ES2927015T3 - Método de funcionamiento de un aerogenerador - Google Patents
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Abstract
La invención se refiere a un método para operar una planta de energía eólica (1), y una planta de energía eólica (1) diseñada para llevar a cabo este método, y un producto de programa informático correspondiente. En el método para operar una instalación de energía eólica (1) que comprende un rotor (2) con una pluralidad de palas de rotor (4) que se pueden ajustar con respecto al ángulo de pala y un sistema de detección de acumulación de hielo en las palas de rotor (4), el ángulo de pala se ajusta durante el funcionamiento normal mediante una curva característica estándar en función de un número característico que puede determinarse durante el funcionamiento del aerogenerador (1) (paso 90) y en caso de formación de hielo (paso 95) según los siguientes pasos: a) funcionamiento del aerogenerador (1) utilizando una curva característica especial inicial para el ángulo de pala de una pala de rotor (4) o de todas las palas de rotor (4) en función de un número característico que puede ser determinado durante el funcionamiento de la instalación de energía eólica (1) (paso 100); b) registrar una primera curva de potencia durante un período de tiempo predeterminado (paso 105); c) cambiar la característica especial (paso 110); d) registrar otra curva de potencia durante un período de tiempo predeterminado (paso 110); ye) comprobar si la última curva de potencia determinada representa un óptimo (paso 125): si es así, el funcionamiento de la instalación de energía eólica (1) utilizando la curva característica especial óptima en la que se basa la última curva de potencia adicional determinada; - si no, iteración desde el paso c). La instalación de energía eólica (1) según la invención y el producto de programa informático según la invención están diseñados para llevar a cabo el procedimiento según la invención. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)
Description
DESCRIPCIÓN
Método de funcionamiento de un aerogenerador
La invención se refiere a un método de funcionamiento de un aerogenerador, así como a un aerogenerador diseñado para llevar a cabo este método y a un producto de programa informático correspondiente.
Los aerogeneradores son conocidos en el estado de la técnica. Comprenden por regla general un rotor, que está dispuesto de manera giratoria en una góndola, donde la góndola está dispuesta a su vez de forma giratoria en una torre. El rotor, dado el caso a través de un árbol de rotor y un engranaje acciona un generador. Un movimiento de rotación del rotor inducido por el viento puede transformarse así en energía eléctrica que puede alimentarse en una red eléctrica a través de convertidores y/o transformadores - en función del tipo de construcción del generador también al menos parcialmente de manera directa. El rotor comprende varias palas (normalmente tres) que se extienden sustancialmente de forma radial desde el eje del rotor y que están montadas de forma giratoria con respecto a un buje del rotor para ajustar el ángulo de ataque de las palas del rotor.
Las palas del rotor de los aerogeneradores suelen ser ajustables en cuanto a su ángulo de pala (control de paso o pitch), lo que también permite modificar el ángulo de ataque de cada una de las palas del rotor durante el funcionamiento. En un rango de carga parcial entre la velocidad de conexión del viento, a partir de la cual el rotor puede empezar a girar, y la velocidad del viento nominal, a partir de la cual el aerogenerador alimenta su potencia nominal a la red eléctrica, el ángulo de pala se selecciona de forma que, por un lado, el rendimiento del viento sea el máximo posible y, por otro, se evite de forma fiable la entrada en pérdida de una o varias palas del rotor. En el rango de carga plena con una velocidad de viento superior a la nominal, los ángulos de las palas se ajustan de modo que el rotor solo gire a la velocidad máxima especificada.
En el rango de carga parcial, los ángulos de pala se controlan regularmente mediante una curva característica que depende del llamado factor adimensional A, que resulta del cociente de la velocidad de las puntas de las palas del rotor y la velocidad del viento. La curva característica se selecciona de forma que, si se mantiene en el rango de carga parcial, se consigue el coeficiente de potencia óptimo del rotor o de las palas del rotor, lo que a su vez se traduce en un rendimiento eólico óptimo. En cambio, en el rango de plena carga, se establece un ángulo de pala que se desvía de esta curva característica, lo que reduce el coeficiente de potencia del rotor.
