RU2591366C1 - Ветроэнергетическая установка и способ управления ветроэнергетической установкой или ветровой электростанцией - Google Patents

Ветроэнергетическая установка и способ управления ветроэнергетической установкой или ветровой электростанцией Download PDF

Info

Publication number
RU2591366C1
RU2591366C1 RU2015101135/06A RU2015101135A RU2591366C1 RU 2591366 C1 RU2591366 C1 RU 2591366C1 RU 2015101135/06 A RU2015101135/06 A RU 2015101135/06A RU 2015101135 A RU2015101135 A RU 2015101135A RU 2591366 C1 RU2591366 C1 RU 2591366C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
wind
wind power
power installation
measuring unit
microwave
Prior art date
Application number
RU2015101135/06A
Other languages
English (en)
Inventor
Юрген ШТОЛЬТЕНЙОХАННЕС
Вернер Хинрих БОЛЕН
Вилльям МЕЛИ
Original Assignee
Воббен Пропертиз Гмбх
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Воббен Пропертиз Гмбх filed Critical Воббен Пропертиз Гмбх
Application granted granted Critical
Publication of RU2591366C1 publication Critical patent/RU2591366C1/ru

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D17/00—Monitoring or testing of wind motors, e.g. diagnostics
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D7/00—Controlling wind motors 
    • F03D7/02—Controlling wind motors  the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor
    • F03D7/04—Automatic control; Regulation
    • F03D7/042—Automatic control; Regulation by means of an electrical or electronic controller
    • F03D7/048—Automatic control; Regulation by means of an electrical or electronic controller controlling wind farms
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D7/00—Controlling wind motors 
    • F03D7/02—Controlling wind motors  the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D7/00—Controlling wind motors 
    • F03D7/02—Controlling wind motors  the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor
    • F03D7/04—Automatic control; Regulation
    • F03D7/042—Automatic control; Regulation by means of an electrical or electronic controller
    • F03D7/043—Automatic control; Regulation by means of an electrical or electronic controller characterised by the type of control logic
    • F03D7/045—Automatic control; Regulation by means of an electrical or electronic controller characterised by the type of control logic with model-based controls
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D80/00—Details, components or accessories not provided for in groups F03D1/00 - F03D17/00
    • F03D80/40—Ice detection; De-icing means
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/88—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
    • G01S13/95—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for meteorological use
    • G01S13/956—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for meteorological use mounted on ship or other platform
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2270/00—Control
    • F05B2270/10—Purpose of the control system
    • F05B2270/20—Purpose of the control system to optimise the performance of a machine
    • F05B2270/204—Purpose of the control system to optimise the performance of a machine taking into account the wake effect
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2270/00—Control
    • F05B2270/80—Devices generating input signals, e.g. transducers, sensors, cameras or strain gauges
    • F05B2270/805—Radars
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Ocean & Marine Engineering (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Wind Motors (AREA)

Abstract

Изобретение относится к ветроэнергетической установке (100), содержащей гондолу (104) и ротор (106), первый и/или второй микроволновый и/или радиолокационный измерительный блок (1100, 1200) для излучения микроволновых и/или радиолокационных сигналов и для регистрации отражений микроволновых и/или радиолокационных сигналов для получения данных о ветре и/или метеорологических данных или информации относительно поля ветра спереди и/или сзади ветроэнергетической установки (100), и систему управления ветроэнергетической установкой, которая управляет работой ветроэнергетической установки (100) в зависимости от данных, регистрируемых с помощью первого и/или второго измерительного блока (1100, 1200). Изобретение направлено на уменьшение аэродинамической нагрузки на ветроэнергетическую установку. 3 н. и 5 з.п. ф-лы, 13 ил.

