【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术总体涉及多转子风力涡轮机，更具体地说，涉及一种最小化允许多转子风力涡轮机在部分运行状态下运行对多转子风力涡轮机运行寿命的影响的方法。
技术介绍
1、风力涡轮机使用可再生资源产生电能，而无需燃烧化石燃料。通常，风力涡轮机将动能风能转换为机械能，然后将机械能转换为电能。常见的风力涡轮机类型是单转子逆风水平轴风力涡轮机。这种类型的风力涡轮机通常包括塔架、位于塔架顶点的机舱以及单个转子，该转子具有中心轮毂和一个或多个安装在轮毂上并从轮毂径向延伸的叶片(例如三个叶片)。转子由机舱支撑并定位在机舱前部，使得转子面向其支撑塔架的逆风方向。转子可操作地耦合到容纳在机舱内部的发电机，并且被配置为将转子的机械能转换为电能。
2、风力涡轮机制造商不断努力提高风力涡轮机的电力生产(发电量)。在这方面，风力涡轮机的设计通常在从风中生成的电力输出中起着重要作用。例如，从风中获得的能量通常与风力涡轮机叶片的扫掠面积成正比。由于较长的叶片的叶片末端追踪的面积比较短的叶片大，因此可以通过使用较长的风力涡轮机叶片来增加转子的扫掠面积。因此，在其他条件相同的情况下，具有较长叶片的单转子风力涡轮机比具有较短叶片的单转子风力涡轮机可以从给定量的风中提取更多的能量。然而，风力涡轮机叶片长度的持续增加具有某些实际限制，并给风力涡轮机制造商带来了重大的设计挑战。
3、因此，作为越来越大的单转子风力涡轮机的替代品，风力涡轮机制造商已将目光转向多转子风力涡轮机。多转子风力涡轮机通常在单个支撑塔架上结合多个转子，并且提供增加能量捕获和电力生产的潜在
4、多转子风力涡轮机的能量生成单元有时会经历不同的运行条件，例如由于风切变、来自另一个风力涡轮机尾流的局部湍流、转子机舱组件中的故障检测、部件磨损或失效或任何其他原因。这些不同的条件可能要求控制器以不同于其他能量生成单元中的一个或多个的模式运行能量生成单元中的一个或多个。例如，其中一个能量生成单元可以停止运行，而其他能量生成单元继续生成电力。当风力涡轮机中只有一部分能量生成单元在运行时，风力涡轮机被称为处于部分运行状态。
5、当风力涡轮机处于部分运行状态时，不同能量生成单元生成的推力可能比风力涡轮机处于完全运行状态(所有能量生成单元都在生产电力)或非运行状态(所有能量生成单元都不生产电力)时生成的推力更不相等。举例来说，当支撑塔架相对侧的两个能量生成单元都运行时，该能量生成单元上的推力通常大致相等。类似地，当两个能量生成单元均处于非运行状态时，能量生成单元上的推力通常也大致相等。在这两种运行条件下，来自两个能量生成单元的推力将在很大程度上相互抵消，从而产生相对较低的偏航力矩。相反，当两个能量生成单元中的一个处于运行状态而另一个处于非运行状态时，能量生成单元之间的推力差异通常会生成相对较大的偏航力矩。因此，当风力涡轮机在部分运行状态下运行时，能量生成单元产生的累积推力往往围绕塔架轴线更加不对称，因此往往会生成比风力涡轮机以完全运行状态或非运行状态运行时更大的偏航力矩。
6、这些不相等的推力可能会在风力涡轮机中(特别是在承载能量生成单元和偏航机构的支撑结构中)引入高于正常负载的负载。
7、当多转子风力涡轮机的其中一个能量生成单元处的运行条件使得该能量生成单元必须停止运行时，通常优选的是让其余能量生成单元继续生产电力。虽然允许风力涡轮机在部分运行状态下运行可能会增加风力涡轮机的年发电量，但也有可能由于负载增加而缩短风力涡轮机的运行寿命。
8、因此，风力涡轮机制造商和运营商寻求改进的方法在部分运行状态下运行风力涡轮机(例如在风电园区中)，该方法最小化部分运行对风力涡轮机的运行寿命的影响。
技术实现思路
1、为了解决这些和其他缺点，在本专利技术的第一方面，公开了一种控制包括多个能量生成单元的风力涡轮机的方法。风力涡轮机优选地可在所有的所述多个能量生成单元都在运行的完全运行状态、仅所述多个能量生成单元的子集在运行的部分运行状态以及所述多个能量生成单元中的每一个都不运行的非运行状态下运行。该方法包括确定风力涡轮机在部分运行状态下运行或条件适合将运行切换到部分运行状态，以及确定一个时间段内风力涡轮机在部分运行状态下的累积运行量。响应于部分运行状态下的累积运行量低于部分运行阈值，该方法使风力涡轮机在部分运行状态下运行。响应于部分运行状态下的累积运行量高于部分运行阈值，该方法约束风力涡轮机不在部分运行状态下运行。
2、在一个实施例中，累积的运行量可以包括以下至少一项：时间量、风力涡轮机的运动量、风力涡轮机生成的能量的量、风力涡轮机上的负载量、风力涡轮机上的疲劳量、风力涡轮机的磨损量以及风力涡轮机的损坏量。
3、在另一个实施例中，运动量可以包括以下至少一项：偏航机构绕塔架轴线的旋转、转子绕旋转轴线的旋转、以及叶片绕变桨轴线的旋转。
4、在另一个实施例中，确定累积运行量可以包括：当风力涡轮机在部分运行状态下运行时，设置部分运行标志；当风力涡轮机不在部分运行状态下运行时，清除部分运行标志；以及过滤部分运行标志以产生累积运行量。
5、在另一个实施例中，过滤部分运行标志可以包括以下至少一项：对运行标志应用低通滤波器或对部分运行标志应用移动平均滤波器。
