風力渦輪、控制系統和用於優化風力渦輪功率生產的方法
2023-05-19 06:37:21 1
專利名稱：風力渦輪、控制系統和用於優化風力渦輪功率生產的方法
技術領域：
本文所述的 主題大體上涉及風力渦輪，並且更具體地說，涉及風力渦輪、控制系統和從風電場內的一個或多個風力渦輪優化功率生產的方法。
背景技術：
通常，風力渦輪包括轉子，轉子包括具有多個轉子葉片的可旋轉中心體組件。轉子葉片將風能轉變成機械旋轉轉矩，該轉矩經由轉子驅動一個或多個發電機。發電機有時 (但並非總是)通過齒輪箱旋轉地聯接到轉子上。齒輪箱逐步增加轉子的固有低旋轉速度， 以用於使發電機將旋轉機械能高效地轉換成電能，該電能可經由至少一個電連接而送入公共電網。也存在無齒輪的直接驅動的風力渦輪。轉子、發電機、齒輪箱和其它構件通常被安裝在位於塔架上的殼體或機艙內。至少一些已知的風力渦輪布置成被稱作風電場的局部組。一般而言，每個風力渦輪被定位在風電場內以優化風電場的環境情況。舉例而言，風力渦輪可被定位成減小或最小化一個或多個風力渦輪的尾流效應(即，湍流)。這樣的尾流效應可由圍繞風力渦輪的塔架、轉子葉片和/或其它構件移動的風引起。但是，由於可在已知風電場內存在的空間約束，風力渦輪的定位仍可導致被引到一個或多個風力渦輪上的尾流效應。這樣的尾流效應可不期望地導致被引到受影響的風力渦輪上的額外負載，其可縮短受影響的風力渦輪的一個或多個構件的使用期限。至少一些已知的風電場限制或約束經曆尾流效應的風力渦輪的功率生產，以防止與尾流效應相關聯的湍流損壞風力渦輪。舉例而言，位於另一風力渦輪的尾流區內的風力渦輪可降低或限制旋轉速度和/或功率生產。此外，可防止受影響的風力渦輪在過量功率生產能力期間增加其功率生產。這樣的約束可在風電場安裝期間基於未來風電場條件的估計而編程到各風力渦輪的控制系統中。然而，一個或多個風力渦輪可能並不是連續地操作的，例如由於維護和/或故障情況。風電場內每個風力渦輪的操作狀態可能不對其它風力渦輪有用。因此，如果一個或多個風力渦輪是不操作的，其它風力渦輪的功率生產可繼續被約束，即使該不操作的風力渦輪可產生較少的湍流。這樣的操作可導致可由風力渦輪另外產生的功率的損失。
發明內容
在一個實施例中，提供了一種包括發電機和控制系統的風力渦輪。該控制系統設置為用以判斷由風力渦輪上遊的風力渦輪所造成的尾流區是否會引起預先限定的湍流量至該風力渦輪。該控制系統還設置為，如果湍流量大於預先限定的量，調整風力渦輪的至少一個約束至第一設置，該約束影響由發電機產生的功率，以及，如果湍流量不大於預先限定的量，調整風力渦輪的約束至第二設置。在另一實施例中，提供了一種控制系統，其設置為用以聯接到第一風力渦輪上以及聯接到位於第一風力渦輪上遊的第二風力渦輪上。該控制系統設置為用以判斷由第二風力渦輪所造成的尾流區是否會引起預先限定的湍流量至第一風力渦輪。該控制系統還設置為，如果湍流量大於預先限定的量，調整第一風力渦輪的至少一個約束至第一設置，該約束影響由第一風力渦輪產生的功率，以及，如果湍流量不大於預先限定的量，調整第一風力渦輪的約束至第二設置。在還有另一實施例中，提供了一種用於優化風力渦輪的功率生產的方法，其包括判斷由第一風力渦輪上遊的第二風力渦輪所造成的尾流區是否會引起預先限定的湍流量至第一風力渦輪。如果湍流量大於預先限定的量，第一風力渦輪的至少一個約束被調整至第一設置，該約束影響由第一風力渦輪產生的功率。如果湍流量不大於預先限定的量，該約束被調整至第二設置。