Description

Данное изобретение относится к ветроэнергетической установке и к способу управления или соответственно регулирования ветроэнергетической установки или парка ветроустановок.
Для управления или соответственно регулирования ветроэнергетической установки предпочтительно, если известны переменные, такие как, например, скорость ветра или значения метеорологических характеристик. Чем лучше и точнее выполняется измерение переменных ветрового режима, тем, соответственно, лучше можно настраивать ветроэнергетическую установку на эти переменные.
В ЕР 1432911 В1 показана система раннего предупреждения для ветроэнергетической установки на основе системы SODAR, установленная на гондоле ветроэнергетической установки и регистрирующая зону перед ротором ветроэнергетической установки. Ветровой режим перед ветроэнергетической установкой можно регистрировать с помощью системы SODAR и, соответственно, согласовывать управление или соответственно регулирование ветроэнергетической установки.
В JP 2002152975 А показана ветроэнергетическая установка и отдельно расположенный радарный блок для регистрации вектора ветра.
В ЕР 1770278 А2 показана система для управления ветроэнергетической установкой. Скорость ветра перед ветроэнергетической установкой регистрируется с помощью лазерного локатора LIDAR, посредством регистрации отражения или рассеяния излучаемого света, и в соответствии с этим осуществляется управление ветроэнергетической установкой.
В US 6166661 раскрыта система обнаружения льда для самолета, имеющего радарную систему.
В US 2002/0067274 А1 раскрыт способ обнаружения бури с градом с помощью радарного блока, при этом радарный блок используется для обнаружения и отслеживания бури с градом. При обнаружении бури с градом создается сигнал предупреждения и может, соответственно, изменяться положение роторных лопастей.
Задачей данного изобретения является создание ветроэнергетической установки и способа управления или регулирования ветроэнергетической установки или парка ветроустановок, которые позволяют улучшить согласование с ветровым режимом или значениями метеорологических характеристик в зоне окружения ветроэнергетической установки.
Эта задача решается с помощью ветроэнергетической установки, согласно пункту 1, и способа управления ветроэнергетической установкой или парком ветроустановок, согласно пункту 5 формулы изобретения.
Таким образом, предлагается ветроэнергетическая установка, содержащая гондолу, ротор, обтекатель, первый и/или второй микроволновый и/или радиолокационный измерительный блок для излучения микроволновых и/или радиолокационных сигналов и для регистрации отражений микроволновых и/или радиолокационных сигналов для получения данных о ветре и/или метеорологических данных или информации относительно поля ветра спереди и/или сзади ветроэнергетической установки. Ветроэнергетическая установка имеет также регулятор, который управляет работой ветроэнергетической установки в зависимости от регистрируемых с помощью первого и/или второго измерительного блока данных. Первый и/или второй микроволновый и/или радиолокационный измерительный блок расположен на гондоле и/или на обтекателе.
В основу изобретения положена идея предусмотрения на гондоле ветроэнергетической установки или в зоне обтекателя (вращающейся части ветроэнергетической установки) измерительного блока, который регистрирует ветровой режим или метеорологические условия перед и/или позади ветроэнергетической установки с помощью микроволновой или радиолокационной техники. Данные о ветре и/или метеорологические данные, зарегистрированные с помощью измерительного блока, можно передавать в систему управления ветроэнергетической установки. Система управления ветроэнергетической установки может быть основана на принципе опережения, так что работу ветроэнергетической установки можно адаптировать на основании данных о ветре, зарегистрированных с помощью измерительного блока, например, с целью максимизации производительности или минимизации нагрузки ветроэнергетической установки.
С помощью микроволнового или радиолокационного измерительного блока можно определять турбулентность, наклонный набегающий поток, спутный поток, сдвиг ветра, изменение направления ветра, направление ветра и/или скорость ветра.
Согласно изобретению, данные о ветре, регистрируемые с помощью измерительного блока, можно использовать для мониторинга состояния ветроэнергетической установки и можно, соответственно, адаптировать модели ветроэнергетической установки.
Согласно изобретению, данные о ветре, регистрируемые с помощью измерительного блока, можно использовать для управления ветроэнергетической установкой в парке ветроустановок.
Согласно другому аспекту данного изобретения, данные о ветре можно использовать для мониторинга структуры роторных лопастей.
Значениями метеорологических характеристик могут быть, например, скорость ветра (например, с ее горизонтальной составляющей), производные параметры, такие как профиль скорости ветра (ветровой сдвиг), турбулентности, среднеквадратическая/средняя скорость ветра, наклонный набегающий поток (скорость ветра с вертикальной составляющей), направление ветра, профиль вращения ветра ометаемой ротором площади (изменение направления ветра), давление воздуха, температура воздуха, влажность воздуха, плотность воздуха, вид осадков, облачность, видимость и/или полная радиация.
Другие варианты выполнения изобретения являются предметом зависимых пунктов формулы изобретения.
Ниже приводится в качестве примера более подробное описание преимуществ и вариантов выполнения изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых схематично изображено:
фиг. 1 - ветроэнергетическая установка, согласно первому варианту выполнения;
фиг. 2 - ветроэнергетическая установка, согласно второму варианту выполнения;
фиг. 3 - система опережающего управления ветроэнергетической установкой, согласно третьему варианту выполнения;
фиг. 4 - мониторинг состояния ветроэнергетической установки, согласно четвертому варианту выполнения;
фиг. 5 - оптимизация модели ветроэнергетической установки, согласно пятому варианту выполнения;
фиг. 6 - блок-схема парка ветроустановок, согласно шестому варианту выполнения;
