風電場中的風力渦輪機的停機方法
【專利摘要】本發(fā)明的實施方式大體上涉及風力渦輪發(fā)電機，并且更具體地涉及風力渦輪機電廠中的風力渦輪機的停機方法。風電場控制器可以配置成獲取指示出由風力渦輪機電廠中的每個風力渦輪機經(jīng)受的疲勞的數(shù)據(jù)，以及將確定為最疲勞的那些渦輪機停機，從而增加風力渦輪機電廠中的渦輪機的壽命。
【專利說明】風電場中的風力渦輪機的停機方法
【技術領域】
[0001 ] 本發(fā)明的實施方式大體上涉及風力渦輪發(fā)電機，并且更具體地涉及風力渦輪機電廠中的風力渦輪機的停機方法。
【背景技術】
[0002]近年來，已越來越多地關注于降低由燃燒化石燃料產生的溫室氣體的排放。用于降低溫室氣體排放的一個解決方案是發(fā)展可再生能源。具體地，從風中獲得的能量已證明是環(huán)境上安全并且可靠的能源，其能夠降低對于化石燃料的依靠。
[0003]風中的能量能夠由風力渦輪機獲取，所述風力渦輪機是將風的動能轉換為機械能、并且繼而將機械能轉換為電能的旋轉機械。常見的水平軸風力渦輪機包括塔架、定位在塔架頂部的機艙、以及借助于軸桿支撐在機艙中的轉子。軸桿將轉子與容置在機艙內部的發(fā)電機的轉子組件或直接或間接地耦連。多個風力渦輪發(fā)電機可以一起放置在風電場中或風力發(fā)電廠中，以便產生足夠的能量以支持電網(wǎng)。
[0004]風資源的可用性和所連接的電網(wǎng)的需求可以隨時間變化。因此，可能的是，在特定時間，風電場中的風力渦輪機有能力產出多于電網(wǎng)上所需的電量。因此，風電場中的一個或復數(shù)個渦輪機可以停機。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明的實施方式大體上涉及風力渦輪發(fā)電機，并且更具體地涉及風力渦輪機電廠中的風力渦輪機的停機方法。
[0006]本發(fā)明的一個實施方式提供了一種用于操作風場中的多個風力渦輪機的方法。所述方法大體上包括:確定所述多個風力渦輪機中的一個或復數(shù)個風力渦輪機應當停機，獲取指示出由所述多個風力渦輪機中的每個風力渦輪機經(jīng)受的疲勞的數(shù)據(jù)，以及選定所述多個風力渦輪機中的確定具有最大疲勞的一個或復數(shù)個風力渦輪機以停機。
[0007]本發(fā)明的另一實施方式提供了一種用于控制風場中的多個風力渦輪機的控制器。所述控制器大體上配置成:確定所述多個風力渦輪機中的一個或復數(shù)個風力渦輪機應當停機，獲取指示出由所述多個風力渦輪機中的每個風力渦輪機經(jīng)受的疲勞的數(shù)據(jù)，以及選定所述多個風力渦輪機中的確定具有最大疲勞的一個或復數(shù)個風力渦輪機以停機。
[0008]本發(fā)明的又一實施方式提供了 一種包括多個風力渦輪機和控制器的風力發(fā)電廠。所述控制器大體上配置成:確定所述多個風力渦輪機中的一個或復數(shù)個風力渦輪機應當停機，獲取指示出由所述多個風力渦輪機中的每個風力渦輪機經(jīng)受的疲勞的數(shù)據(jù)，以及選定所述多個風力渦輪機中的確定具有最大疲勞的一個或復數(shù)個風力渦輪機以停機。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]本發(fā)明的實施方式借助于實施例并且參照附圖解釋。應當注意的是，附圖僅展示本發(fā)明的實施方式的實施例并且因此不應被認為是限定其范圍，因為本發(fā)明可以允許其它等同有效實施方式。
[0010]圖1展示了根據(jù)本發(fā)明的實施方式的示例性的風力渦輪機。
[0011]圖2展示了根據(jù)本發(fā)明的實施方式的示例性的機艙。
[0012]圖3展示了根據(jù)本發(fā)明的實施方式的示例性的風力發(fā)電廠。
[0013]圖4是根據(jù)本發(fā)明的實施方式的由風力發(fā)電廠控制器執(zhí)行的示例性的操作的流程圖。
