致不期望地出現負失速。因此，轉子葉片研發者在其設計自由度中受到限制，并且可能會僅在有限的范圍內使用減輕負荷的措施，例如向后扭轉。替選地，所述設備在下調運行中可能就已經必須過早地關閉，這又以不可接受的方式降低了強風情況下設備的可用性。

發明內容

因此，本發明的目的是提出一種風能設備和一種所屬的用于運行風能設備的方法，所述風能設備和所述方法確保安靜且空氣動力學穩定的運行，尤其在額定功率減小的情況下。

根據一個方面，提出一種用于運行風能設備的方法，所述方法包括：a)提供用于在風能設備的轉子的轉子葉片的壓力側上出現流動分離的指示器；以及b)利用所述指示器改變風能設備的運行管理，其中所述指示器包括轉子葉片的槳距角。