Dependiendo del lugar de instalación de un aerogenerador, existe el riesgo de que se acumule hielo en las palas del rotor, lo que modifica las propiedades de flujo de las palas del rotor. En particular, aumenta el riesgo, manteniendo un control constante, de entradas en pérdida. Una entrada en pérdida de este tipo significa una caída repentina de la generación de energía y, por consiguiente, una carga mecánica considerable para el aerogenerador. Una caída tan repentina de la energía alimentada a la red también tiene un efecto negativo en la estabilidad de la red eléctrica. Por lo tanto, es necesario evitar, en la medida de lo posible, una entrada en pérdida.
La patente US 8.096.761 B1 ha reconocido que, en casos de deterioro de la aerodinámica de las palas del rotor (por ejemplo, debido a la formación de hielo), se puede determinar una curva característica utilizada para controlar el ángulo de pala en el rango de carga parcial que sea comparable (si no idéntica) y que indique un ángulo mínimo de las palas para cada una de las diferentes condiciones de funcionamiento, por debajo del cual existe un mayor riesgo de entrar en pérdida. En consecuencia, el sistema de control del aerogenerador está diseñado de manera que, si la aerodinámica de las palas del rotor se deteriora, el ángulo de pala no desciende por debajo del mínimo existente para el estado respectivo de funcionamiento.
La desventaja de este estado de la técnica es que, aunque se puede evitar la entrada en pérdida de las palas del rotor si la aerodinámica se deteriora, el aerogenerador puede no ofrecer el máximo rendimiento posible debido al ángulo mínimo especificado de las palas que debe respetarse. Especialmente en el caso de los aerogeneradores situados en emplazamientos en los que cabe esperar una formación de hielo en las palas del rotor durante un período de tiempo prolongado, la pérdida de rendimiento por mantener un ángulo mínimo de las palas, cuyo único objetivo es evitar de forma fiable las entradas en pérdida, puede ser considerable.
Otro documento del estado de la técnica es EP 2719895 A1.
El objeto de la presente invención es proporcionar un método de funcionamiento de un aerogenerador, así como un aerogenerador y un producto de programa informático, en los que no se produzcan las desventajas del estado de la técnica anterior, o al menos solo en un grado reducido.
Este objetivo se resuelve mediante un método según la reivindicación principal, así como un aerogenerador y un producto de programa informático según las reivindicaciones dependientes. Los perfeccionamientos ventajosos son objeto de las reivindicaciones dependientes.
En consecuencia, la invención se refiere a un método para el funcionamiento de un aerogenerador que comprende un rotor con varias palas del rotor ajustables con respecto al ángulo de pala y un sistema de detección de la
formación de hielo en las palas del rotor, donde el ajuste del ángulo de pala se lleva a cabo en funcionamiento normal sobre la base de una curva característica estándar en función de un coeficiente que puede determinarse durante el funcionamiento del aerogenerador y, en el caso de que se detecte la formación de hielo, de acuerdo con las siguientes etapas:
a) Funcionamiento del aerogenerador sobre la base de una curva característica especial inicial para los ángulos de pala de una pala de rotor o de todas las palas del rotor en función de un coeficiente que puede determinarse durante el funcionamiento del aerogenerador;
b) registro de una primera curva de potencia para un periodo de tiempo establecido;
c) cambio de la característica especial;
d) registro de una curva de potencia adicional para un periodo de tiempo establecido; y
e) comprobación de si la última curva de potencia adicional determinada representa un óptimo:
- En caso afirmativo, funcionamiento del aerogenerador sobre la base de la curva característica especial óptima (es decir, según la definición de la curva característica especial en la etapa a), para una pala del rotor o para todas las palas del rotor), que sirve de base para la última curva de potencia adicional determinada;
- en caso negativo, iteración desde la etapa c),
donde, tras determinar la curva característica especial óptima para una pala del rotor, se repiten sucesivamente las etapas a) a e) para las demás palas del rotor.
Además, la invención se refiere a un aerogenerador que comprende un rotor con varias palas del rotor ajustables con respecto al ángulo de pala, donde el rotor está dispuesto de forma giratoria en una góndola dispuesta de forma giratoria en una torre y está conectado a un generador dispuesto en la góndola para convertir la energía eólica que actúa sobre el rotor en energía eléctrica, y un dispositivo de control para controlar el aerogenerador y sus componentes, donde el dispositivo de control está diseñado para llevar a cabo el método según la invención.
La invención se refiere también a un producto de programa informático que comprende partes de programa que, cuando se cargan en un ordenador, están diseñadas para llevar a cabo el método según la invención.
