[发明专利]多台风力发电机的控制系统和运行方法

说明书

一种用于运行多台风力发电机(14，15，16)的方法，其中从第一风力发电机(14)的运行参数中推导出第一当前风估值，并从第二风力发电机(15)的运行参数中推导出第二当前风估值。采用一个预测模型(28)以从所述第一风估值和第二风估值中推导出针对未来时刻(25)起效的用于第三风力发电机(16)的风预测。所述风预测在控制装置(24)中被处理以便产生在该未来时刻(25)之前起效的用于第三风力发电机(16)的控制信号。本发明还涉及一种对应的控制系统。通过预测针对未来时刻(25)的风力状况，可以针对规定的风力发电机减小载荷。

本发明涉及多台风力发电机的控制系统和运行方法。

在由多台风力发电机构成的风电场中有以下问题，根据风向，几台风力发电机位于其它的风力发电机的上风口。在前面风力发电机的下风口出现无序的风力状况，由此可能使处于下风口的风力发电机遇到更高的载荷。

一种减小载荷的做法是预测设于下风口的风力发电机的风力状况的变化，从而风力发电机已经能在出现变化的风力状况之前被置于出现更小载荷的状态，见WO 03/012293A2、DE 10 2010 063 396 A1、WO 2013/083131。

对于可靠预测来说，拥有关于在单独设于上风口的风力发电机处的当前风力状况的逐点信息通常是不足够的。相反，以面或立体的方式测得当前风力状况以实现针对未来时刻的预测是值得期待的，见EP 3 009 670 A1。但是，获得与当前风力状况相关的准确信息并非是很简单的。安置在风力发电机上的风速计的测量值一般因转子运动而失真，因此并不够可靠。利用雷达传感器，可以测量在风力发电机的上风口且进而在不受转子干扰的区域内的风力状况。但这是复杂且昂贵的。给风电场配备与风力发电机分开的传感器也是复杂且昂贵的。

本发明基于以下目的，提出一种用于运行许多风力发电机的方法和控制系统，其中，可以廉价且可靠地减小规定的风力发电机的载荷。从所述的现有技术出发，该目的通过独立权利要求所述的特征实现。在从属权利要求中给出了有利的实施方式。

在本发明的方法中，从第一风力发电机的运行参数中推导出第一当前风估值。从第二风力发电机的运行参数中推导出第二当前风估值。采用一个预测模型以便从所述第一当前风估值和第二当前风估值推导出对未来时刻起效的用于第三风力发电机的风预测。该风预测在控制装置中被处理以产生在未来时刻前起效的用于第三风力发电机的控制信号。该预测模型可以除了第一当前风估值和第二当前风估值外还处理其它信息。

本发明已经认识到，所力求的目的只有通过多个方面合作才能达成。所述方法基于以下事实，利用多台风力发电机的风估值得到与当前风力状况相关的可靠信息。事实表明，从风力发电机运行参数中推导出的风估值与例如安置在风力发电机上的风速计记录下的测量值相比明显不太易于出错。通过给预测模型提供代表在多台风力发电机处的当前风力状况的风估值，得到广泛的信息基础，从而从预测模型得到可靠的风预测。风预测涉及在第三风力发电机处的在就时间而言在当前时刻之后(未来时刻)的风力状况。即，在求出风估值的当前时刻与未来时刻之间留有一个时间段，在该时间段中所述控制装置可以处理该风预测，以便根据不久后就预期有改变的风力状况预防性调节第三风力发电机(预控制)。

用于第三风力发电机的控制信号可以在第三风力发电机的控制装置中产生。也可行的是，该控制信号在另一台风力发电机的控制装置中产生，或者在第三风力发电机所属的风电场的控制装置(风电场主机)中产生。

相比于直接风速计测量所提高的本发明风估值的可靠性得益于该风估值是从作用于整个转子的空气质量流量推导出的。相比于设置在风力发电机上的风速计，借此提供大了许多的测量面。运行参数(由其推导出风估值)被如此选择，即所述运行参数与作用于转子的风载荷之间有关联性。即，如果作用于转子的风载荷变化，则出现与之相关的运行参数变化。作为在确定风估值时可考虑的风力发电机运行参数，例如考虑转子转速、一个或多个转子叶片的俯仰角、发电机转矩、塔倾斜度和/或转子叶片变形。此外，也可以考虑估算的或通过测量技术所求出的空气密度。在确定风估值时，尤其可以采用其中一个所述参数的变化。