[发明专利]用于操作风电场的系统和方法

说明书

提供一种用于操作风电场的系统和方法。因此，确定影响风电场的风向。基于风向，控制器识别涡轮集群，该涡轮集群是风电场的多个风力涡轮的子集。该子集至少包括逆风涡轮和受从逆风涡轮发出的尾流影响的顺风涡轮。利用针对给定风向识别的涡轮集群，控制器则确定用于涡轮集群的自由流最大集群功率输出与受尾流影响的集群功率输出之间的差。然后，控制器确定用于风力涡轮的子集的缓解设置点组合。缓解设置点组合被配置成建立缓解的集群功率输出。缓解的集群功率输出与自由流最大集群功率输出具有小于用于涡轮集群的受尾流影响的集群功率输出和自由流最大集群功率输出之间的差的差。基于该缓解设置点组合，改变该涡轮集群的至少一个风力涡轮的操作状态。

技术领域

本公开一般涉及风电场，并且更特别地涉及用于操作该风电场以便缓解功率输出中的减小以便导致尾流（wake）效应的系统和方法。

背景技术

功率被认为是目前可用的最清洁、对环境最友好的能源之一，并且风力涡轮在这方面已获得越来越多的关注。现代风力涡轮通常包括塔架、发电机、齿轮箱、机舱以及一个或多个转子叶片。机舱包括耦合到齿轮箱和发电机的转子组合件。转子组合件和齿轮箱安装在位于机舱内的底板支撑框架上。一个或多个转子叶片使用已知的翼型件原理捕获风的动能。转子叶片以旋转能的形式传递动能，以便转动将转子叶片连接到齿轮箱的轴，或者如果不使用齿轮箱，则直接耦合到发电机。发电机然后将机械能转换为电能，并且电能可以被传输到容纳在塔架内的转换器和/或变压器，并且随后被部署到公用电网。现代风功率系统通常采用具有多个这样的风力涡轮发电机的风电场的形式，所述风力涡轮发电机可操作以向向功率电网提供功率的传输系统供应功率。

通常，多个风力涡轮彼此结合使用并且被布置为风电场。在这样的布置中，撞击顺风涡轮的风可能受到逆风障碍物（例如逆风涡轮）的影响。当顺风涡轮受到来自逆风涡轮的尾流的影响时，用于顺风涡轮的控制器可以设法改变用于顺风涡轮的设置点，以便优化响应于受尾流影响的风而生成的顺风涡轮的功率生产。然而，在不考虑风电场的其他风力涡轮的情况下对受尾流影响的顺风涡轮的优化可能导致对于给定环境条件而言风电场的次优功率输出。

鉴于上述内容，本领域不断地寻求用于操作风电场的新的和改进的系统和方法，以便缓解由于尾流效应导致的功率输出中的降低。

发明内容

本发明的方面和优点将在以下描述中部分地阐述，或可从描述中明白，或可通过本发明的实践来学习。

在一方面中，本公开涉及一种用于操作具有多个风力涡轮的风电场的方法。该方法可以包括确定影响风电场的风的风向。该方法还可以包括当风具有确定的风向时，经由控制器识别包括多个风力涡轮的子集的涡轮集群。风力涡轮的所述子集可以至少包括逆风（upwind）涡轮和顺风（downwind）涡轮，并且所述顺风涡轮可以受到从所述逆风涡轮发出（emanate）的尾流的影响。另外，该方法可以包括经由控制器至少部分地基于影响风电场的给定风速来确定涡轮集群的自由流最大集群功率输出与受尾流影响的集群功率输出之间的差。根据该方法，该控制器可以确定应用风力涡轮的所述子集的缓解设置点组合，所述缓解设置点组合被配置成用于建立缓解的集群功率输出。缓解的集群功率输出与自由流最大集群功率输出可以具有小于用于涡轮集群的受尾流影响的集群功率输出与自由流最大集群功率输出之间的差的差。此外，该方法可以包括基于所述缓解设置点组合来改变所述涡轮集群的至少一个风力涡轮的操作状态。