фиг. 7 - центральная система регулирования парком ветроустановок, согласно седьмому варианту выполнения;
фиг. 8 - ветроэнергетическая установка, согласно восьмому варианту выполнения;
фиг. 9 - ветроэнергетическая установка, согласно девятому варианту выполнения;
фиг. 10 - ветроэнергетическая установка, согласно изобретению;
фиг. 11 - ветроэнергетическая установка, согласно изобретению;
фиг. 12 - ветроэнергетическая установка, согласно изобретению; и
фиг. 13 - множество измерительных полей для ветроэнергетической установки, согласно изобретению.
Прогнозирование структуры ветра представляет возможный путь уменьшения аэродинамической нагрузки на ветроэнергетическую установку и, в частности, на ее ротор, обусловленную ветром. В этом отношении, например, можно подходящим образом изменять угол установки (угол наклона) роторных лопастей. С помощью прогнозирования структуры ветра, например, с помощью микроволнового или радиолокационного измерительного блока, согласно изобретению, можно осуществлять оптимизацию производительности, оптимизацию шума, мониторинг структуры и т. п. как для ветроэнергетической установки, так и для ветрового парка с множеством ветроэнергетических установок.
На фиг. 1 схематично показана ветроэнергетическая установка 100, согласно первому варианту выполнения. На фиг. 1 показана ветроэнергетическая установка 100, имеющая башню 102 и гондолу 104. На гондоле 104 расположен ротор 106 с тремя роторными лопастями 108 и обтекателем 110. Во время работы ротор 106 приводится во вращение ветром и за счет этого приводит в действие генератор в гондоле 104. Угол установки (угол наклона) роторных лопастей 108 можно регулировать. Микроволновый или радиолокационный измерительный блок 1100 может быть предусмотрен на гондоле, и/или другой микроволновый или радиолокационный измерительный блок 1200 может быть предусмотрен на обтекателе 110. Эти измерительные блоки 1100, 1200 служат для регистрации ветрового режима перед ветроэнергетической установкой (в случае измерительного блока 1200) или перед и позади ветроэнергетической установки 100 (в случае измерительного блока 1100).
На фиг. 2 схематично показана ветроэнергетическая установка, согласно второму варианту выполнения. Показанная на фиг. 2 ветроэнергетическая установка (согласно второму варианту выполнения) может соответствовать ветроэнергетической установке, согласно первому варианту выполнения на фиг. 1. Микроволновый или радиолокационный измерительный блок 1100 предусмотрен на гондоле 104 ветроэнергетической установки. Измерительный блок 1100 может излучать радиолокационные сигналы и/или микроволновые сигналы и может измерять отражения этих радиолокационных сигналов или микроволновых сигналов с целью получения из них информации о ветровом режиме и/или метеорологических условиях впереди и позади ветроэнергетической установки. В частности, расположение измерительного блока 1100 на гондоле 104 (то есть на не вращающейся части установки) обеспечивает возможность регистрации ветрового режима как спереди, так и сзади ветроэнергетической установки 100. Ветровой режим позади ветроэнергетической установки 100 также может быть важным, поскольку он дает информацию, среди прочего, об эффективности преобразования кинетической энергии во вращательное движение роторных лопастей 108.
Если микроволновый или радиолокационный измерительный блок 1200 предусмотрен на обтекателе 110 ветроэнергетической установки 100, то можно регистрировать ветровой режим перед ветроэнергетической установкой. В соответствии со вторым вариантом выполнения, можно с помощью измерительных блоков 1100, 1200 и регулятора 300 регистрировать турбулентности, наклонный набегающий поток, спутный поток, сдвиг ветра, изменение направления ветра, направление ветра и скорость ветра. В этой связи изменение направления ветра представляет поворот направления ветра относительно высоты, а сдвиг ветра представляет профиль ветра относительно высоты. Эти измерительные переменные можно регистрировать с помощью измерительного блока 1100, 1200 и передавать в систему управления ветроэнергетической установки, которая может подходящим образом адаптировать правила управления ветроэнергетической установкой.
На фиг. 3 схематично показан опережающий регулятор 300 ветроэнергетической установки, согласно третьему варианту выполнения. Ветроэнергетическая установка 100, согласно третьему варианту выполнения, может основываться на ветроэнергетической установке 100, согласно первому или второму варианту выполнения. В частности, на фиг. 3 показан регулятор 300 ветроэнергетической установки. Ветроэнергетическая установка 100, согласно третьему варианту выполнения, имеет также микроволновый или радиолокационный измерительный блок 1100 или 1200. Данные, полученные с помощью измерительного блока 1100, 1200, можно обрабатывать в блоке 320 обработки данных регулятора 300. Регулятор 300 ветроэнергетической установки 100 может иметь опережающий регулятор 330, блок 370 моделирования системы, блок 340 моделирования возмущений, контроллер 350 и контур 380 регулирования скорости вращения.
Из данных поля ветра или соответственно данных о ветре, зарегистрированных с помощью измерительного блока 1200, и/или метеорологических данных можно определять те параметры, которые являются характеристическими для возмущающих воздействий в поле ветра. Если возмущения заранее известны, то можно противодействовать возмущающим воздействиям с помощью опережающего управления. Измерительный блок 1200, как указывалось выше, может определять скорость ветра, направление ветра, изменение направления ветра, сдвиг ветра, спутный поток, турбулентность и/или наклонный набегающий поток. Характеристики возмущений хранятся в блоке 340 моделирования возмущений и модель ветроэнергетической установки хранится в блоке 370 моделирования системы.