En primer lugar, se explicarán algunos términos empleados en relación con la invención.
El término “curva de potencia” se refiere a la relación cuantitativa entre la velocidad del viento y la potencia eléctrica generada.
Para “ registrar una curva de potencia” , los valores detectados de la velocidad del viento y la potencia eléctrica generada se combinan por pares para formar puntos de datos. Si el registro se realiza durante un periodo de tiempo suficientemente largo con velocidades de viento cambiantes, se obtiene una curva de potencia a partir de los puntos de datos individuales. Sin embargo, también es posible registrar solo un pequeño número de puntos de datos, a partir de los cuales se puede extrapolar una curva de potencia si es necesario. En casos extremos —especialmente cuando el viento es constante durante un período de tiempo más largo— también es posible para el registro de una curva de potencia registrar solo un punto de datos, a partir del cual, si es necesario, se puede determinar aproximadamente una curva de potencia teórica.
La invención ha descubierto que, en caso de que se forme hielo en las palas del rotor de un aerogenerador, y del consiguiente deterioro habitual de la aerodinámica de las palas del rotor, el control del ángulo de pala debe cambiarse para evitar entradas en pérdida, pero el cambio en el control del ángulo de pala puede optimizarse repetitivamente para mantener la pérdida de rendimiento debida a la formación de hielo lo más baja posible. Esto es especialmente cierto, ya que se descubrió que se forman formaciones de hielo completamente diferentes en cada una de las palas del rotor cuando se acumula el hielo, que cambian de forma individual la aerodinámica de las palas del rotor en consecuencia. Por lo tanto, un cambio estático fundamental en la regulación del ángulo de pala, como en última instancia también ocurre con la especificación de un ángulo mínimo de las palas, es desventajoso con respecto al rendimiento de un aerogenerador. El método según la invención es particularmente relevante para los aerogeneradores en los que se espera una formación permanente de hielo durante un período de tiempo más largo, por ejemplo, aerogeneradores en zonas con temperaturas bajas o negativas durante varios meses.
Según la invención, está previsto que un aerogenerador, cuyo ajuste del ángulo de pala se realiza en el funcionamiento normal sobre la base de una curva característica estándar en función de un coeficiente que puede determinarse durante el funcionamiento del aerogenerador, se haga funcionar inicialmente sobre la base de una curva característica especial inicial predefinida cuando se detecta la formación de hielo, de manera que esta curva característica especial se ajusta, sin embargo, de forma repetida en el curso posterior del proceso con el fin de lograr
el máximo rendimiento posible a pesar de la formación de hielo. La curva característica especial inicial suele desviarse de la curva característica estándar.
En el estado de la técnica se conocen varios métodos para detectar la formación de hielo en las palas del rotor. Por ejemplo, la formación de hielo puede detectarse determinando un déficit de potencia del aerogenerador en comparación con una curva de potencia de referencia en función de la velocidad del viento detectada. La velocidad del viento puede determinarse mediante un anemómetro. Preferiblemente, también se tiene en cuenta la temperatura exterior, de manera que la detección de la formación de hielo solo se lleva a cabo a una temperatura inferior a 3 °C. Si la potencia suministrada por el aerogenerador disminuye en comparación con la potencia de referencia prevista en función de las condiciones del viento, se puede suponer que se ha formado hielo en las palas del rotor, especialmente a temperaturas inferiores a 3 °C. Alternativa o adicionalmente, se puede inferir la formación de hielo en una de las palas del rotor al percibir que se produce un desequilibrio a las temperaturas mencionadas. La curva característica especial utilizada inicialmente para hacer funcionar el aerogenerador en caso de que se detecte una formación de hielo puede ser una curva característica especial prefijada. Sin embargo, también es posible que la curva característica especial inicial sea una curva característica especial optimizada durante una formación previa de hielo en el aerogenerador mediante el método según la invención y que se explica más adelante. En la medida en que se puede suponer que la formación de hielo en un aerogenerador concreto se produce siempre de forma similar, la optimización descrita a continuación puede llevarse a cabo más rápidamente, es decir, con menos iteraciones, tomando una curva característica especial optimizada durante una formación de hielo anterior.
