风力涡轮设定点降低制造技术

本公开涉及用于确定风力涡轮的最大功率设定点的方法，该方法包括：确定一个或多个风力涡轮部件的温度；以及通过确定风力涡轮部件的温度与该部件的对应阈值温度之间的差来确定一个或多个部件温度误差。该方法还包括：确定风力涡轮的当前功率输出；以及至少部分地至少基于部件温度误差和风力涡轮的当前功率输出来确定最大功率设定点。本公开还涉及用于确定设定点降低的方法，并且涉及针对这样的方法构造的风力涡轮控制系统和风力涡轮。构造的风力涡轮控制系统和风力涡轮。构造的风力涡轮控制系统和风力涡轮。

【技术实现步骤摘要】
风力涡轮设定点降低


[0001]本公开涉及风力涡轮，特别地涉及设定点降低和用于基于风力涡轮部件的温度确定最大功率设定点的方法。

技术介绍

[0002]现代风力涡轮通常用来将电力供应到电力网中。这种类型的风力涡轮大体上包括塔架和布置在塔架上的转子。典型地包括毂和多个叶片的转子在风对叶片的影响下开始旋转。所述旋转生成扭矩，该扭矩通常通过转子轴直接地或通过齿轮箱传递到发电机。这样，发电机产生可供应到电力网的电力。
[0003]风力涡轮毂可能够旋转地联接到机舱的前部。风力涡轮毂可连接到转子轴，并且然后可使用布置在机舱内部的框架中的一个或多个转子轴轴承将转子轴能够旋转地安装在机舱中。机舱是布置在风力涡轮塔架的顶部上的外壳，其包含并保护例如齿轮箱(如果存在)和发电机，以及取决于风力涡轮而包含并保护另外的部件，诸如功率转换器和辅助系统。
[0004]在变速风力涡轮中，风力涡轮控制器可改变风力涡轮的控制设置以适应变化的风条件。特别地，叶片的变桨角度和发电机扭矩可改变以适应风条件。在低于标称或“额定”风速的风速下，控制目标通常是使风力涡轮的电功率输出最大化，即改变桨距和发电机扭矩，使得最大的电功率输出能够被输送到电网。在标称风速以上(并取决于标称风速周围的情况)，控制目标可能特别地将负载保持在控制下，即改变桨距和发电机扭矩以将风力涡轮上的负载降低到可接受的水平，同时将功率输出保持在最高的可能水平(鉴于对负载的约束)。
[0005]风力涡轮可在广泛不同的环境(settings)中使用：陆上、海上、温暖气候和寒冷气候。如果周围温度升高，则风力涡轮部件的温度也可能升高。如果周围温度非常高或长时间保持高，则风力涡轮部件的温度可能变得太高，并且风力涡轮的操作可能需要调适以将风力涡轮部件的温度保持在可接受的水平。
[0006]已知两种不同的方法来处理这种情况。在一个已知的解决方案中，对于不同的周围温度，限定不同的最大功率设定点(即，功率极限)。随周围温度变化的这种最大功率设定点可在风力涡轮制造商和运营商之间的合同中确定。
[0007]在操作中，可监测周围温度，并根据周围温度，使用预定的最大功率设定点。特别地，这可能意味着，在标称风速以上，不再将额定功率输送到电网，而是输送减少量的功率。对于较低的风速，风力涡轮的操作可能是正常的：即使基于周围温度确定最大功率设定点，盛行风条件也可能使得甚至在最佳操作中也不能达到该最大功率。这种方法的一个缺点是，最大功率设定点通常相当保守地被设置，并且这影响了电功率输出。
[0008]在另一个已知的解决方案中，在操作期间测量风力涡轮部件的温度，并且预定风力涡轮部件的对应阈值。当风力涡轮部件的温度保持低于该对应阈值时，最大功率设定点不受影响，即如果风条件是有利的，则可向电网输送标称额定功率。当风力涡轮部件的温度
之一达到该对应阈值时，功率输出(通常)急剧地降低以冷却风力涡轮部件。这种方法的一个缺点是，功率输出(如果降低的话)通常需要迅速降低，以保证部件的安全操作。因此，功率输出变化可能是显著的。