На основании данных измерения измерительного блока 1200 может быть определено направление управляющей величины iGf(s). Это можно осуществлять в опережающем регуляторе 330. Отображение величин возмущения на выходе обработки может быть смоделировано в блоке 340 моделирования возмущения. Компенсация величины возмущения может осуществляться с помощью блока 340 моделирования возмущения. Компенсация относительно величин возмущения может осуществляться посредством регулирования угла наклона роторных лопастей с помощью опережающего регулирования. В качестве альтернативного решения или дополнительно к регулированию угла установки возможно также выполнение изменения в профиле роторных лопастей (то есть активное изменение роторных лопастей для регулирования наклона). Регулятор 350 служит для согласования регулирования для отображения целей оптимизации с опциями управления. Правила модификации угла установки и других управляющих величин могут быть предусмотрены в регуляторе 350.
Структуру ветра в месте расположения ветроэнергетической установки, а также метеорологические характеристики можно использовать для улучшения передаточной функции по возмущению.
Опционально адаптацию передаточной функции F(s) можно выполнять для оптимизации опережающего регулятора 330. Другими словами, параметры передаточной функции F(s) можно адаптировать на основании данных измерения измерительных блоков 1200 или 100, то есть обрабатываться в блоке 320 обработки данных. Это может обеспечивать возможность адаптивной компенсации величины возмущения.
На фиг. 4 показана схема мониторинга состояния в случае ветроэнергетической установки, согласно четвертому варианту выполнения. В четвертом варианте выполнения данные измерения измерительных блоков 1100, 1200 можно использовать для блока 410 мониторинга состояния ветроэнергетической установки или ее частей. Блок 410 мониторинга состояния ветроэнергетических установок необходим для уменьшения, среди прочего, времени останова. Дополнительно к этому мониторинг состояния можно использовать для усовершенствования ветроэнергетических установок. Мониторинг состояния можно использовать для роторных лопастей, гондолы, ротора и/или башни ветроэнергетических установок.
Данные измерения измерительного блока 1100, 1200 можно хранить в блоке 430 хранения данных о ветре. Фактические нагрузки на роторные лопасти можно регистрировать с помощью блока 470 измерения нагрузок на лопасти. Данные о ветре, хранящиеся в блоке 430 хранения данных о ветре, подаются в блок 420 моделирования ветроэнергетической установки, который вводит данные в модель. Выходные сигналы блока 420 моделирования сравниваются с выходными сигналами блока 470 измерения напряжения лопастей в блоке 460 сравнения. Если отклонений не обнаруживается, то модель соответствует фактической ветроэнергетической установке. Однако, если обнаруживаются отклонения, то это указывает на то, что модель, хранящаяся в модельном блоке 420, не совпадает с реальностью. В блоке 450 наблюдения за состоянием данные о ветре, зарегистрированные с помощью измерительного блока 1100, 1200, можно использовать для оценки состояния модели. Текущее состояние роторной лопасти 108 можно реконструировать на основании оцениваемых состояний.
Если при сравнении между измеренными напряжениями лопастей и напряжениями лопастей, определяемых с помощью модели, обнаруживаются различия, то могут быть адаптированы теоретические допущения модели нагрузки с положением ветровой электростанции. Это может осуществляться в блоке 440 адаптации правил. Адаптация может выполняться как в режиме онлайн, так и в режиме оффлайн.
Когда ветроэнергетическая установка запускается в работу, расчетная нагрузка может быть проверена с помощью результатов измерения измерительного блока 1100, 1200. Если отклонения между определяемыми величинами измерения и величинами, определяемыми с помощью модели, являются чрезмерно большими, то можно выполнять изменения для оптимизации нагрузки в блоке 480 правил управления. Это может быть предпочтительным относительно стоимости, оптимизации шума и оптимизации производительности.
На фиг. 5 показана схема оптимизации модели ветроэнергетической установки, согласно пятому варианту выполнения. На фиг. 5, помимо мониторинга нагрузки роторных лопастей 108, может быть также предусмотрен блок 510 для мониторинга нагрузки ротора 106 и башни 102. Для этой цели предусмотрен блок 570 мониторинга нагрузки на ротор и/или башню, блок 520 оптимизации и опционально блок 580 правил управления. Оптимизация нагрузки может осуществляться в соответствии с описанием фиг. 4.
Кроме того, оптимизацию нагрузки и/или производительности или соответственно оптимизацию шума можно также осуществлять не только для единственной ветроэнергетической установки, но и для парка ветроустановок, содержащего множество ветроэнергетических установок. В этом случае необходимо учитывать как локальную ветровую ситуацию, так и топологию парка ветроустановок (количество ветроэнергетических установок, ориентацию ветроэнергетических установок, расстояние между ветроэнергетическими установками).
На фиг. 6 показана блок-схема ветровой электростанции, согласно шестому варианту выполнения. В показанном на фиг. 6 состоянии ветровая электростанция может иметь несколько ветроэнергетических установок 611, 612, 613, при этом по меньшей мере одна из ветроэнергетических установок имеет микроволновый или радиолокационный измерительный блок 1100, 1200. Результаты измерений ветра могут передаваться в центральное запоминающее устройство 620 парка ветроустановок.
Компьютер 610 парка ветроустановок может быть соединен с запоминающим устройством 620 парка ветроустановок. Компьютер 610 парка ветроустановок может быть соединен, соответственно, с ветроэнергетическими установками и может управлять ими. Управление отдельными ветроэнергетическими установками парка ветроустановок может быть основано на оптимизации шума, оптимизации производительности и/или оптимизации нагрузки.
Опережающий регулятор, согласно третьему варианту выполнения, может быть предусмотрен в соответствующих ветроэнергетических установках шестого варианта выполнения. Дополнительно или в качестве альтернативного решения может осуществляться также, например, опережающая компенсация, согласно третьему варианту выполнения, в компьютере 610 парка ветроустановок. По меньшей мере данные о ветре измерительного блока 1100, 1200 в ветроэнергетической установке служат в качестве входных сигналов для опережающей компенсации. Однако предпочтительно учитываются данные о ветре измерительных блоков 1100, 1200 всех ветроэнергетических установок. Компьютер 610 парка ветроустановок может быть также выполнен для управления ветроэнергетическими установками 100 так, что нагрузка равномерно распределяется на ветроэнергетические установки 100.