Tanto la curva característica estándar como la curva característica especial especifican el ángulo de pala preferentemente en función del factor A del aerogenerador. El factor adimensional A es la relación entre la velocidad circunferencial de las palas del rotor y la velocidad del viento y puede —si no se ha calculado ya por otros motivos— calcularse fácilmente a partir de los valores medidos registrados por el sistema de control del aerogenerador en relación con el viento y el estado del aerogenerador.
Tras la transición del funcionamiento del aerogenerador sobre la base de una curva característica especial inicial para el ángulo de pala, se registra primero una curva de potencia inicial para un período de tiempo predefinido. La curva de potencia refleja la relación entre la potencia alimentada a la red y la velocidad del viento. Con un periodo de tiempo suficientemente largo en el que se prevean velocidades de viento variables de forma regular, se pueden obtener suficientes puntos de datos para determinar la curva de potencia con suficiente precisión. La duración del período de registro de la primera curva de potencia, pero también de las siguientes curvas de potencia a registrar, puede elegirse a voluntad y también puede comprender varios días, por ejemplo, 3. Sin embargo, es preferible que la duración del período en cuestión sea inferior a 24 horas, preferiblemente inferior a 12 horas y, más preferiblemente, inferior a 6 horas. También es posible realizar el registro de la primera curva de potencia solo durante un periodo de unos 30 minutos, preferiblemente unos 10 minutos. El número de puntos de datos que pueden determinarse en un periodo de tiempo correspondientemente corto puede no ser suficiente para la determinación completa de una curva de potencia, en caso de que se requiera una curva de potencia completa, pero normalmente esta puede extrapolarse o determinarse de forma aproximada utilizando modelos teóricos.
A continuación, se modifica la curva característica especial. Para ello, es especialmente preferible que la curva característica especial esté parametrizada por un parámetro. De este modo, es posible modificar la curva característica especial simplemente cambiando el parámetro. El parámetro puede modificarse mediante un incremento fijo, por ejemplo. Sin embargo, también es posible modificar el incremento en función del coeficiente que se puede determinar durante el funcionamiento del aerogenerador, en particular, por ejemplo, el factor A. Por ejemplo, el incremento puede formarse a partir del coeficiente que puede determinarse durante el funcionamiento del aerogenerador multiplicado por un factor constante.
Una vez modificada la curva característica especial, se registra una curva de potencia adicional para un periodo de tiempo establecido. El registro se lleva a cabo de forma análoga al de la primera curva de potencia, por lo que se hace referencia a las explicaciones anteriores.
A continuación, se comprueba si la última curva de potencia adicional determinada representa un óptimo. Esta comprobación puede llevarse a cabo mediante comparaciones con las curvas de potencia previamente determinadas sobre la base de la curva característica especial inicial y/o las curvas características especiales modificadas.
Para que la comparación de las curvas de potencia sea suficientemente significativa, la comprobación de si la última curva de potencia adicional determinada representa un óptimo solo se realiza preferentemente si las turbulencias en el periodo de registro de esta curva de potencia son comparables a la turbulencia en el periodo de registro de la curva de potencia anterior. Si no es así, se repite el registro de la curva de potencia adicional. La turbulencia puede representarse, por ejemplo, mediante la intensidad de la turbulencia, es decir, la relación entre la desviación estándar de la velocidad del viento y el valor medio de la velocidad del viento.
Alternativamente, es posible convertir las curvas de potencia determinadas en condiciones de referencia y comprobar si la última curva de potencia adicional determinada representa un óptimo utilizando estas curvas de potencia convertidas para condiciones de referencia. La conversión de las curvas de potencia en condiciones de referencia permite hacer una comparación directa.
La comprobación de si la última curva de potencia adicional determinada representa un óptimo se lleva a cabo, por ejemplo, sobre la base de los rendimientos que se pueden determinar a partir de las curvas de potencia y de una distribución del viento dada. Para ello, se calcula el rendimiento que cabe esperar de un funcionamiento con la correspondiente curva de potencia para una determinada distribución del viento y se utiliza como criterio comparativo. Si las curvas de potencia solo comprenden unos pocos puntos de datos o incluso solo un punto de datos cada una, la comprobación también puede limitarse a una comparación directa de la potencia eléctrica generada, especialmente si las velocidades del viento de los puntos de datos individuales de las curvas de potencia individuales son comparables. En este caso, no es necesario extrapolar o determinar de forma aproximada una curva de potencia para los puntos de datos recopilados.
