多台风力发电机的控制系统和运行方法技术方案

一种用于运行第一风力发电机（14）和第二风力发电机（15）的方法，其中，第二风力发电机（15）布置在第一风力发电机（14）的尾流（30）中。预测模型（28）接收第一风力发电机（14）的当前风值以便预测未来时刻（25），在该未来时刻，第二风力发电机（15）的转子所扫过的区域与第一风力发电机（14）的尾流（30）局部叠覆。第二风力发电机（15）如此对所述预测做出反应，即产生一个控制信号以便相对于该第二风力发电机（15）的另一个转子叶片的俯仰角改变该第二风力发电机（15）的一个转子叶片的俯仰角。本发明专利技术还涉及适于执行所述方法的控制系统。利用本发明专利技术的方法，可以减小第二风力发电机（15）的载荷。

【技术实现步骤摘要】
多台风力发电机的控制系统和运行方法
本专利技术涉及用于运行第一风力发电机和第二风力发电机的方法，其中，第二风力发电机布置在第一风力发电机的尾流中。本专利技术还涉及用于风力发电机的控制系统。
技术介绍
如果两台风力发电机彼此相邻地运行，则出现以下问题，在第一风力发电机的尾流中可能存在无序的风力状况，第二风力发电机由此可能承受更高载荷，见EP2063108A2、EP1790851A2、WO2015/039665A1、WO2011/160634A1。
技术实现思路
本专利技术基于以下目的，提出一种控制系统和一种用于运行多台风力发电机的方法，从而布置在第一风力发电机的尾流中的第二风力发电机的载荷被减小。从所述的现有技术出发，该目的通过独立权利要求所述的特征实现。在从属权利要求中给出了有利的实施方式。在本专利技术的方法中，给预测模型提供第一风力发电机的当前风值以便预测未来时刻，在该未来时刻，第二风力发电机转子覆盖的区域与第一风力发电机的尾流出现部分重合。第二风力发电机如此响应于所述预测，即产生一个控制信号以便相对于第二风力发电机的另一个转子叶片的俯仰角来改变第二风力发电机的一个转子叶片的俯仰角。在一个实施方式中，该控制信号在所述未来时刻之前产生。如果第一风力发电机的尾流仅部分吹到第二风力发电机的转子，则第二风力发电机的转子非对称地承受载荷。本专利技术构想在于，按如下方式抵制非对称转子载荷：相对于其它转子叶片调节中的一个转子叶片，其中，预防性地进行所述调节，即在有更高载荷作用于转子之前的时刻进行所述调节（预控制）。预测模型可以基于如下假定，即尾流在第一风力发电机的转子轴线延长区中延伸。第一风力发电机转子所覆盖的区域可以被认为是尾流横截面的起点。预测模型可以基于如下假定，尾流从该起点起以圆柱形横截面沿着转子轴线方向传播。预测模型可以基于如下假定，尾流随着至第一风力发电机转子的距离增大而径向扩大。预测模型可以基于如下假定，尾流中的风速相比于未被第一风力发电机干扰的风场被减小。该预测模型可以基于如下假定，尾流中的风速具有径向分布，根据该径向分布，在尾流中心处的风速低于在尾流周边的风速。预测模型可以基于如下假定，尾流中的紊流强度相比于未被第一风力发电机干扰的风场被增大。该预测模型可以基于如下假定，尾流从第一风力发电机起以对应于风速的速度传播。该预测模型可以被供以：“根据尾流的传播速度求出的风速值”。该预测模型可以基于如下假定，尾流在风向上传播。预测模型可以被供以：“从尾流传播方向中求出的风向值”。当前风速值和/或当前风向值可以是测量值。测量值可以借助风速计来获得。风速计例如可以布置在风力发电机的舱室上。也可能的是，当前风速值和/或当前风向值是估算值。在许多情况下，基于确定存在的参数所估算的值比测量值更加可靠。对于更高的可靠性有利的是，从作用于整个转子的空气质量流量中来推导出所述估算值。相比于设置在风力发电机上的风速计，为此提供了大许多的测量面。尤其可以从风力发电机运行参数中推导出所述估算值，其是按照在运行参数和作用于转子的空气质量流量存在关联的方式来选择的。即，如果作用于转子的空气质量流量改变，则出现与之相关的运行参数变化。作为在确定风估算值时可加以考虑的风力发电机运行参数，例如考虑采用：转子转速、一个或多个转子叶片的俯仰角、发电机转矩、塔倾斜度和/或转子叶片变形。尤其可将其中一个参数变化汇入到确定风估算值之中。在求出估算值时可以考虑这些运行参数中的多个运行参数，尤其是至少其中三个运行参数。此外可以有利地考虑估算的或基于测量数据所确定的空气密度。可在第一风力发电机中获得当前风速值和/或当前风向值。为此该预测模型可以假定：该尾流沿着作用于第一风力发电机的风向前进。可在第二风力发电机中获得当前风速值和/或当前风向值。为此该预测模型可以假定：第一风力发电机的尾流按照第二风力发电机处的风向传播。可以如此设计该预测模型，即在尾流传播方向的预测中不仅考虑第一风力发电机的当前风向值，也考虑第二风力发电机的当前风向值。例如当第一风力发电机的当前风向值与第二风力发电机的当前风向值彼此不同时，可以认为尾流传播方向位于两个风向之间。可以如此设计该预测模型，即在尾流传播速度的预测中不仅考虑第一风力发电机的风速值，也考虑第二风力发电机的风速值。例如当第一风力发电机的和第二风力发电机的风向值彼此不同时，可以假定尾流传播速度在两个风速之间。如果该预测模型估算出尾流的传播速度和传播方向，则可以从第一风力发电机与第二风力发电机的彼此相对位置中预测在哪个未来时刻该第二风力发电机遇到第一风力发电机尾流的一定影响。第一风力发电机的和第二风力发电机的地理位置可以在一个坐标系中被示出。如果所预测的尾流被描绘到该坐标系中，则尾流与第二风力发电机转子之间的重叠度可以被确定。尤其，沿尾流轴线所测量的、在第一风力发电机与第二风力发电机之间的轴向距离可被求出。此外，在尾流轴线与第二风力发电机轴线之间的径向距离可以被求出。从该径向距离得到尾流与被第二风力发电机转子覆盖的区域之间的重叠度。尾流模型可以包含用于预测紊流强度的模型。为此可以获得在第一风力发电机处的紊流强度当前值。紊流强度的传播可以用该预测模型来估算并由此推导出在未来时刻在第二风力发电机处的紊流强度预测。在此，可以在该预测模型中考虑该尾流中的紊流强度一般高于在不受干扰的风场中的紊流强度。在第一风力发电机处的紊流强度当前值例如可以自第一风力发电机功率的标准偏差中来推导出。当在第一风力发电机区域内的当前风向改变时，该预测模型可以在一个简单变型中如此行事，即，风向改变被直接传递至尾流。就是说，所预测的尾流随风向同时改变其风向。尾流在新风向上运动的速度可以从当前风速中推导出。依据第一和第二风力发电机之间的轴向距离，可以预测在多久的延迟时间后所述尾流在新方向上已传播到第二风力发电机。当前时刻和延迟时间之和表明所述预测生效的未来时刻。试验表明，风向变化在实践中只以一定的时间延迟在尾流中继续。在预测模型中可以如下考虑到这一点：风向改变传播到第二风力发电机的时间段是作为以下两者之和被求出的：即从当前风速值中推导出的延迟时间与由尾流决定的附加时间（其产生原因是尾流并非紧随风向改变）。精确确定该附加时间绝非易事。另一方面，该未来时刻的准确预测和尾流与第二风力发电机转子之间重叠度的准确预测对于此方法之成功是至关重要的。如果在第二风力发电机处针对即将来临的尾流载荷之预测而进行了预控制，但尾流实际上根本未出现，则风力发电机的最终载荷可能高于放弃预控制时的载荷。为了避免本专利技术方法的这种不利影响，第二风力发电机可以配备载荷传感器，借助于所述载荷传感器来求出风力发电机的实际载荷。载荷传感器例如可以包括在转子叶片中的应变片，借助于所述应变片可以测量转子叶片的弹性变形。通过这种方式，该预测模型可以在自动学习过程中得到改善。如果从预测模型中导出的控制信号并未导致载荷预期减小，则可以将相应反馈发送至预测模型，使得预测模型调整其预测。换言之，该预测模型可以根据第二风力发电机的所测得的实际载荷而被改变。实际载荷的测量例如可以发生在未来时刻。预测模型的修改尤其可以涉及到一时间段，在该时间段内“风向改变”已经从第一风力发电机“传播”至第二风力发电机。如果预测模型针对未来时刻本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于运行第一风力发电机（14）和第二风力发电机（15）的方法，其中，该第二风力发电机（15）布置在该第一风力发电机（14）的尾流（30）中，其中，给预测模型（28）提供该第一风力发电机（14）的当前风值，以预测未来时刻（25），在该未来时刻，该第二风力发电机（15）的转子所扫过的区域与该第一风力发电机（14）的尾流（30）部分地相遇，并且其中，该第二风力发电机（15）如此对所述预测做出反应，即产生一个控制信号，以相对于该第二风力发电机（15）的另一个转子叶片的俯仰角改变该第二风力发电机（15）的一个转子叶片的俯仰角。