【具體實施方式】
[0014]在下述內容中，參照本發(fā)明的實施方式。然而，應當理解的是，本發(fā)明不限于具體描述的實施方式。相對地，下述特征和元件的任何組合，無論是否涉及不同的實施方式，都被納入考慮以實施和實踐本發(fā)明。
[0015]再者，在各種實施方式中，本發(fā)明提供了與現(xiàn)有技術相比的各種優(yōu)點。然而，盡管本發(fā)明的實施方式與其它可能的解決方案和/或與現(xiàn)有技術相比可以實現(xiàn)優(yōu)點，但是特定的優(yōu)點是否由給定的實施方式實現(xiàn)并不限制本發(fā)明。因此，下述方面、特征、實施方式以及優(yōu)點僅僅是展示性的，并且不被認為是所附權利要求的元素或限制，除非在一個或復數(shù)個權利要求中特別提出。類似地，對于“本發(fā)明”的引用不應當被解釋為對于在此公開的任何創(chuàng)造性主題的概括，并且不應當被認為是所附權利要求的元素或限制，除非在一個或復數(shù)個權利要求中特別提出。
[0016]下述內容是在附圖中描繪的本發(fā)明的實施方式的詳細描述。實施方式是實施例并且如此詳細以便清晰地表達本發(fā)明。然而，所提供的細節(jié)的量不適于限制實施方式的所設想的變體；而是相反，適于覆蓋落入由所附權利要求限定的本發(fā)明保護范圍中的所有改型、等同方案、以及替代例。
[0017]圖1展示了根據(jù)本發(fā)明的實施方式的示例性的風力渦輪機100。如圖1所示，風力渦輪機100包括塔架110、機艙120、以及轉子130。在本發(fā)明的一個實施方式中，風力渦輪機100可以是陸上型風力渦輪機。然而，本發(fā)明的實施方式不僅限于陸上型風力渦輪機。在替代實施方式中，風力渦輪機100可以是定位在水體(諸如，例如湖泊、海洋等)上方的離岸型風力渦輪機。
[0018]風力渦輪機100的塔架110可以配置成將機艙120和轉子130提升至使得強大的、較少湍流的、并且大體上不受阻礙的空氣流動可以由轉子130接收的高度。塔架110的高度可以是任何合理的高度。塔架110可以由任何類型的材料(例如鋼、混凝土等)制成。在一些實施方式中，塔架110可以由單塊材料制成。然而，在替代實施方式中，塔架110可以包括多個區(qū)段，例如，兩個或更多的管狀鋼區(qū)段111和112，如圖1所示。在本發(fā)明的一些實施方式中，塔架110可以是格狀塔架。因此，塔架110可以包括焊接鋼型材。
[0019]轉子130可以包括轉子輪轂(在下文中簡單稱作“輪轂”)131以及至少一個葉片132 (在圖1中示出了三個這種葉片132)。轉子輪轂131可以配置成將至少一個葉片132耦連至軸桿(未示出)。在一個實施方式中，葉片132可以具有空氣動力輪廓，從而使得在預定風速下，葉片132經(jīng)受提升，從而導致葉片圍繞輪轂徑向地旋轉。機艙120可以包括一個或復數(shù)個部件，其配置成將葉片的空氣-機械能轉換成軸桿的旋轉能量，并且將軸桿的旋轉能量轉換成電能。[0020]風力渦輪機100可以包括多個傳感器，用于監(jiān)控與例如環(huán)境狀況、風力渦輪機負載、性能指標等相關聯(lián)的多個參數(shù)。例如，應變計133在葉片132上示出。在一個實施方式中，應變計133可以配置成檢測葉片132的彎曲和/或扭轉。與葉片的彎曲和扭轉有關的信息可能對于執(zhí)行降低可能出現(xiàn)在葉片132上的負載(例如在高速突風期間)的一個或復數(shù)個操作而言是必要的。在這種情況下，葉片可以變槳以降低負載，從而防止損傷葉片。
[0021]圖1還展示了可以放置在塔架110上的加速度計113。加速度計113可以配置成檢測可能由于在風力渦輪機100上的負載而導致的塔架110的水平運動和彎曲。由加速度計113獲取的數(shù)據(jù)可以用于執(zhí)行一個或復數(shù)個操作，用于降低在風力渦輪機100上的負載。在本發(fā)明的一些實施方式中，加速度計113可以放置在機艙120上。