Si se establece que la última curva de potencia adicional determinada es un óptimo, el aerogenerador funciona sobre la base de la curva característica especial óptima que sirve de base para la última curva de potencia adicional determinada. Si todavía no se ha alcanzado un óptimo, se vuelve a cambiar la curva característica especial y se repite el método de forma repetitiva.
En el método descrito, la optimización de la curva característica especial se lleva a cabo para cada pala de forma individual, por lo que, después de determinar la curva característica especial óptima para una pala del rotor, las etapas a) a e) mencionadas anteriormente se repiten sucesivamente para las demás palas del rotor. Si, por ejemplo, debido a un desequilibrio, se sospecha que se ha formado hielo en una pala del rotor y esta pala del rotor puede identificarse a partir del desequilibrio, es preferible llevar a cabo el método para esta pala del rotor en primer lugar. Alternativamente, es posible ajustar el ángulo de pala de todas las palas del rotor de manera uniforme a través de la curva característica especial inicial y posteriormente optimizada. En este caso en particular, sin embargo, se prefiere que, después de una optimización de la curva característica especial común, se lleve a cabo una corrección del ángulo de pala para cada pala del rotor, de forma individual una tras otra.
Para ello, primero se modifica la curva característica especial de una pala del rotor. Por lo tanto, el ángulo de pala de esta pala del rotor se regula de forma diferente a la curva característica especial determinada anteriormente de forma común para todas las palas del rotor. El cambio de la característica especial para una sola pala del rotor puede realizarse de forma análoga al cambio descrito anteriormente de la característica especial para todas las palas del rotor, es decir, en particular, cambiando el parámetro de una característica especial parametrizada. Alternativamente, también es posible que el cambio de la curva característica especial para una pala del rotor individual se logre especificando una desviación del ángulo de pala. En este caso, el ángulo de pala del rotor se ajusta mediante un delta constante en comparación con la curva característica especial de todas las palas del rotor. A continuación, se determina de nuevo una curva de potencia para un periodo de tiempo establecido y se modifica de forma repetitiva la curva característica especial de la pala del rotor individual hasta alcanzar un óptimo. Los requisitos previos y/o las posibilidades de comprobar la existencia de un óptimo para la curva característica especial de una pala del rotor individual se aplican de forma análoga a lo que se ha dicho con respecto a la optimización de la curva característica especial para todas las palas del rotor.
Una vez que se ha encontrado un óptimo para la curva característica especial de una pala del rotor individual, la optimización de cada una de las palas se lleva a cabo una tras otra para el resto de palas del rotor del aerogenerador.
Una vez finalizado el método descrito, se puede prever una repetición del mismo. La repetición puede ser provocada por un cambio significativo de las condiciones ambientales (por ejemplo, la temperatura o la humedad) o, por ejemplo, después de un intervalo de tiempo predefinido.
Para explicar el aerogenerador según la invención y el producto de programa informático según la invención se hace referencia a las realizaciones anteriores.
La invención se explica ahora a modo de ejemplo mediante una forma de realización ventajosa haciendo referencia a los dibujos adjuntos. Muestran:
La Figura 1: un aerogenerador diseñado para llevar a cabo el método según la invención; y
la Figura 2: un diagrama de flujo de una primera realización del método según la invención.
La Figura 1 muestra un esquema de un aerogenerador 1 que está diseñado para llevar a cabo el método según la invención.
El aerogenerador 1 comprende un rotor 2 con varias palas 4 de rotor ajustables con respecto al ángulo de pala mediante accionamientos 3 de ajuste de las palas, donde el rotor está dispuesto de forma giratoria en una góndola 5. La góndola 5 también está dispuesta de forma giratoria sobre una torre 6.
El rotor 2 acciona a través del eje del rotor un engranaje 7, que está conectado a un generador 8 en su lado de salida. Un movimiento de rotación del rotor 2 inducido por el viento puede transformarse así en energía eléctrica que puede alimentarse a una red eléctrica 10 a través de convertidores (no mostrados) y/o transformadores 9.
El aerogenerador 1 comprende además un dispositivo 11 de control que está conectado a través de líneas de control no mostradas a los distintos componentes del aerogenerador 1 para controlarlos. Además, como es conocido en la técnica anterior, el dispositivo 11 de control registra los valores medidos de ambos sensores (no mostrados) del aerogenerador 1, que registran coeficientes de funcionamiento como la velocidad del rotor, y de los sensores 12 para registrar la velocidad del viento y la temperatura en la zona de la góndola. El dispositivo 11 de control está diseñado además para obtener otros coeficientes a partir de los datos registrados, como el factor A.