【技术特征摘要】
2017.10.23 DE 102017009838.71.一种用于运行第一风力发电机（14）和第二风力发电机（15）的方法，其中，该第二风力发电机（15）布置在该第一风力发电机（14）的尾流（30）中，其中，给预测模型（28）提供该第一风力发电机（14）的当前风值，以预测未来时刻（25），在该未来时刻，该第二风力发电机（15）的转子所扫过的区域与该第一风力发电机（14）的尾流（30）部分地相遇，并且其中，该第二风力发电机（15）如此对所述预测做出反应，即产生一个控制信号，以相对于该第二风力发电机（15）的另一个转子叶片的俯仰角改变该第二风力发电机（15）的一个转子叶片的俯仰角。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该控制信号在该未来时刻（25）之前产生。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，该预测模型（28）包含如下假定：所述尾流（30）随着至该第一风力发电机（14）的距离增大而在径向上扩大；和/或该预测模型包含如下假定：该尾流（30）中的风速相比于未被该第一风力发电机（14）干扰的风场被减小。4.根据权利要求1至3之一所述的方法，其特征在于，该预测模型（28）包含如下假定：该尾流（30）中的风速具有径向分布，根据所述径向分布，在该尾流（30）的中心处的风速低于在该尾流（30）的周边处的风速。5.根据权利要求1至4之一所述的方法，其特征在于，该预测模型（28）包含如下假定：该尾流（30）中的紊流强度相比于未被该第一风力发电机（14）干扰的风场被增大。6.根据权利要求1至5之一所述的方法，其特征在于，该当前风值是结合作用于整个转子的风荷载所估算的估算风值。7.根据权利要求1至6之一所述的方法，其特征在于，在预测该尾流（30）的传播方向时，用到该第一风力发电机（14）的当...

【专利技术属性】
技术研发人员：J盖斯勒，JBB施姆克，
申请(专利权)人：森维安有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE