[发明专利]考虑噪声的风力涡轮机的控制

说明书

本发明涉及考虑噪声量度的风力涡轮机的控制。描述了风力涡轮机的控制，其中基于噪声量度来计算控制轨迹，该噪声量度是根据预测运行轨迹确定的。在实施方式中，通过使用模型预测控制(MPC)例程来计算预测运行轨迹。

技术领域

本发明涉及考虑噪声量度的风力涡轮机的控制。

背景技术

通常，风力涡轮机或风力涡轮机场的运行旨在获得投入其中的资本的最大收益，并且因此风力涡轮机控制系统被构造成使输出功率最大化，即运行风力涡轮机以获取风中可用的最大功率，同时适当考虑将风力涡轮机保持在运行极限内。

风力涡轮机在运行时产生噪声。这对于风力涡轮机的周边可能是有问题的。从风力涡轮机发出的噪声有两个主要出处：由风力涡轮机的机器部分(例如齿轮箱和发电机)产生的噪声，以及由于空气流过转子叶片产生的空气动力声音。

通常，噪声产生取决于具体的运行参数设定。然而，大气条件对于周围环境中的噪声传播是重要的。并且，诸如一天中的时间的因素对于周围环境对噪声多么敏感可能是重要的。

为了处理噪声发出，涡轮机运行在世界上许多国家都要遵守噪声规定。这种噪声规定可能因国家而异。

发明内容

以考虑风力涡轮机运行期间的预测噪声量度的方式控制风力涡轮机将是有利的，并且其结合风力涡轮机的持续运行使用实际运行状态以确定预测噪声量度。

因此，在第一方面中，提供了一种控制风力涡轮机的方法，其包括：

接收风力涡轮机的当前运行状态；

基于当前运行状态，计算一个或多个预测运行轨迹，该一个或多个预测运行轨迹包括预测控制轨迹，其中轨迹包括关于至少一个变量的时间序列；

根据至少一个预测运行轨迹确定至少一个噪声量度；

基于至少一个噪声量度确定控制轨迹；以及

基于控制轨迹控制风力涡轮机。

在本发明中，涡轮机的运行是基于计算出的控制轨迹。轨迹是给定时间槽(timeslot)期间的变量的时间序列，其包括针对与变量相关的运行参数的下一个变量值，以及预测或预期数量的针对给定参数的未来变量值。例如，控制轨迹可以是包括下一个桨距命令以及预期或预测数量的未来桨距命令的桨距轨迹。

风力涡轮机包括用于控制风力涡轮机的各种部件的控制系统，诸如控制叶片桨距设定、功率转换器设定点、偏航马达等。产生的噪声的水平取决于施加的控制动作。

在本发明中，控制系统设置成用于根据至少一个预测运行轨迹确定至少一个噪声量度，即，控制系统设置成基于实际运行状态和在未来时间槽中的预测运行来确定预测噪声量度，并基于这种预测或预期噪声量度控制风力涡轮机。

由于在实际运行期间并且基于实际条件可以直接在风力涡轮机的控制中考虑对周围环境的预期噪声影响，因此这是有利的。不仅针对风力涡轮机的当前运行设定，而且针对预测运行轨迹的整个持续时间，可以将噪声影响纳入考虑。

在重要的实施方式中，通过优化至少一个成本函数来计算预测运行轨迹，并且至少一个噪声量度被包括在成本函数中和/或作为用于优化的一个或多个约束。

符合噪声规定通常是在多么接近涡轮机运行的噪声极限与功率输出降低多少之间的权衡。因为在大多数情况下，为减少噪声产生而采取的任何措施都会减少功率输出，因为涡轮机需要运行得较不激进(less aggressive)。

由于通过适当构造的成本函数和/或约束，数学在优化过程中处理权衡，因此可以通过在成本函数中包括噪声量度或将噪声量度作为适当设定的约束来有利地处理这种权衡。