[發(fā)明專利]一種用于對包括多個風力渦輪機的風場進行計算機實現(xiàn)分析的方法

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• 申請日: 2020-04-17
• 公開（公告）號: CN113785122A
• 公開（公告）日: 2021-12-10
• 發(fā)明（設計）人: B·戈爾尼克;S·施拉普卡
• 申請（專利權(quán)）人: 西門子歌美颯可再生能源公司
• 主分類號: F03D7/04
• 分類號: F03D7/04;F03D17/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 浩路;周學斌

本發(fā)明涉及一種用于對風場（1）進行計算機實現(xiàn)分析的方法，所述風場包括具有相應轉(zhuǎn)子的多個風力渦輪機（2），其中在一個或多個時間點中的每個時間點處，執(zhí)行以下步驟：i）將對象檢測算法（ODA）應用于數(shù)字圖像（IM），所述數(shù)字圖像（IM）示出了所述風場（1）的周圍區(qū)域中的地球地面的當前狀態(tài)，從而使得在所述圖像（IM）內(nèi)提取和定位不屬于所述風場（1）的多個檢測到的對象（3、3'）；ii）標識所述多個檢測到的對象（3、3'）中的多個特定對象（3），每個特定對象（3）對發(fā)生在所述風場（1）的至少一個風力渦輪機（2）的轉(zhuǎn)子處的氣流具有影響；iii）確定與所述風場（1）的周圍區(qū)域中的地球地面的較早狀態(tài)相比，是否存在關于所述多個特定對象（3）的改變；iv）在與所述風場（1）的周圍區(qū)域中的地球地面的較早狀態(tài)相比存在關于所述多個特定對象（3）的改變的情況下，執(zhí)行一個或多個動作（AC）。

本發(fā)明涉及一種用于對包括多個風力渦輪機的風場（wind farm）進行計算機實現(xiàn)分析的方法和系統(tǒng)。此外，本發(fā)明涉及對應的計算機程序產(chǎn)品和對應的計算機程序。

在風場的規(guī)劃階段期間，分析該場的操作條件，例如作用在風力渦輪機轉(zhuǎn)子上的機械負載。在該分析中，考慮了所有障礙物和鄰近的風力渦輪機。基于該分析，選擇該場的風力渦輪機的位置以及風力渦輪機的控制過程，使得實現(xiàn)高電能產(chǎn)生并且使得渦輪機適合于承受風條件。

在風場的試運行（commissioning）之后，該場的控制過程通常不更新，盡管該場的周圍區(qū)域中的改變可能對風力渦輪機的操作具有影響，例如，屬于另一個風場的附加渦輪機可能會引起湍流，該湍流對現(xiàn)有風場的風力渦輪機具有影響。因此，現(xiàn)有風場的風力渦輪機通常無法以最優(yōu)的方式來操作。

本發(fā)明的目的是提供一種用于對風場進行計算機實現(xiàn)分析的方法，該方法考慮了該場的周圍區(qū)域中的改變。

該目的通過根據(jù)權(quán)利要求1的方法來解決。在從屬權(quán)利要求中定義了本發(fā)明的優(yōu)選實施例。

本發(fā)明的方法提供了對風場的計算機實現(xiàn)分析，風場包括具有相應轉(zhuǎn)子的多個風力渦輪機。換句話說，風場包括一個或多個風力渦輪機，每個渦輪機具有由風驅(qū)動以便生成電力的轉(zhuǎn)子。通過本發(fā)明的方法來分析的風場已經(jīng)被安裝在地球地面上的某個位置處。

在本發(fā)明的方法中，在一個或多個時間點中的每個時間點處執(zhí)行以下步驟i）至iv）。在步驟i）中，將對象檢測算法應用于數(shù)字圖像，所述數(shù)字圖像示出了所述風場的周圍區(qū)域中的地球地面的當前狀態(tài)。該對象檢測算法使得在所述圖像內(nèi)提取和定位不屬于所述風場的多個檢測到的對象。作為對象檢測算法，可以使用用于分析圖像的任何現(xiàn)有技術算法。在特別優(yōu)選的實施例中，對象檢測算法基于經(jīng)訓練的數(shù)據(jù)驅(qū)動模型，其中包括對應對象類型的已知對象的圖像被用作訓練數(shù)據(jù)，使得可以提取這些對象類型的對象。在特別優(yōu)選的實施例中，數(shù)據(jù)驅(qū)動模型是神經(jīng)網(wǎng)絡。優(yōu)選地，使用從現(xiàn)有技術中公知的卷積神經(jīng)網(wǎng)絡。卷積神經(jīng)網(wǎng)絡特別地適合于處理圖像數(shù)據(jù)。

在步驟ii）中，標識所述多個檢測到的對象中的多個特定對象，每個特定對象對發(fā)生在所述風場的至少一個渦輪機的轉(zhuǎn)子處的氣流具有影響。在優(yōu)選實施例中，可以由對象檢測算法導出的檢測到的對象的對象類型、以及檢測到的對象的位置被處理，以便標識特定對象。例如，在檢測到的對象是另一個風場的風力渦輪機的情況下，在該渦輪機的轉(zhuǎn)子的尾流（wake）到達現(xiàn)有風場的渦輪機的轉(zhuǎn)子的情況下，確定該渦輪機對現(xiàn)有風場的渦輪機具有影響。在檢測到的對象是建筑物的情況下，可以從所述數(shù)字圖像或另一信息源中導出所述建筑物的高度，其中如果所述建筑物的高度高于預定閾值使得吹向現(xiàn)有風場的渦輪機轉(zhuǎn)子的風可能被阻擋或被所述建筑物所影響的其他部件阻擋，則僅將所述建筑物分類為特定對象。為了標識特定對象的其他方法處于技術人員的專業(yè)知識范圍內(nèi)。

指代所述多個檢測到的對象或特定對象的上述術語應被寬泛地解釋。所述多個這種對象可以指代一個或多個對象，并且甚至在步驟i）或步驟ii）中不能夠檢測到或標識對象的情況下可以指代沒有對象。