[发明专利]包括空中风能系统的风能场的控制

说明书

本发明涉及用于控制布置在风能场中的多个空中风能系统的运行的方法，其中，每个空中风能系统包括经由线缆联接至地面站的风接合构件。该方法包括确定空中风能系统中的每个空中风能系统的运行参数，诸如，飞行轨迹、线缆张力或发电量。如果第一空中风能系统的运行参数与另一空中风能系统的运行参数偏离大于预定阈值参数，则根据故障控制模式来对其进行控制。该方法还包括根据安全控制模式来运行一个或更多个相邻的空中风能系统。

技术领域

本发明涉及用于控制布置在风能场中的多个空中风能系统的运行的方法，并且其中，空中风能系统包括经由线缆联接至地面站的风接合构件(wind engaging member)。

背景技术

已知能够在比传统风力涡轮机更高的海拔处捕获风能的各种空中风能系统。这些系统的共同点是，系统的一部分被发射到高空，在高空收集风能。所收集的能量以机械能的形式或电能的形式传递到地面站。在传递的能量为机械能形式的情况下，通常会在地面站处布置发电机，以便将机械能转换成电能。在传递的能量为电能形式的情况下，空中风能系统包括空中发电机，即，系统的被发射到高空的部分包括发电机。空中风能系统的被发射到高空的风接合部分可以例如包括风筝或滑翔机。

在Cherubini等人的“Airborne Wind Energy Systems:A review of thetechnologies”,Renewable and Sustainable Energy Reviews,51(2015)1461-1476中描述了多个空中风能系统。

有益地，可以在陆上和海上的风能场中放置两个或更多个空中风能系统，这意味着可以同时运行多于一个空中风能系统，并且在特定站点区域内地面/海平面单元相对一起靠近地放置。

发明内容

本发明的实施方式的目的是提供一种控制风能场中的多个空中风能系统的方法，其中，关于所有空中风能系统的运行的信息被用于改进风能场中的各个空中风能系统的运行。

本发明的实施方式的又一目的是提供一种控制风能场中的多个空中风能系统的方法，以便获得高功率输出，但又降低在不同位置和高度飞行的风接合构件之间发生碰撞或不受控制事件的风险。

根据该发明的第一方面涉及用于控制布置在风能场中的多个空中风能系统的运行的方法，各个空中风能系统包括经由线缆联接至地面站的风接合构件。该方法包括：

-确定多个空中风能系统中的各个空中风能系统的运行参数，

-确定第一空中风能系统的运行参数与其它空中风能系统的运行参数之间的偏离，

-如果该偏离小于预定阈值参数，则根据正常控制模式控制第一空中风能系统的运行，并且

如果该偏离大于或等于预定阈值参数，则根据故障控制模式控制第一空中风能系统的运行。

空中风能系统共同形成风能场。通过根据本发明的方法控制的各个空中风能系统包括风接合构件，诸如，风筝或滑翔机或风筝队列中的更多风筝。风接合构件经由线缆联接到地面站。因此，空中风能系统借助于线缆机械附接到地面站。根据该方法，确定并比较各个空中风能系统的一个或更多个运行参数。可以通过在空中风能系统的不同部分上的传感器直接或间接地测量运行参数，或者另选地或附加地得出运行参数。运行参数可以是表征在给定时间或在时间段或时间间隔中(诸如，某个预定时间段、在发电阶段和/或恢复阶段的时间中，即，在部分或整个飞行周期中)的空中风能系统的性能或飞行特性的参数。运行参数可以例如包括发电量、飞行位置、飞行速度、线缆中的张力、线缆抽出和/或收回速度以及线缆的角度中的一者。

尤其是，运行参数可以是独立于GPS位置测量的参数。因此，运行参数可以不包括飞行位置，但是包括发电量、线缆中的张力、线缆抽出和/或收回速度、线缆的角度和缠绕方向中的任何一个或更多个。因此，运行可能变得稳定并且容忍GPS系统中的错误。