На фиг. 7 показана схема центральной регулировочной системы парка ветроустановок, согласно седьмому варианту выполнения. На фиг. 7 показано множество ветроэнергетических установок 711-726, соединенных с центральным компьютером 710 парка ветроустановок. Компьютер 710 парка ветроустановок в свою очередь соединен с запоминающим устройством 720 парка ветроустановок. Расстояния до соседних ветроэнергетических установок обозначены, соответственно, как Δx и Δy.
На фиг. 8 схематично показана ветроэнергетическая установка, согласно восьмому варианту выполнения. На фиг. 8 показана ветроэнергетическая установка 100, содержащая башню 102, гондолу 104 и первый и/или второй микроволновый или радиолокационный измерительный блок 1100, 1200. Первый и/или второй измерительный блок могут использоваться для измерения роторных лопастей 108. В блоке 810 измерения роторных лопастей можно на основании измерительных данных первого и/или второго измерительного блока 1100, 1200 определять линию изгиба роторной лопасти, эрозию поверхности, угол лопасти, состояния лопасти, кручение лопасти и обледенение.
На фиг. 9 схематично показана ветроэнергетическая установка, согласно девятому варианту выполнения. Роторные лопасти 108 ветроэнергетической установки измеряются с помощью блока 910 измерения роторных лопастей. Полученные результаты в блоке 910 измерения роторных лопастей передаются в блок 920 алгоритма. Дополнительно к этому данные из блока 930 оффлайн-информации также передаются в блок 920 алгоритма. Выходной сигнал блока 920 могут передаваться в блок 940 правил управления.
Согласно изобретению, турбулентности, создаваемые одной из ветроэнергетических установок, можно уменьшать в парке ветроустановок, так что может быть уменьшено расстояние до соседних ветроэнергетических установок.
Согласно изобретению, при регистрации заднего поля ветроэнергетическая установка 100 может работать так, что оптимизируется мощность соседней или соответственно следующей ветроэнергетической установки или же соответственно оптимизируется вся мощность ветроэнергетических установок парка ветроустановок.
Согласно другому аспекту изобретения, можно выполнять измерение лопасти с помощью указанной выше ветроэнергетической установки 100 и микроволнового и/или радиолокационного измерительного блока 1100, 1200, если роторные лопасти измеряются с помощью микроволнового и/или радиолокационного измерительного блока.
Согласно другому аспекту изобретения, можно выполнять измерения не только роторных лопастей, но также других частей ветроэнергетической установки, с помощью микроволнового и/или радиолокационного измерительного блока, так что для ветроэнергетической установки в любое время известно фактическое состояние установки. С помощью микроволнового и/или радиолокационного измерительного блока можно обнаруживать эрозию (отклонение от заданного состояния) и/или намораживание льда на роторных лопастях. С помощью микроволнового и/или радиолокационного измерительного блока, согласно изобретению, можно определять не только эрозию или соответственно нарастание льда, но и местоположение эрозии или соответственно нароста льда.
На фиг. 10 схематично показана ветроэнергетическая установка, согласно изобретению. Показаны гондола 104 и две роторные лопасти 108 ветроэнергетической установки 100. Дополнительно к этому на гондоле предусмотрен измерительный блок 1100, согласно изобретению, который излучает измерительное поле с углом раствора α. Площадь измеряемой плоскости увеличивается в зависимости от расстояния x1, х2 от измерительного блока 1100, согласно изобретению.
На фиг. 11 показана ветроэнергетическая установка, согласно изобретению, в другом виде. Измерительный блок 1100, согласно изобретению, может быть расположен на гондоле, например, на высоте 2 м (или выше). Измерительный блок 1100, согласно изобретению, должен быть на минимальной высоте над гондолой 104, так что он может измерять поле ветра перед ветроэнергетической установкой.
Опционально другой измерительный блок 1200, согласно изобретению, может быть предусмотрен на роторе 106 ветроэнергетической установки. В этом отношении можно использовать геометрию ротора 106 для установки измерительного блока. Если измерительный блок 1200 расположен на роторе 106, то может быть исключено затенение за счет движения роторных лопастей (как в случае измерительного блока 1100, согласно изобретению).
На фиг. 12 показана ветроэнергетическая установка, согласно изобретению, в другом виде. Установка может иметь измерительный блок 1100 и/или 1200, согласно изобретению. За счет выбора соответствующего раствора с соответствующим углом α1, α2 и α3 раствора, как показано на фиг. 12, можно обеспечивать одинаковый размер или соответственно одинаковые плоскости А1, А2, А3.
На фиг. 13 схематично показано множество измерительных полей для ветроэнергетической установки, согласно изобретению. Использование множества измерительных полей А1, А2, А3 обеспечивает возможность получения как измерительной величины внутри соответствующих измерительных полей А1, А2, А3, так и измерительных величин между соответствующими точками измерения. Таким образом, возможно обеспечение более точного измерения полей ветра впереди и позади ветроэнергетической установки. Согласно изобретению, должны иметься по меньшей мере две точки М1, М2 измерения для обеспечения возможности вычисления вектора W12 ветра с помощью угла α раствора. Лишь скорость ветра вдоль пути измерения можно регистрировать с помощью лишь одной точки измерения. Расстояние между точками измерения в направлении вершины лопасти ограничено, то есть более высокий уровень разрешения возможен в наружной зоне лопастей. В этом отношении следует отметить, что именно в наружной зоне лопастей, за счет расстояния относительно оси ротора, происходят моменты изгиба лопастей, которые теперь можно регистрировать.