圖1是一示例性風力渦輪的透視圖。圖2是適用於圖1中所示的風力渦輪的一示例性機艙的局部剖視圖。圖3是可包括圖1中所示的風力渦輪的一示例性風電場的示意性頂視圖。圖4是用於優化適用於圖1中所示的風力渦輪和/或圖3中所示的風電場內的風力渦輪的一示例性方法的流程圖。項目清單
權利要求
1.一種風力渦輪(100)，包括 發電機(132)；和，控制系統(150)，所述控制系統(150)設置為判斷由所述風力渦輪上遊的風力渦輪所造成的尾流區是否會引起預先限定的湍流量至所述風力渦輪；如果湍流量大於所述預先限定的量，調整所述風力渦輪的至少一個約束至第一設置， 所述至少一個約束影響由所述發電機產生的功率；以及，如果湍流量不大於所述預先限定的量，調整所述風力渦輪的所述約束至第二設置。
2.根據權利要求1所述的風力渦輪(100)，其特徵在於，所述控制系統(150)確定所述上遊風力渦輪的操作狀態以判斷是否會引起所述預先限定的湍流量至所述風力渦輪。
3.根據權利要求2所述的風力渦輪(100)，其特徵在於，所述控制系統(150)還設置為，如果所述確定的操作狀態表明所述上遊風力渦輪是操作的，調整所述風力渦輪的所述約束至第一設置。
4.根據權利要求3所述的風力渦輪(100)，其特徵在於，所述控制系統(150)還設置為，如果所述確定的操作狀態表明所述上遊風力渦輪是不操作的，調整所述風力渦輪的所述約束至第二設置。
5.根據權利要求4所述的風力渦輪(100)，其特徵在於，所述控制系統(150)還設置為，如果所述確定的操作狀態表明所述上遊風力渦輪是不操作的，增加所述風力渦輪的功率生產超過第一限制。
6.根據權利要求4所述的風力渦輪，其特徵在於，所述控制系統(150)還被設置為，如果所述風力渦輪的至少一個構件的負載超過預先限定的閾值，調整所述風力渦輪的至少一個約束。
7.根據權利要求1所述的風力渦輪，其特徵在於，所述控制系統(150)確定風向以判斷是否會引起所述預先限定的湍流量至所述風力渦輪。
8.—種控制系統(150)，所述控制系統(150)設置為用以聯接到第一風力渦輪上以及聯接到位於所述第一風力渦輪上遊的第二風力渦輪上，所述控制系統還設置為判斷由所述第二風力渦輪造成的尾流區是否會引起預先限定的湍流量至所述第一風力渦輪；如果湍流量大於所述預先限定的量，調整所述第一風力渦輪的至少一個約束至第一設置，所述約束影響由所述第一風力渦輪產生的功率；以及，如果湍流量不大於所述預先限定的量，調整所述第一風力渦輪的所述約束至第二設置。
9.根據權利要求8所述的控制系統(150)，其特徵在於，所述控制系統確定所述第二風力渦輪的操作狀態以判斷是否會引起所述預先限定的湍流量至所述第一風力渦輪。
10.根據權利要求9所述的控制系統(150)，其特徵在於，所述控制系統還設置為，如果所述確定的操作狀態表明所述第二風力渦輪是操作的，調整所述第一風力渦輪的所述約束至第一設置。
全文摘要
本發明涉及風力渦輪、控制系統和用於優化風力渦輪功率生產的方法。具體而言，一種風力渦輪(100)包括發電機(132)和控制系統(150)。該控制系統設置為用以判斷由風力渦輪上遊的風力渦輪所造成的尾流區是否會引起預先限定的湍流量至該風力渦輪。該控制系統還設置為，如果湍流量大於預先限定的量，調整風力渦輪的至少一個約束至第一設置，該約束影響由發電機產生的功率，以及，如果湍流量不大於預先限定的量，調整風力渦輪的約束至第二設置。
文檔編號F03D7/04GK102312782SQ20111019998
公開日2012年1月11日 申請日期2011年7月7日 優先權日2010年7月9日
發明者B·蘇布拉馬尼安, S·古於, V·S·拉普特, V·薩克塞納 申請人:通用電氣公司