Entre otras cosas, el dispositivo de control 10 está diseñado para ajustar el ángulo de pala de las palas 4 del rotor. En este caso, el dispositivo 11 de control está diseñado para ejecutar un producto de programa de ordenador con el que se lleva a cabo el método explicado a continuación.
En el funcionamiento normal, los ángulos de las palas de todas las palas 4 de rotor se ajustan mediante una curva característica estándar, a través de la cual se determina el ángulo óptimo de las palas para el funcionamiento del aerogenerador en función del factor A (etapa 90).
El factor A, la velocidad del viento medida en la zona de la góndola y la potencia real alimentada se utilizan regularmente para comprobar si el rendimiento actual se desvía del rendimiento teórico del aerogenerador determinado mediante una curva de potencia de referencia (etapa 95). Si es el caso, y la temperatura en la zona de la góndola sigue siendo inferior a 30C, se interrumpe el funcionamiento de la turbina eólica, que de otro modo seguiría en curso, sobre la base de la curva característica estándar, y el método continúa en la etapa 100. En el estado de la técnica se conocen otros métodos adecuados para detectar la formación de hielo en los aerogeneradores, que pueden utilizarse igualmente en este punto. Sin embargo, el método elegido tiene la ventaja de que utiliza exclusivamente variables medidas ya registradas por otros motivos de control de un aerogenerador y, por tanto, no requiere ningún componente adicional.
En la etapa 100, el aerogenerador 1 se hace funcionar según una curva característica especial para los ángulos de pala de las palas 4 de rotor que está almacenada permanentemente en el dispositivo 11 de control. La curva característica especial se desvía de la curva característica estándar, pero también ofrece una correlación entre el ángulo de pala y el factor A. La curva característica especial está parametrizada, es decir, el curso de la curva característica especial puede ajustarse mediante un parámetro. Para la característica especial inicial, se establece un valor inicial para este parámetro.
A continuación, se registra una primera curva de potencia del aerogenerador 1 durante un período establecido de 12 horas (etapa 105). El registro de una curva de potencia correspondiente es conocido en el estado de la técnica. A continuación, se modifica la curva característica especial cambiando su parámetro (etapa 110). El parámetro se modifica mediante un incremento, que resulta de un producto del factor A y un factor constante, de manera que la señal de cambio resulta de reglas conocidas para métodos repetitivos.
Posteriormente, se registra nuevamente una curva de potencia adicional del aerogenerador 1 de forma conocida durante un periodo de 12 horas (etapa 115).
En la siguiente etapa 120, se comprueba si la intensidad de la turbulencia durante el registro de la curva de potencia adicional en la etapa 115 es comparable con la intensidad de la turbulencia durante un registro anterior correspondiente, por ejemplo, el registro de la primera curva de potencia en la etapa 105. Esto puede determinarse a partir de los datos del viento registrados por la unidad 11 de control. Si la intensidad de las turbulencias no es comparable, se registra de nuevo una curva de potencia del aerogenerador 1 basada en la curva característica especial modificada (etapa 115). Por supuesto, para ello no es necesario iniciar un periodo de 12 horas completamente nuevo. Más bien, es posible continuar con el registro previamente iniciado de la curva de potencia y limitar los resultados en cada caso a las últimas 12 horas del registro hasta que la intensidad de la turbulencia en esas 12 horas sea comparable a la intensidad de la turbulencia durante un registro anterior correspondiente.
Si la intensidad de la turbulencia para la última curva de potencia registrada corresponde a las especificaciones, se comprueba si la última curva de potencia registrada representa un óptimo. Para ello, se determina un rendimiento teórico con la ayuda de una determinada distribución del viento sobre la base de la última curva de potencia registrada y se compara con los rendimientos correspondientes de las curvas de potencia registradas anteriormente, incluida la primera curva de potencia. Si el rendimiento de la última curva de potencia registrada no es óptimo, el
sistema vuelve a la etapa 110, en el que se vuelve a cambiar la curva característica especial, de manera que las etapas siguientes 115 a 125 se llevan a cabo como se ha descrito.
Si la comprobación en la etapa 125 muestra que la última curva de potencia determinada representa un óptimo, el funcionamiento del aerogenerador continúa sobre la base de la curva característica especial subyacente a esta curva de potencia (etapa 130).
La curva característica especial optimizada así determinada se utiliza inicialmente para ajustar los ángulos de las palas de todos los rotores 4 del aerogenerador 1, con lo que el aerogenerador 1 ya puede alcanzar un rendimiento regularmente mayor en comparación con la curva característica especial inicial. Para optimizar aún más este rendimiento, se realiza una corrección individual del ángulo de pala para cada pala 4 de rotor, a partir de la curva característica especial optimizada encontrada.
Para ello, en la etapa 135 se modifica la curva característica especial de una sola pala del rotor especificando una desviación constante del ángulo de pala que se aplica a los ángulos de pala realmente determinados mediante la curva característica especial para esta única pala del rotor. Sin embargo, también es posible modificar la curva característica especial ajustando los respectivos parámetros de la curva característica especial parametrizable para esta misma pala con el fin de optimizar el rendimiento energético.
A continuación, se registra una curva de potencia adicional para un período de 12 horas (etapa 140). Si la intensidad de la turbulencia en este período no coincide con la intensidad de la turbulencia de la curva de potencia registrada anteriormente, se repite el registro de la curva de potencia o se continúa hasta que se pueda encontrar una curva de potencia basada en un período de 12 horas con una intensidad de turbulencia comparable (etapa 145).
Si se dispone de una curva de potencia adecuada, se puede comprobar en la etapa 150, de forma similar a la etapa 125, si esta curva de potencia representa un óptimo. Si no es así, la curva característica especial de la pala 4 de rotor en cuestión se modifica de nuevo según la etapa 135 y las etapas siguientes se ejecutan como se ha descrito. Si la curva de potencia determinada es la óptima, el ángulo de pala del rotor en cuestión se regula sobre la base de la curva característica especial individual determinada. El método se repite a partir de la etapa 135 para cada pala 4 de rotor del aerogenerador 1 hasta que se dispone de una curva característica especial individual para cada pala 4 de rotor.
El aerogenerador 1 funciona entonces en función de las características especiales optimizadas individualmente para cada pala 4 de rotor.
En la realización ilustrativa descrita anteriormente, las curvas de potencia se registran durante un período de 12 horas. Sin embargo, también es posible limitar el registro a 30 o 10 minutos cada vez. Aunque, por lo general, no se puede determinar una curva de potencia completa en un período de estas características, el punto o los puntos de datos obtenidos de esta manera pueden ser suficientes para llevar a cabo la optimización de la curva característica especial.
Claims (14)
- REIVINDICACIONESi. Método de funcionamiento de un aerogenerador (1) que comprende un rotor (2) con varias palas (4) de rotor ajustables con respecto al ángulo de pala y un sistema de detección de la formación de hielo en las palas (4) de rotor, donde el ajuste del ángulo de pala en funcionamiento normal se realiza sobre la base de una curva característica estándar en función de un coeficiente determinado durante el funcionamiento del aerogenerador (1) (etapa 90) y, en caso de que se detecte la formación de hielo (etapa 95), se lleva a cabo según las siguientes etapas:a) Funcionamiento del aerogenerador (1) sobre la base de una curva característica especial inicial para el ángulo de pala de una pala (4) de rotor o de todas las palas (4) de rotor en función de un coeficiente que puede determinarse durante el funcionamiento del aerogenerador (1) (etapa 100); b) registro de una primera curva de potencia para un periodo de tiempo establecido (etapa 105); c) modificación de la curva característica especial (etapa 110);d) registro de una curva de potencia adicional para un periodo de tiempo establecido (etapa 115); y e) comprobación de si la última curva de potencia adicional determinada representa un óptimo (etapa 125):-en caso afirmativo, funcionamiento del aerogenerador (1) sobre la base de la curva característica especial óptima, que sirve de base para la última curva de potencia adicional determinada;-en caso negativo, iteración desde la etapa c),caracterizado por quetras determinar la curva característica especial óptima (etapa 130) para una pala (4) de rotor, las etapas a) a e) se repiten sucesivamente para las otras palas (4) de rotor.