技术实现思路

[0009]在本公开的一个方面，提供了一种用于确定风力涡轮的最大功率设定点的方法。该方法包括：确定第一风力涡轮部件的温度；以及通过确定第一风力涡轮部件的温度与第一风力涡轮部件的对应阈值温度之间的差来确定第一部件温度误差。该方法还包括：确定风力涡轮的当前功率输出；以及至少部分地基于第一部件温度误差和风力涡轮的当前功率输出来确定最大功率设定点。
[0010]利用根据该方面的方法，基于风力涡轮部件的实际温度而不是周围温度来确定最大功率设定点。同时，设定点降低可在达到部件的实际温度极限之前通过做出反应来缓和(smoothened)。通过监测温度误差(即，温度目标或温度极限与实际温度之间的差)，控制将在已经达到这样的极限之前做出反应。当前功率输出可表现得像未来温度发展的预测器。
[0011]在另一个方面，提供了一种风力涡轮的控制系统，其构造成确定风力涡轮部件的第一温度，并确定风力涡轮的当前功率输出。控制系统还构造成通过确定风力涡轮部件的第一温度与第一风力涡轮部件的阈值温度之间的差来确定部件温度误差，并且至少部分地基于第一部件温度误差和当前功率输出来确定最大功率设定点。控制系统还构造成基于最大功率设定点来控制风力涡轮。
[0012]在又一个方面，提供了一种用于确定风力涡轮的最大功率设定点的方法，其包括用于确定风力涡轮的最大功率设定点的方法，该方法包括：测量风力涡轮的第一电力部件的第一温度；以及将第一温度与针对第一电力部件确立的第一温度阈值进行比较，以确定第一温度误差值。该方法还包括确定风力涡轮的当前功率输出和控制风力涡轮的第一功率设定点，该第一功率设定点包括基于第一温度误差值的反馈控制和基于风力涡轮的当前功率输出的前馈控制。
[0013]在整个本公开中，标称功率或“额定功率”应被理解为根据风力涡轮的标准操作的最大功率输出，即该标称或额定功率可在处于或高于标称风速的风速下被输送到电网。
[0014]在整个本公开中，最大功率设定点应被理解为独立于盛行风条件的风力涡轮的最大功率输出，即，即使风速足够高，使得更多的电功率可被输送到电网，并且特别地标称额定功率输出可被输送到电网，风力涡轮的操作也以这样的方式被限制成产生比可能的更少的电功率。
[0015]“设定点降低”应被理解为被限制为生产和向电网输送小于标称或额定的功率的风力涡轮操作。这一操作限制不是由于盛行风条件，而是由于其它情况。并且特别地在本公开中，该操作限制是由于温度或热限制，包括预定的周围和部件温度以及与周围温度或部件温度相关的热限制。
[0016]技术方案1. 一种用于确定风力涡轮的最大功率设定点的方法，包括：确定第一风力涡轮部件的温度；通过确定所述第一风力涡轮部件的温度与所述第一风力涡轮部件的对应阈值温度之间的差来确定第一部件温度误差；
确定所述风力涡轮的当前功率输出；和至少部分地基于所述第一部件温度误差和所述风力涡轮的所述当前功率输出来确定所述最大功率设定点。
[0017]技术方案2. 根据技术方案1所述的方法，其中，确定所述最大功率设定点包括基于所述部件温度误差的反馈控制，任选地为PID控制。
[0018]技术方案3. 根据技术方案2所述的方法，其中，所述反馈控制的输出是基于部件温度的功率设定点。
[0019]技术方案4. 根据技术方案1至3中的任一项所述的方法，其中，基于所述风力涡轮的所述当前功率输出确定所述最大功率设定点包括前馈控制。
[0020]技术方案5. 根据技术方案1至4中的任一项所述的方法，其中，如果基于所述部件温度误差和基于当前功率输出的所述功率设定点高于额定功率，则将所述最大功率设定点确定为所述风力涡轮的额定功率。
[0021]技术方案6. 根据技术方案1至5中的任一项所述的方法，其中，如果基于所述部件温度和所述当前功率输出的所述功率设定点低于所述风力涡轮的所述额定功率，则将所述最大功率设定点确定为基于所述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于确定风力涡轮的最大功率设定点的方法，包括：确定第一风力涡轮部件的温度；通过确定所述第一风力涡轮部件的温度与所述第一风力涡轮部件的对应阈值温度之间的差来确定第一部件温度误差；确定所述风力涡轮的当前功率输出；和至少部分地基于所述第一部件温度误差和所述风力涡轮的所述当前功率输出来确定所述最大功率设定点。2.根据权利要求1所述的方法，其中，确定所述最大功率设定点包括基于所述部件温度误差的反馈控制，任选地为PID控制。3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述反馈控制的输出是基于部件温度的功率设定点。4.根据权利要求1至3中的任一项所述的方法，其中，基于所述风力涡轮的所述当前功率输出确定所述最大功率设定点包括前馈控制。5.根据权利要求1至4中的任一项所述的方法，其中，如果基于所述部件温度误差和基于当前功率输出的所述功率设定点高于额定功率，则将所述最大功率设定点确定为所述风力涡轮的额定功率。6....

【专利技术属性】
技术研发人员：I，
申请(专利权)人：通用电气可再生能源西班牙有限公司，
类型：发明
国别省市：