Claims (8)

1. Ветроэнергетическая установка (100), содержащая
гондолу (104),
ротор (106),
обтекатель (110),
первый и/или второй микроволновый и/или радиолокационный измерительный блок (1100, 1200) для излучения микроволновых и/или радиолокационных сигналов и для измерения отражений микроволновых и/или радиолокационных сигналов для получения данных о ветре и/или метеорологических данных или информации относительно поля ветра спереди и/или сзади ветроэнергетической установки (100), и
регулятор (300), который управляет работой ветроэнергетической установки (100) в зависимости от регистрируемых с помощью первого и/или второго измерительного блока (1100, 1200) данных,
при этом первый и/или второй микроволновый и/или радиолокационный измерительный блок (1100, 1200) расположен на гондоле (104) и/или на обтекателе (110).
2. Ветроэнергетическая установка по п. 1, в которой регулятор работает на основе опережающего регулирования, и данные о ветре, регистрируемые с помощью первого и/или второго измерительного блока (1100, 1200), используются для опережающего регулирования.
3. Ветроэнергетическая установка по любому из пп. 1 или 2, в которой первый и/или второй измерительный блок (1100, 1200) предназначен для определения наклонного набегающего потока, спутного потока, сдвига ветра, изменения направления ветра, направления ветра и/или скорости ветра спереди и/или позади ветроэнергетической установки.
4. Ветроэнергетическая установка по п. 1, в которой регулятор (300) имеет блок (370) моделирования, при этом данные о ветре, зарегистрированные с помощью первого и/или второго измерительного блока (1100, 1200), подаются в блок (370) моделирования, и результаты моделирования в блоке (370) моделирования сравниваются с фактически определенными параметрами ветроэнергетической установки.
5. Ветроэнергетическая установка по п. 1, дополнительно содержащая по меньшей мере две роторные лопасти (108) на роторе (106), при этом первый и/или второй микроволновый и/или радиолокационный измерительный блок (1100, 1200) выполнен для измерения роторных лопастей (108) с помощью микроволновых и/или радиолокационных сигналов.
6. Ветроэнергетическая установка по п. 5, в которой первый или второй микроволновый и/или радиолокационный измерительный блок (1100, 1200) предназначен для обнаружения эрозии и/или намораживания льда на роторных лопастях (106).
7. Способ управления ветроэнергетической установкой или множеством ветроэнергетических установок (100) в парке ветроустановок, при этом по меньшей мере одна из ветроэнергетических установок (100) имеет гондолу (104), обтекатель (110) и ротор (106), а также первый и/или второй микроволновый и/или радиолокационный измерительный блок (1100, 1200) для регистрации данных о ветре и/или метеорологических данных спереди и/или сзади ветроэнергетической установки (100),
при этом первый и/или второй микроволновый и/или радиолокационный измерительный блок (1100, 1200) расположен на гондоле (104) и/или на обтекателе (110), при этом способ содержит этапы:
управления по меньшей мере одной ветроэнергетической установкой (100) на основании данных о ветре, полученных с помощью первого и/или второго измерительного блока (1100, 1200).
8. Парк ветроустановок, содержащий множество ветроэнергетических установок, в частности, по любому из пп. 1-6, при этом одна из ветроэнергетических установок (100) имеет первый и/или второй микроволновый и/или радиолокационный измерительный блок (1100, 1200), который предназначен для выполнения измерения поля ветра позади ветроэнергетической установки (100),
при этом средства управления ветроэнергетической установки (100) предназначены для оптимизации работы ветроэнергетической установки и для воздействия на режим работы ветроэнергетической установки для оптимизации мощности всего парка ветроустановок, содержащего множество ветроэнергетических установок (100), в зависимости от измеряемого поля ветра.
RU2015101135/06A 2012-06-15 2013-06-11 Ветроэнергетическая установка и способ управления ветроэнергетической установкой или ветровой электростанцией RU2591366C1 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102012210150A DE102012210150A1 (de) 2012-06-15 2012-06-15 Windenergieanlage und Verfahren zum Steuern einer Windenergieanlage oder eines Windparks
DE102012210150.0 2012-06-15
PCT/EP2013/062030 WO2013186211A1 (de) 2012-06-15 2013-06-11 Windenergieanlage und verfahren zum steuern einer windenergieanlage oder eines windparks