- 2. Método según la reivindicación 1,caracterizado por quetras determinar la curva característica especial óptima (etapa 130) para todas las palas (4) de rotor, se lleva a cabo una corrección del ángulo de pala individualmente para cada pala (4) de rotor de forma sucesiva, con las etapas de:f) Modificación de la curva característica especial para una sola pala del rotor (etapa 135); g) registro de una curva de potencia adicional para un periodo de tiempo establecido (etapa 140); h) comprobación de si la última curva de potencia adicional determinada representa un óptimo (etapa 150):-en caso afirmativo, funcionamiento del aerogenerador (1) sobre la base de la curva característica especial óptima para la pala de rotor, que sirve de base para la última curva de potencia adicional determinada;-en caso negativo, iteración desde la etapa f).i) Repetición desde la etapa f), hasta que para cada pala (4) de rotor se determina una curva característica especial óptima (etapa 155).
- 3. Método según la reivindicación 2,caracterizado por queel cambio de la curva característica especial para una sola pala (4) de rotor se consigue especificando una desviación del ángulo de pala.
- 4. Método según una de las reivindicaciones anteriores,caracterizado por quela curva característica especial está parametrizada mediante un parámetro y se puede conseguir un cambio de la curva característica especial modificando el parámetro.
- 5. Método según la reivindicación 3 o 4,caracterizado por queel parámetro y/o la desviación del ángulo de pala se modifica mediante un incremento fijo o en función del coeficiente que puede determinarse durante el funcionamiento del aerogenerador (1).
- 6. Método según una de las reivindicaciones anteriores,caracterizado por quela comprobación de si la última curva de potencia determinada representa un óptimo solo se lleva a cabo si las turbulencias en el periodo de registro de esta curva de potencia son comparables a la turbulencia en el periodo de registro de la curva de potencia anterior y, en caso contrario, la curva de potencia adicional se registra de nuevo según la etapa d) durante un periodo de tiempo establecido (etapas 120 y 145).
- 7. Método según una de las reivindicaciones anteriores,caracterizado por quela comprobación de si la última curva de potencia determinada representa un óptimo se lleva a cabo sobre la base de curvas de potencia convertidas para condiciones de referencia o sobre la base de los rendimientos que se pueden determinar a partir de las curvas de potencia y de una distribución del viento dada.
- 8. Método según una de las reivindicaciones anteriores,caracterizado por quela curva característica especial inicial es una curva característica especial predefinida o la curva característica especial determinada como curva característica óptima durante una formación de hielo anterior.
- 9. Método según una de las reivindicaciones anteriores,caracterizado por queel coeficiente que se determina durante el funcionamiento del aerogenerador es el factor A (velocidad de las puntas de las palas del rotor/velocidad del viento).
- 10. Método según una de las reivindicaciones anteriores,caracterizado por queel período de tiempo establecido para el registro de las curvas de potencia es de 24 horas o menos, preferiblemente de 12 horas o menos, más preferiblemente de 6 horas o menos, más preferiblemente de 30 minutos o menos, más preferiblemente de aprox. 10 minutos.
- 11. Método según una de las reivindicaciones anteriores,caracterizado por quese detecta la formación de hielo mediante la determinación de un déficit de potencia del aerogenerador (1) en relación con una curva de potencia de referencia en función de la velocidad del viento detectada, donde se tiene en cuenta preferentemente la temperatura exterior de forma que solo se lleva a cabo la detección de la formación de hielo a una temperatura inferior a 30C.
- 12. Aerogenerador (1) que comprende un rotor (2) con varias palas (4) de rotor 4) ajustables con respecto al ángulo de pala, donde el rotor está dispuesto de forma giratoria en una góndola (5) dispuesta de forma giratoria en una torre (6) y está conectado a un generador (8) dispuesto en la góndola (5) para convertir la energía eólica que actúa sobre el rotor (2) en energía eléctrica, y un dispositivo (11) de control para controlar el aerogenerador (1) y sus componentes,caracterizado por queel dispositivo (11) de control está diseñado para llevar a cabo el método según una de las reivindicaciones anteriores.
- 13. Aerogenerador según la reivindicación 12,caracterizado por queel aerogenerador (1) tiene un anemómetro y/o un sensor de temperatura para medir la velocidad del viento y/o la temperatura en la zona de la góndola (5).
- 14. Producto de programa informático que comprende partes de programa que, cuando se cargan en un ordenador, están diseñadas para llevar a cabo un método según una de las reivindicaciones 1 a 11.
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