[0022]圖1還描繪了風傳感器123。風傳感器123可以配置成檢測在風力渦輪機100處或靠近所述風力渦輪機的風向。借助于檢測風向，風傳感器123可以提供有用的數(shù)據(jù)，所述數(shù)據(jù)可以確定將風力渦輪機100偏航入風的操作。風傳感器123可以使用風速和風向以控制葉片變槳角。風速數(shù)據(jù)可以用于確定適當?shù)淖儤?，以便允許葉片132從風中獲取期望量的能量或避免渦輪機部件上的過大負載。在一些實施方式中，風傳感器123可以與可以提供與風力渦輪機周圍環(huán)境有關的附加數(shù)據(jù)的溫度傳感器、壓力傳感器等整合。這種數(shù)據(jù)可以用于確定風力渦輪機的一個或復數(shù)個操作參數(shù)，以便協(xié)助風力渦輪機100獲取期望量的能量或避免損傷風力渦輪機的部件。
[0023]在本發(fā)明的一個實施方式中，光探測和測距(LIDAR)裝置180可以配置在風力渦輪機100上或附近。例如，LIDAR180可以放置在風力渦輪機的機艙、輪轂、和/或塔架上，如圖1所示。在替代實施方式中，LIDAR180可以放置在風力渦輪機100的一個或復數(shù)個葉片132中。在一些實施方式中，LIDAR裝置可以放置在風力渦輪機100附近，例如，如圖1所示放置在地面上。總體上，LIDAR180可以配置成探測在風力渦輪機100前方的一個或復數(shù)個點處的風速和/或風向。換言之，LIDAR180可以允許風力渦輪機在風實際到達風力渦輪機之前探測風速。這可以允許風力渦輪機100主動地調節(jié)葉片變槳角、偏航位置、以及操作參數(shù)等中的一個或復數(shù)個，以便從風中獲取更多能量，并且降低渦輪機部件上的負載。在一些實施方式中，控制器可以配置成將從LIDAR裝置180和風傳感器123接收的數(shù)據(jù)結合以產生風速和/或風向的更準確的測量值。
[0024]盡管應變計133、加速度計113、以及風傳感器123在此描述，但是本發(fā)明的實施方式不限制于上述類型傳感器?？傮w上，任何類型和數(shù)量的傳感器都可以放置在風力渦輪機100的各種位置以協(xié)助獲取與結構健康度、性能、損傷防止、聲學等有關的數(shù)據(jù)。例如，變槳角傳感器可以放置在風力渦輪機葉片處或靠近所述風力渦輪機葉片，以便確定葉片的當前變槳角。
[0025]圖2展示了風力渦輪發(fā)電機100的機艙120和塔架110內部的典型部件的示意圖。當風200推動葉片132時，轉子130旋轉，從而使低速軸202旋轉。齒輪箱204中的齒輪將低速軸202的低轉速機械地轉換為高速軸208的相對高轉速，所述相對高轉速適合于通過發(fā)動機206產生電力。在替代實施方式中，齒輪箱可以省略，并且單一軸桿(例如，軸桿202)可以直接與發(fā)動機206耦連。
[0026]渦輪機控制器210可以感測軸桿202、208中的一個或兩個的轉速。在控制器判斷一個或復數(shù)個軸桿旋轉過快的情況下，控制器可以向制動系統(tǒng)212發(fā)出信號以降低軸桿的轉速，繼而降低轉子106的轉速。制動系統(tǒng)212可以防止損傷風力渦輪發(fā)電機100的部件。渦輪機控制器210還可以接收來自風速計214 (提供風速)和/或風向標216 (提供風向)的輸入?；谒邮盏男畔ⅲ刂破?10可以向一個或復數(shù)個葉片108發(fā)出控制信號，以便調節(jié)葉片的槳角218。借助于調節(jié)葉片相對于風向的槳角218，轉子的轉速(以及因此軸桿202,208的轉速)可以增大或減小?；陲L向，例如，控制器210可以向包括偏航電機220和偏航裝置222的組件發(fā)送控制信號以使機艙104相對于塔架102旋轉，從而使得轉子106可以定位成更多地面向(或在特定情況下更少地面向)上風向。