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2591366C1 true RU2591366C1 (ru) 2016-07-20

Family

ID=48579104

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015101135/06A RU2591366C1 (ru) 2012-06-15 2013-06-11 Ветроэнергетическая установка и способ управления ветроэнергетической установкой или ветровой электростанцией

Country Status (19)

Country Link
US (1) US20150147175A1 (ru)
EP (1) EP2861867B1 (ru)
JP (1) JP6001770B2 (ru)
KR (1) KR101698282B1 (ru)
CN (1) CN104364522B (ru)
AR (1) AR091463A1 (ru)
AU (1) AU2013276581B2 (ru)
BR (1) BR112014031294A2 (ru)
CA (1) CA2876072C (ru)
CL (1) CL2014003358A1 (ru)
DE (1) DE102012210150A1 (ru)
DK (1) DK2861867T3 (ru)
ES (1) ES2681024T3 (ru)
IN (1) IN2014DN10688A (ru)
MX (1) MX355626B (ru)
PT (1) PT2861867T (ru)
RU (1) RU2591366C1 (ru)
TW (1) TWI525252B (ru)
WO (1) WO2013186211A1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2718373C1 (ru) * 2016-08-18 2020-04-02 Воббен Пропертиз Гмбх Измерительная система ветроэнергетической установки

Families Citing this family (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015058209A1 (en) 2013-10-18 2015-04-23 Tramontane Technologies, Inc. Amplified optical circuit
WO2015065253A1 (en) * 2013-10-29 2015-05-07 Saab Ab Method and control unit for controlling one or several warning lights in a wind turbine site to minimize light pollution
GB2523375A (en) * 2014-02-24 2015-08-26 Sgurrenergy Ltd Method and system for improving energy capture efficiency from an energy capture device
US9683552B2 (en) * 2014-03-06 2017-06-20 General Electric Company System and method for robust wind turbine operation
DE102015103757B3 (de) * 2015-03-13 2016-04-21 Christoph Lucks Vefahren zur Windmessung und Messboje für dessen Durchführung
DE102015209109A1 (de) 2015-05-19 2016-11-24 Wobben Properties Gmbh Messanordnung an einer Windenergieanlage
DE102015116596A1 (de) * 2015-09-30 2017-03-30 Wobben Properties Gmbh Windparkflugbefeuerungssystem sowie Windpark damit und Verfahren zur Befeuerung eines Windparks
DE102015122126A1 (de) * 2015-12-17 2017-06-22 Wobben Properties Gmbh Verfahren zum Bestimmen eines Azimutwinkels einer Windenergieanlage
CN105508146B (zh) * 2015-12-22 2018-07-31 北京金风科创风电设备有限公司 风力发电机组的偏航测试***
CN105891546B (zh) * 2016-01-26 2018-11-23 沈阳工业大学 基于大数据的风电机组偏航***中风向标故障诊断的方法
US20180003154A1 (en) * 2016-06-30 2018-01-04 General Electric Company Methods and systems for feedforward control of wind turbines
DE102016212362A1 (de) * 2016-07-06 2018-01-11 Universität Stuttgart Lidar-basierte multivariable Feedforwardregelung von Windturbinen
JP6869685B2 (ja) * 2016-10-06 2021-05-12 株式会社日立製作所 ウィンドファーム及び風力発電装置
CN108150360A (zh) * 2016-12-05 2018-06-12 北京金风科创风电设备有限公司 检测风电机组的等效载荷的方法和设备
US10697439B2 (en) 2017-06-14 2020-06-30 General Electric Company Offset toggle method for wind turbine operation
ES2703974B2 (es) * 2017-09-12 2019-09-10 Kate Elsbeth Benetis Dispositivo para la correccion instantanea de las medidas del flujo de viento en aerogeneradores
KR102032712B1 (ko) 2018-03-20 2019-11-08 주식회사 한진산업 풍력 발전기를 위한 멀티 클래스 컨트롤러 및 이를 이용한 풍력발전 시스템
CN108717195B (zh) * 2018-05-24 2020-12-25 远景能源有限公司 一种相干多普勒测风激光雷达***及其控制方法
DE102018124084A1 (de) * 2018-09-28 2020-04-02 Wobben Properties Gmbh Verfahren zum Betreiben einer Windenergieanlage, Windenergieanlage und Windpark
CN112012882B (zh) * 2019-05-30 2022-08-02 北京金风科创风电设备有限公司 风电机组的前馈控制方法、装置以及控制***
EP3987171B1 (en) 2019-06-24 2023-06-07 Vestas Wind Systems A/S Controlling noise emissions from individual blades of a wind turbine
KR102242329B1 (ko) * 2019-12-20 2021-04-20 한국전자기술연구원 다종 풍력발전 단지 제어기 운영 방법 및 시스템
CN113958464B (zh) * 2021-10-29 2023-05-09 中国船舶重工集团海装风电股份有限公司 基于毫米雷达波测量的叶片净空安全控制方法
EP4303435A1 (en) * 2022-07-06 2024-01-10 Siemens Gamesa Renewable Energy A/S Measuring stress of a wind turbine blade and controlling the wind turbine

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EA005345B1 (ru) * 2001-11-01 2005-02-24 Алоис Воббен Ветровой комплекс
GB2476506A (en) * 2009-12-23 2011-06-29 Vestas Wind Sys As Method And Apparatus Protecting Wind Turbines From Low Cycle Fatigue Damage
EP2458402A1 (en) * 2010-11-30 2012-05-30 General Electric Company System and method for inspecting a wind turbine blade

