[发明专利]检测风电场中的尾流情况

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于检测风电场中的尾流情况的方法。

本发明还涉及一种适于执行这种方法的系统和包括这种系统的风电场。

背景技术

现代风力涡轮机通常用于将电力供给到电网中。这种风力涡轮机通常包括转子，所述转子具有转子毂和多个叶片。转子被设定成在风力影响叶片的情况下转动。转子轴的转动直接驱动发电机转子（“直接驱动”）或通过使用变速箱驱动发电机转子。发电机的操作产生电力，所述电力将被供给到电网中。

风力涡轮机通常包括变桨系统，所述变桨系统用于通过使每个叶片沿着其纵向轴线转动而使叶片的位置适应于变化的风况。该叶片的位置的适应用于例如在减慢或甚至停止转子的转动方面调节风力涡轮机的操作。

风力涡轮机在所谓的风电场中经常分组在一起。在风电场中，风力涡轮机之间会具有较短的距离。因而，风对一个风力涡轮机的作用会产生这样的尾流，即，所述尾流可以被另一个风力涡轮机接收。由风力涡轮机所接收的尾流会导致高载荷（尤其是振动）和/或减少该风力涡轮机中的电力产生。这些高载荷会损坏风力涡轮机的部件，并且这些损坏会降低风力涡轮机的寿命和/或性能。因此，应当尽可能避免风电场中的尾流。

目前，已知的是通过模拟用于理论布局和风况的载荷而限定某些尾流管理策略。对于布局中的每个风力涡轮机而言，在风力涡轮机的操作中限定一组用于确定的风向的调节（例如，停止），以便使模拟的载荷理论上将不损坏风力涡轮机。这些调节进入控制系统（例如，SCADA控制系统）中，所述控制系统通过例如将适当的信号发送到例如对应的变桨系统、制动器等而将这些调节应用于风电场中。这些调节在风力涡轮机的操作中的应用应当减小风电场中的载荷。

然而，该已知的策略应用会具有许多问题，主要是因为该已知的策略应用对于测量风况而言是复杂的，并且因为即使测量到高度准确的风，也会从模型产生显著的不确定性，所述模型用于从所获取的风力数据推定出载荷。例如，风向的测量会失败，并且从而会不好实施整个策略。这种故障的检测是复杂的，这是因为这种故障的检测不导致即刻错误，但是导致疲劳，所述疲劳仅会在较长时间之后产生明显的后果。

此外，通常在受影响的机器中不执行风速的测量，这是因为当受影响的机器处于邻近的风力涡轮机的尾流中时，所有测量会被破坏并且是没用的。这是为何通常在现场之外的别的地方（例如，在没有受到尾流影响的另一个风力涡轮机或测风塔（met mast）中）测量限定尾流管理策略（例如，中断）的风速和风向的值的原因。因为在由参考风力涡轮机/测风塔所测量到的风力与实际上影响所研究的风力涡轮机的风力中可能有差异，所以这会导致不正确地应用尾流管理策略。

另一个问题在于，该类型的策略不响应于不断变化的需求，所述不断变化的需求是由于外在条件的变化而引起的，所述外在条件诸如是邻近风电场的构造的、林业面积的改变，等等。所述外在条件会产生在载荷模拟中还没有被考虑的尾流。此外，在预限定的风力涡轮机位置与实际的位置之间会存在某些偏差，使得安装之后的实际风电场布局可能不同于最初模拟中所使用的理论布局。这些偏差会是显著的或是不显著的。

另外，如果在研究中所使用的输入的风分布（在风速和风向两个方面）不与真实的风分布对应，则预限定的策略对于风力涡轮机加载和对于总风电场功率输出而言可能是无用的或甚至是有害的。

此外，诸如风力涡轮机之间的高度差的某些布局条件在尾流管理策略的当前定义中通常没有被考虑。在某些情况下，这会在风力涡轮机的操作中比实际需要更多的调节。因而，会消极地影响风电场的总发电量。

而且，对于导致危险情况的“局部尾流情况”的影响而言，如果在给定的布局中经常频繁地产生该局部尾流，则可能不能适当地计算当前的尾流模型。

发明内容

因而，仍然需要存在解决上述问题中的至少某些问题的、新的检测尾流情况的系统和方法。本发明的目的是满足这种需要。

在第一方面中，本发明提供一种用于检测风电场中的尾流情况的方法，所述风电场包括理论上根据理论布局分布的多个风力涡轮机，所述多个风力涡轮机中的一个或多个具有一个或多个载荷传感器。该方法包括，对于风力涡轮机中的具有载荷传感器的一个或多个风力涡轮机而言，在预定的时间间隔期间从载荷传感器获得载荷测量。该方法还包括，通过在布局中将已获得载荷测量的每个风力涡轮机根据其载荷测量评定（qualifying）为过载的或非过载的而获得评定布局。最后，所得到的评定布局用于检测尾流情况。