[0027]發(fā)電機206可以配置成產生基于一個或復數(shù)個電網(wǎng)需求的三相交流電流。在一個實施方式中，發(fā)電機206可以是同步發(fā)電機。同步發(fā)電機可以配置成以恒定速度運轉，并且可以直接連接至電網(wǎng)。在一些實施方式中，發(fā)電機206可以是永磁體發(fā)電機。在替代實施方式中，發(fā)電機206可以是異步發(fā)電機，有時也稱為感應發(fā)電機。感應發(fā)電機可以直接連接至電網(wǎng)，也可以不直接連接至電網(wǎng)。例如，在一些實施方式中，發(fā)電機206可以經(jīng)由一個或復數(shù)個電氣裝置耦連至電網(wǎng)，所述電氣裝置配置成例如調節(jié)電流、電壓、以及其它電力參數(shù)以符合一個或復數(shù)個電網(wǎng)需求。示例性電氣裝置包括例如逆變器、變流器、電阻、斷路器、變壓器等。
[0028]本發(fā)明的實施方式不限制于與電網(wǎng)有關的任何特定類型發(fā)電機或發(fā)電機和與發(fā)電機相關聯(lián)的一個或復數(shù)個電氣裝置的組合布置。包括(但不限于)感應發(fā)電機、永磁體發(fā)電機、同步發(fā)電機等且配置成根據(jù)電網(wǎng)需求產生電力的任何適當類型發(fā)電機都落入本發(fā)明的保護范圍中。
[0029]圖3展示了根據(jù)本發(fā)明的實施方式的示例性的風力發(fā)電廠300。如圖所示，風力發(fā)電廠300可以包括與電網(wǎng)340耦連的風場310、風電場控制器330、以及監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集(SCADA)系統(tǒng)320。風場310可以包括一個或復數(shù)個風力渦輪機，諸如代表性的風力渦輪機100。風力渦輪機集體作為借助于輸電線路與電網(wǎng)340互連的發(fā)電廠，所述電網(wǎng)可以是三相電網(wǎng)。風場310中的所述多個渦輪機可以聚集在共同位置，以便獲得規(guī)模經(jīng)濟優(yōu)勢，即借助于增加輸出而降低單位成本。本領域中的一般技術人員能夠理解的是，風場310可以依照目標電力輸出而包括任意數(shù)量的具有給定發(fā)電能力的風力渦輪機。
[0030]電網(wǎng)340大體上由發(fā)電站的網(wǎng)絡、輸電電路、以及借助于輸電線路的網(wǎng)絡耦連的變電站組成。發(fā)電站借助于核能、水電、天然氣、或燃煤手段、或借助于另一類型的可再生能源如太陽能和地熱能而產生電力。與所描繪的風場310類似的附加風場也可以與電網(wǎng)340耦連。電網(wǎng)和風場通常通過交流電(AC)產生和輸送電力。
[0031]控制器330能夠通過從微處理器、微型控制器、數(shù)字信號處理器、微電腦、中央處理單元、現(xiàn)場可編程門陣列、可編程邏輯裝置、狀態(tài)機械、邏輯電路、模擬電路、數(shù)字電路、和/或基于存儲在存儲器334中的操作說明操縱信號(模擬和/或數(shù)字)的任何其它裝置中選定的一個或復數(shù)個處理器331實現(xiàn)。
[0032]存儲器334可以是單一存儲器裝置或多個存儲器裝置，其包括但不限于:只讀存儲器(ROM)、隨機存取存儲器(RAM)、易失型存儲器、非易失型存儲器、靜態(tài)隨機存取存儲器(SRAM)、動態(tài)隨機存取存儲器(DRAM)、閃存型存儲器、緩存型存儲器、和/或適合于存儲數(shù)字信息的任何其它裝置。
[0033]大容量存儲裝置333可以是單一大容量存儲裝置或多個大容量存儲裝置，其包括但不限于:硬盤驅動器、光盤驅動器、磁帶驅動器、非易失型固態(tài)硬盤驅動器和/或能夠存儲數(shù)字信息的任何其它裝置。輸入/輸出(I/O)接口 331可以采用用于與風場310的風力渦輪機通訊的適當?shù)耐ㄓ崊f(xié)議。