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4054255A (en) * 1976-04-01 1977-10-18 System Development Corporation Microwave ice detector
US6166661A (en) * 1999-01-22 2000-12-26 Rockwell Collins, Inc. System for detecting ice on an aircraft
JP2002048050A (ja) * 2000-08-07 2002-02-15 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 風力発電装置のピッチ角制御方法及びその装置
JP2002152975A (ja) * 2000-11-10 2002-05-24 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 風車発電システム
US20020067274A1 (en) * 2000-12-05 2002-06-06 Haller Mark E. Wind turbine hailstorm protection system having a hailstorm sensor to signal for changing turbine blade positions
DE10137272A1 (de) * 2001-07-31 2003-02-27 Aloys Wobben Frühwarnsystem für Windenergieanlagen
US7246991B2 (en) * 2002-09-23 2007-07-24 John Vanden Bosche Wind turbine blade deflection control system
US7365674B2 (en) * 2005-09-26 2008-04-29 The Boeing Company Airborne weather profiler network
US7342323B2 (en) * 2005-09-30 2008-03-11 General Electric Company System and method for upwind speed based control of a wind turbine
GB0710209D0 (en) * 2007-05-29 2007-07-04 Cambridge Consultants Radar system
US7950901B2 (en) * 2007-08-13 2011-05-31 General Electric Company System and method for loads reduction in a horizontal-axis wind turbine using upwind information
WO2010041326A1 (ja) * 2008-10-09 2010-04-15 三菱重工業株式会社 洋上風力発電装置及び洋上ウインドファーム
WO2011009459A2 (en) * 2009-07-23 2011-01-27 Liwas Aps Detection of ice on airfoils
GB2476316B (en) * 2009-12-21 2014-07-16 Vestas Wind Sys As A wind turbine having a control method and controller for predictive control of a wind turbine generator
EP2386750A1 (en) * 2010-05-12 2011-11-16 Siemens Aktiengesellschaft De-icing and/or anti-icing of a wind turbine component by vibrating a piezoelectric material
GB2481789A (en) * 2010-06-30 2012-01-11 Vestas Wind Sys As Reducing yaw error in wind turbines
GB2482661A (en) * 2010-07-26 2012-02-15 Vestas Wind Sys As Upwind wind turbine with tower-mounted air pressure sensors

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EA005345B1 (ru) * 2001-11-01 2005-02-24 Алоис Воббен Ветровой комплекс
GB2476506A (en) * 2009-12-23 2011-06-29 Vestas Wind Sys As Method And Apparatus Protecting Wind Turbines From Low Cycle Fatigue Damage
EP2458402A1 (en) * 2010-11-30 2012-05-30 General Electric Company System and method for inspecting a wind turbine blade

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2718373C1 (ru) * 2016-08-18 2020-04-02 Воббен Пропертиз Гмбх Измерительная система ветроэнергетической установки

Also Published As

Publication number Publication date
CL2014003358A1 (es) 2015-02-27
PT2861867T (pt) 2018-08-08
JP2015519516A (ja) 2015-07-09
IN2014DN10688A (ru) 2015-08-28
US20150147175A1 (en) 2015-05-28
TWI525252B (zh) 2016-03-11
ES2681024T3 (es) 2018-09-11
EP2861867B1 (de) 2018-05-16
DK2861867T3 (en) 2018-07-02
KR20150024893A (ko) 2015-03-09
DE102012210150A1 (de) 2013-12-19
AU2013276581B2 (en) 2016-07-28
CN104364522B (zh) 2017-12-12
WO2013186211A1 (de) 2013-12-19
CN104364522A (zh) 2015-02-18
EP2861867A1 (de) 2015-04-22
AR091463A1 (es) 2015-02-04
BR112014031294A2 (pt) 2017-06-27
AU2013276581A1 (en) 2015-01-15
KR101698282B1 (ko) 2017-01-19
MX355626B (es) 2018-04-25
MX2014015098A (es) 2015-03-05
TW201413110A (zh) 2014-04-01
JP6001770B2 (ja) 2016-10-05
CA2876072C (en) 2018-11-06
CA2876072A1 (en) 2013-12-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2591366C1 (ru) Ветроэнергетическая установка и способ управления ветроэнергетической установкой или ветровой электростанцией
US9822762B2 (en) System and method for operating a wind turbine
CN108953060B (zh) 基于激光雷达测风仪的风电场场级偏航控制方法
US10247170B2 (en) System and method for controlling a dynamic system
US20120179376A1 (en) Methods And Apparatus For Monitoring Complex Flow Fields For Wind Turbine Applications
US10634120B2 (en) System and method for controlling thrust and/or tower loads of a wind turbine
CN103080540B (zh) 风电场中风力涡轮机的控制
US9234506B2 (en) Estimation of wind properties using a light detection and ranging device
KR101177435B1 (ko) 풍력발전단지의 풍황 예측 방법
EP2581761B1 (en) Estimation of Wind Properties Using a Light Detection and Ranging Device
US10774811B2 (en) Induction controlled wind turbine
CN103061980A (zh) 基于激光测风雷达的风力发电机组的前馈控制***及其控制方法
ES2967326T3 (es) Método de determinación de la dirección del viento por medio de un sensor de teledetección por láser
TWI729349B (zh) 風力發電裝置及風力發電系統
EP3987171B1 (en) Controlling noise emissions from individual blades of a wind turbine
US20230026286A1 (en) Method for computer-implemented monitoring of a wind turbine
Gkarakis Performance analysis of an operating windfarm of 21MW in Greece for a period of three years
US20230323857A1 (en) Method and controller arrangement for operating a wind turbine farm
Kanev et al. On the application of LiDARs in wind farm control
Simon et al. Wind field measurements using LiDAR
Barth et al. 4 Energy Yield Assessments