[发明专利]用于运行风能设备的方法，风能设备和风电场

说明书

本发明涉及一种用于运行由风产生电功率的风能设备(100)的方法，其中风能设备(100)具有空气动力学转子(106)，所述转子具有叶片角可调节的转子叶片(108)，并且转子(106)以可设定的转子额定转速(n_A，n_B)运行，其特征在于，确定在风能设备(100)的所在地点的湍流等级并且与所确定的湍流等级相关地规定转子额定转速(n_A，n_B)。

技术领域

本发明涉及一种用于运行由风产生电功率的风能设备的方法，其中风能设备具有空气动力学转子，所述转子具有叶片角可调节的转子叶片，并且转子以可设定的转子额定转速运行。此外，本发明涉及一种风能设备的转子的转子叶片、一种风能设备以及一种风电场。

背景技术

风能设备是普遍已知的并且例如如同在图1中那样构造。风能设备或者其构件的设计基于标准化准则(例如IEC 61400)，该标准化准则具有用于确保风能设备的技术完整性的主要设计要求。该标准的目的是，在风能设备的计划使用寿命期间提供适当的用于防止遭受风险损害的保护水平。在这种情况下，标准参数影响风能设备的尺寸，所述风能设备的尺寸与标准负载相关，然而不是所在地点特定的。标准参数尤其是剪切力、湍流的出现、气候条件、空气密度、风级和风区的参考速度。

风能设备根据所在地点承受极其不同的环境条件，尤其在日间和季节变换中风能设备所暴露于的风场的特性可以是非常不同的。风场通过大量参数表征。最重要的风场参数是平均风速、湍流、竖直的和水平的剪切力、关于高度的风向改变、斜向迎流和空气密度。

湍流描述风速在小于10分钟的时间间隔内在平均值周围的短时间改变。对此的原因是，基本上机械诱发和热诱发的湍流。风场与地面的竖直剪切力在此描述流体力学方面引起的湍流。而热诱发的湍流由热对流或散热造成。热诱发的湍流首先与大气的热稳定性相关。为了进行描述，使用称为湍流强度的无量纲变量。湍流强度定义为关于尤其10分钟的时间间隔的风速的标准方差与风速平均值的比。湍流强度是在所述时间段内的风速的变化性的量值。

参考文件：

[1]J.F.Manwell,J.G.McGowan,A.L.Rogers所著“Wind energy explained-theory,design and application(解释风能——理论、设计和应用)”，第二版，约翰·威利父子有限公司(John Wiley and Sons Ltd.)，2009年。

[2]T.Burton,D.Sharpe,N.Jenkins,E.Bossanyi所著“Wind energy handbook(风能手册)”，约翰·威利父子有限公司，2001年。

[3]F.Boettcher所著“StatistischeAnalyse der undallgemeinerstochastischerProzesse(大气湍流和一般随机过程的统计分析)”，奥尔登堡卡尔·冯·奥西茨基大学(Carl von Ossietzky Universitaet Oldenburg)博士论文，2005年。

[4]R.Gasch,J.Twele所著“Windkraftanlagen-Grundlagen,Entwurf,Planungund Betrieb(风能设备-基本原理、设计、规划和运营)”，第4版，图依布纳出版社(TeubnerVerlag)，2005年。

德国专利商标局在本申请的优先权申请中检索到如下现有技术：US 2017/0328346 A1、DE 10 2008 009 585 A1、DE 10 2013 100 387 A1、US 2017/0218923 A1、US2010/0135789 A1、EP 2518308 A1、WO 2018/153518 A1、US 2015/0159493 A1。

发明内容