[0034]處理器332在操作系統(tǒng)的控制下運作，并且執(zhí)行或在其它情況下依賴于包含在各種計算機軟件應用、部件、程序、對象、模組、數(shù)據(jù)結構等中的計算機程序代碼，以便通過I/o接口 331從風場310中的一個或復數(shù)個風力渦輪機讀取數(shù)據(jù)以及向其寫入指示，無論是作為操作系統(tǒng)的一部分還是作為特定應用而實施。
[0035]人機接口(HMI) 350以已知的方式可操作地耦連至控制器330的處理器332。HMI350可以包括輸出裝置，諸如字母數(shù)字顯示器、觸摸屏、以及其它視覺指示器，并且包括能夠從操作者接受指令或輸入并且將進入的輸入傳輸至處理器332的輸入裝置和控制器，諸如字母數(shù)字鍵盤、定點裝置、小鍵盤、按鈕、控制旋鈕等。
[0036]在本發(fā)明的一個實施方式中，控制器330可以配置成向風場310中的風力渦輪機發(fā)出功率基準信號?；诠β驶鶞市盘?11，風場310中的風力渦輪機可以調節(jié)一個或復數(shù)個操作參數(shù)(例如，葉片變槳角)，以使得風場產生由功率基準信號限定的電力。在本發(fā)明的一個實施方式中，功率基準信號還可以配置成將風場310中的一個或復數(shù)個渦輪機啟動和
/或停機。
[0037]如上所述，可用的風資源和電網(wǎng)340的需求可以隨時間變化。因此，可能的是風電場310中的風力渦輪機的發(fā)電能力可以遠超過電網(wǎng)所需求的電力。在這種情況下，可以從電網(wǎng)接收要求縮減風場所產生的電力的量的一個或復數(shù)個指令。在這種情形下，風電場控制器330可以將風場310中的一個或復數(shù)個渦輪機停機，以便降低所產生的電力的量。
[0038]在傳統(tǒng)的風力發(fā)電廠中，在隨機的基礎上、基于預定的優(yōu)先級方案等選定特定的風力渦輪機以停機。然而，風電場中的不同的渦輪機可能面對非常不同的操作環(huán)境，所述操作環(huán)境可以隨時間改變。結果是，不同的渦輪機可以經(jīng)受不同量的磨損或疲勞。本發(fā)明的實施方式提供了方法、系統(tǒng)以及設備用于將風場中的渦輪機可選地停機，從而使得沒有特定的風力渦輪機相對于其它渦輪機經(jīng)受過度的疲勞。
[0039]在本發(fā)明的一個實施方式中，風電場控制器330可以配置成周期性地或連續(xù)地收集來自風電場310中的風力渦輪機的疲勞數(shù)據(jù)。疲勞數(shù)據(jù)的實施例可以包括，例如，與失效有關的數(shù)據(jù)、來自傳感器(例如，葉片負載傳感器、塔架負載傳感器)的數(shù)據(jù)、環(huán)境狀態(tài)(例如，風速和風向、湍流)、累積電力產出、渦輪機在給定風向下相對于一個或復數(shù)個其它渦輪機的相對位置等。在本發(fā)明的一個實施方式中，由風電場控制器330收集的疲勞數(shù)據(jù)可以存儲在存儲器334和/或大容量存儲器333中。
[0040]在一些實施方式中，疲勞數(shù)據(jù)可以由耦連至風場310的SCADA系統(tǒng)320收集。SCADA系統(tǒng)320可以配置成周期性地或連續(xù)地收集來自風電場310中的風力渦輪機的疲勞數(shù)據(jù)并且將數(shù)據(jù)存儲在相應的存儲器裝置或存儲器(圖3中未示出)中。在這種實施方式中，風電場控制器330可以配置成在期望時從SCADA系統(tǒng)獲取疲勞數(shù)據(jù)。
[0041]在本發(fā)明的一個實施方式中，風電場控制器330可以配置成基于從存儲器334、大容量存儲器333、和/或SCADA系統(tǒng)320獲取的疲勞數(shù)據(jù)將風場310中的一個或復數(shù)個渦輪機可選地停機(例如，在縮減期間)。疲勞數(shù)據(jù)可以包括壽命內疲勞數(shù)據(jù)和/或當前或最近經(jīng)受疲勞數(shù)據(jù)?；谄跀?shù)據(jù)，風電場控制器330可以確定風場310中的哪一個風力渦輪機最疲勞。最疲勞的渦輪機接下來可以優(yōu)先停機。
[0042]如上所建議的，在一個實施方式中，由風電場控制器330納入考慮的疲勞數(shù)據(jù)可以包括在每個風力渦輪機的整個壽命期間收集的疲勞數(shù)據(jù)。例如，在一個實施方式中，控制器330可以獲取指示出由每個渦輪機經(jīng)受的失效或故障的總數(shù)的數(shù)據(jù)。每個渦輪機的失效或停機的總數(shù)可以指示出風力渦輪機的長期健康狀態(tài)。在一個實施方式中，具有相對較多次數(shù)的故障和/或失效的渦輪機可以高度優(yōu)先停機。
[0043]在本發(fā)明的一個實施方式中，風電場控制器330可以獲取指示出在預定時間窗期間(例如，前4小時、上周等)與每個風力渦輪機相關聯(lián)的警報或故障的總數(shù)的數(shù)據(jù)。所述警報可以包括任何類型的警報，例如，由葉片傳感器導致的警報，其指示出葉片上存在可以導致葉片損傷的過大負載。渦輪機在預定時間窗內的警報總數(shù)可以指示出渦輪機在短時間中的健康狀態(tài)。在本發(fā)明的一個實施方式中，在預定時間窗中具有相對較高數(shù)量的警報的風力渦輪機可以被賦予較高優(yōu)先級以停機。
[0044]在本發(fā)明的一個實施方式中，風電場控制器可以配置成獲取指示出由每個風力渦輪機產出的電力的縱梁的數(shù)據(jù)。由每個渦輪機產出的電力的總量可以與由風力渦輪機的部件經(jīng)受的負載密切相關，并且因此與由渦輪機在其整個壽命期間經(jīng)受的疲勞密切相關。因此，在一個實施方式中，具有相對較大量的壽命內電力產出的風力潤輪機可以由風電場控制器330優(yōu)先停機。
[0045]在本發(fā)明的一個實施方式中，風電場控制器可以配置成將可以影響風場310中的風力渦輪機的疲勞的當前狀況納入考慮。這可以是因為，即使在風電場內，不同的風力渦輪機也可以在給定時間經(jīng)受顯著不同的風況。因此，在一些實施方式中，風電場控制器330可以配置成基于由風電場310中的風力渦輪機經(jīng)受的當前狀況選定風力渦輪機以停機。
[0046]例如，在一個實施方式中，風電場控制器330可以配置成獲取與當前風況和風電場310中的風力渦輪機的相對位置有關的數(shù)據(jù)。如在本領域中已知的，處于其它渦輪機的尾流中的渦輪機經(jīng)受更低的風速和更多湍流的風況。在本發(fā)明的一個實施方式中，在渦輪機定位在其它渦輪機的尾流中的情況下，其可以優(yōu)先停機。
[0047]在本發(fā)明的一個實施方式中，風電場控制器330可以配置成獲取來自風電場310中的每個風力渦輪機的當前風湍流數(shù)據(jù)。例如，在一個實施方式中，每個風力渦輪機可以包括能夠指示出風中的湍流的葉片負載傳感器。風中的湍流越大，可以由渦輪機經(jīng)受的負載越大。因此，在一個實施方式中，風電場控制器330可以配置成優(yōu)先使經(jīng)受相對較大湍流的風力渦輪機停機。
[0048]在本發(fā)明的一個實施方式中，風電場控制器330可以配置成獲取來自風場310中的每個風力渦輪機的風速數(shù)據(jù)。在特定風速閾值處(例如，大于25m/s)，風力渦輪機上的疲勞負載可能過大并且可能導致?lián)p傷渦輪機。許多風力渦輪機可以響應于檢測到風速的閾值級別而自動停機。在一些實施方式中，風電場控制器330可以優(yōu)先使經(jīng)受最接近預定閾值的極端風況的風力渦輪機停機。例如，假設風力渦輪機在檢測到風速大于25m/s時自動停機。在第一渦輪機檢測到風速在12m/s左右并且第二風力渦輪機檢測到風速在22m/s左右的情況下，風電場控制器330可以優(yōu)先使第二風力渦輪機停機，因為第二風力渦輪機經(jīng)受的風速最接近用于自動停機的閾值風速。
[0049]盡管在此描述了基于歷史/壽命內數(shù)據(jù)(諸如累積壽命內故障、在預定時間窗中的警報數(shù)量、以及累積電力產出)、以及基于當前狀況(諸如風速、湍流，以及風力渦輪機的相對位置)確定特定的風力渦輪機停機，但是本發(fā)明的實施方式不僅限于以上引用的因素。與風力渦輪機的疲勞有關的任何類型的歷史/壽命內數(shù)據(jù)和當前狀況數(shù)據(jù)都可以用于確定優(yōu)先使風場310中的哪個風力渦輪機停機。
[0050]再者，對于哪個渦輪機應當停機的判斷可以只基于歷史/壽命內數(shù)據(jù)、只基于當前狀況數(shù)據(jù)、或基于歷史/壽命內數(shù)據(jù)和當前狀況數(shù)據(jù)的結合。與風力渦輪機的疲勞有關的任何數(shù)量的因素(諸如在上文中描述的因素)都可以由控制器330納入考慮以確定哪個渦輪機應當啟動或停機。
[0051]在一個實施方式中，在風電場控制器330將用于確定哪個渦輪機應當啟動或停機的多個因素納入考慮的情況下，風電場控制器330可以向每個因素指派不同的相對優(yōu)先級。例如，假設第一渦輪機已經(jīng)受20次壽命內故障并且第二渦輪機已經(jīng)受15次壽命內故障。因此，基于歷史故障數(shù)據(jù)，可以看出第二渦輪機應當啟動并且第一渦輪機應當停機。然而，在第二風力渦輪機經(jīng)受可以損傷渦輪機的極端風況、而第一風力渦輪機不經(jīng)受極端風況的情況下，則風電場控制器330可以選定第一渦輪機用于啟動(即使其具有更多次的壽命內故障)，并且選定第二渦輪機以停機。
[0052]圖4是示例性的操作的流程圖，所述操作可以由風電場控制器執(zhí)行以確定多個風力渦輪機中的哪個應當停機。所述操作可以在步驟410中開始，所述步驟確定多個風力渦輪機中的一個或復數(shù)個風力渦輪機需要停機。步驟410中的確定可以例如響應于接收到來自電網(wǎng)的電力縮減指令而做出。在步驟420中，風電場控制器可以獲取指示出由所述多個風力渦輪機中的每個風力渦輪機經(jīng)受的疲勞的數(shù)據(jù)。在步驟430中，風電場控制器可以選定所述多個風力渦輪機中的確定具有最大疲勞的一個或復數(shù)個風力渦輪機以停機。
[0053]盡管本發(fā)明以借助于對各種實施方式的描述而展示，并且盡管這些實施方式已相當詳細地描述，但是 申請人:的意圖并非將所附權利要求約束或以任何方式限制于這種細節(jié)。附加的優(yōu)點和改型對于本領域中的技術人員將會是顯然的。因此本發(fā)明在其更廣泛的方面中不限于所示出和描述的特定細節(jié)、代表性方法、以及展示性實施例。因此，可以偏離這種細節(jié)而不背離 申請人:的總體發(fā)明概念的精神或范圍。
【權利要求】
1.一種用于操作風場中的多個風力渦輪機的方法，其包括: 確定所述多個風力渦輪機中的一個或復數(shù)個風力渦輪機應當停機； 獲取指示出由所述多個風力渦輪機中的每個風力渦輪機經(jīng)受的疲勞的數(shù)據(jù)；以及 選定所述多個風力渦輪機中的確定具有最大疲勞的一個或復數(shù)個風力渦輪機以停機。
2.如權利要求1所述的方法，其中指示出由每個風力渦輪機經(jīng)受的疲勞的數(shù)據(jù)包括每個渦輪機的歷史故障數(shù)據(jù)。
3.如權利要求1所述的方法，其中指示出由每個風力渦輪機經(jīng)受的疲勞的數(shù)據(jù)包括與影響每個風力渦輪機的疲勞的當前狀況有關的數(shù)據(jù)。
4.如權利要求4所述的方法，其中指示出由每個風力渦輪機經(jīng)受的疲勞的數(shù)據(jù)包括下述數(shù)據(jù)中的至少一個: 風速； 湍流；以及 風向和渦輪機相對于其它渦輪機的位置。
5.如權利要求1所述的方法，其中獲取指示出由每個渦輪機經(jīng)受的疲勞的數(shù)據(jù)包括: 獲取至少兩個不同類型的數(shù)據(jù)； 確定每個類型的數(shù)據(jù)的優(yōu)先級；以及 基于至少兩個不同類型的數(shù)據(jù)和 每個類型的數(shù)據(jù)的優(yōu)先級選定所述多個風力渦輪機中的一個或復數(shù)個風力渦輪機以停機。
6.一種用于控制風場中的多個風力渦輪機的控制器，其中所述控制器配置成: 確定所述多個風力渦輪機中的一個或復數(shù)個風力渦輪機應當停機； 獲取指示出由所述多個風力渦輪機中的每個風力渦輪機經(jīng)受的疲勞的數(shù)據(jù)；以及 選定所述多個風力渦輪機中的確定具有最大疲勞的一個或復數(shù)個風力渦輪機以停機。
7.如權利要求6所述的控制器，其中指示出由每個風力渦輪機經(jīng)受的疲勞的數(shù)據(jù)包括每個渦輪機的歷史故障數(shù)據(jù)。
8.如權利要求6所述的控制器，其中指示出由每個風力渦輪機經(jīng)受的疲勞的數(shù)據(jù)包括與影響每個風力渦輪機的疲勞的當前狀況有關的數(shù)據(jù)。
9.如權利要求8所述的控制器，其中指示出由每個風力渦輪機經(jīng)受的疲勞的數(shù)據(jù)包括下述數(shù)據(jù)中的至少一個: 風速； 湍流；以及 風向和渦輪機相對于其它渦輪機的位置。
10.如權利要求6所述的控制器，其中由控制器獲取指示出由每個渦輪機經(jīng)受的疲勞的數(shù)據(jù)包括: 獲取至少兩個不同類型的數(shù)據(jù)； 確定每個類型的數(shù)據(jù)的優(yōu)先級；以及 基于至少兩個不同類型的數(shù)據(jù)和每個類型的數(shù)據(jù)的優(yōu)先級選定所述多個風力渦輪機中的一個或復數(shù)個風力渦輪機以停機。
11.一種風力發(fā)電廠，其包括: 多個風力渦輪機；以及控制器，其配置成: 確定所述多個風力渦輪機中的一個或復數(shù)個風力渦輪機應當停機； 獲取指示出由所述多個風力渦輪機中的每個風力渦輪機經(jīng)受的疲勞 的數(shù)據(jù)；以及 選定所述多個風力渦輪機中的確定具有最大疲勞的一個或復數(shù)個風 力渦輪機以停機。
12.如權利要求11所述的風力發(fā)電廠，其中指示出由每個風力渦輪機經(jīng)受的疲勞的數(shù)據(jù)包括每個渦輪機的歷史故障數(shù)據(jù)。
13.如權利要求11所述的風力發(fā)電廠，其中指示出由每個風力渦輪機經(jīng)受的疲勞的數(shù)據(jù)包括與影響每個風力渦輪機的疲勞的當前狀況有關的數(shù)據(jù)。
14.如權利要求13所述的風力發(fā)電廠，其中指示出由每個風力渦輪機經(jīng)受的疲勞的數(shù)據(jù)包括下述數(shù)據(jù)中的至少一個: 風速； 湍流；以及 風向和渦輪機相對于其它渦輪機的位置。
15.如權利要求11所述的風力發(fā)電廠，其中由控制器獲取指示出由每個渦輪機經(jīng)受的疲勞的數(shù)據(jù)包括: 獲取至少兩個不同類型的數(shù)據(jù)； 確定每個類型的數(shù)據(jù)的優(yōu)先級；以及 基于至少兩個不同類型的數(shù)據(jù)和每個類型的數(shù)據(jù)的優(yōu)先級選定所述多個風力渦輪機中的一個或復數(shù)個風力渦輪機以停機。
【文檔編號】F03D7/02GK103717887SQ201280039404
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2012年6月29日 優(yōu)先權日:2011年6月30日
【發(fā)明者】M·A·謝爾, J·S·湯姆森, P·布拉特, S·達爾斯高 申請人:維斯塔斯風力系統(tǒng)集團公司