6、在另一个实施例中，该时间段可以是具有设定持续时间并在当前时刻结束的移动时间窗口，或者是从固定时间点延伸到当前时刻的时间窗口。
7、在另一个实施例中，累积运行量可以基于以下至少一项进行加权：风力涡轮机上的负载量、风力涡轮机的转子机舱组件的振动量和风力涡轮机处的风速。
8、在另一个实施例中，负载可以包括作用于风力涡轮机的偏航机构的推力负载、扭矩负载、或推力负载和扭矩负载两者。
9、在另一个实施例中，累积运行量可以为第一时间段内的第一累积运行量，部分运行阈值可以为第一部分运行阈值，并且该方法还可以包括确定第二时间段内风力涡轮机在部分运行状态下的第二累积运行量。在该实施例中，响应于第一累积运行量低于第一部分运行阈值并且第二累积运行量低于第二部分运行阈值，可以使风力涡轮机在部分运行状态下运行，以及响应于第一累积运行量高于第一部分运行阈值或者第二累积运行量高于第二部分运行阈值，风力涡轮机可以被约束为不在部分运行状态下运行。
10、在另一个实施例中，多个能量生成单元可以包括左能量生成单元和右能量生成单元，第一累积运行量可以仅在风力涡轮机在右能量生成单元不运行的部分运行状态下运行时累积，第二累积运行量可以仅在风力涡轮机在左能量生成单元不运行的部分运行状态下运行时累积。
11、在另一个实施例中，本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种控制包括多个能量生成单元的风力涡轮机的方法，所述风力涡轮机可在所有的所述多个能量生成单元都在运行的完全运行状态、仅所述多个能量生成单元的子集在运行的部分运行状态以及所述多个能量生成单元中的每一个都不运行的非运行状态下运行，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其中，累积的运行量包括以下至少一项：时间量、风力涡轮机的运动量、风力涡轮机生成的能量的量、风力涡轮机上的负载量、风力涡轮机上的疲劳量、风力涡轮机的磨损量以及风力涡轮机的损坏量。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述运动量包括以下至少一项：偏航机构绕塔架轴线的旋转、转子绕旋转轴线的旋转、以及叶片绕变桨轴线的旋转。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，确定所述累积运行量包括：
5.根据权利要求4所述的方法，其中，过滤所述部分运行标志包括以下至少一项：对运行标志应用低通滤波器或对所述部分运行标志应用移动平均滤波器。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其中，所述时间段是具有设定持续时间并且在当前时刻结束的移动时间窗口，或者是从固定时间
7.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其中，所述累积运行量基于以下至少一项进行加权：风力涡轮机上的负载量、风力涡轮机的转子机舱组件的振动量、风力涡轮机的塔架的振动量和风力涡轮机处的风速。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述负载包括作用于风力涡轮机的偏航机构的推力负载、扭矩负载、或推力负载和扭矩负载两者。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的方法，其中，所述累积运行量为第一时间段内的第一累积运行量，所述部分运行阈值为第一部分运行阈值，并且所述方法还包括：
10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述多个能量生成单元包括左能量生成单元和右能量生成单元，所述第一累积运行量仅在风力涡轮机在所述右能量生成单元不运行的部分运行状态下运行时累积，并且所述第二累积运行量仅在风力涡轮机在所述左能量生成单元不运行的部分运行状态下运行时累积。
11.根据权利要求9或10所述的方法，其中，所述第一时间段与所述第二时间段同延。
12.根据权利要求9或10所述的方法，其中，所述第一时间段是从固定时间点延伸到当前时刻的时间窗口，并且所述第二时间段是具有设定持续时间并且在当前时刻结束的移动时间窗口。
13.根据权利要求1-12中任一项所述的方法，所述方法还包括：
14.根据权利要求1-13中任一项所述的方法，所述方法还包括：
15.根据权利要求1-14中任一项所述的方法，所述方法还包括：
16.一种用于控制包括多个能量生成单元的风力涡轮机的控制系统，所述控制系统包括：
17.一种风力涡轮机，其包括：
18.一种用于控制包括多个能量生成单元的风力涡轮机的计算机程序产品，所述计算机程序产品包括：
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种控制包括多个能量生成单元的风力涡轮机的方法，所述风力涡轮机可在所有的所述多个能量生成单元都在运行的完全运行状态、仅所述多个能量生成单元的子集在运行的部分运行状态以及所述多个能量生成单元中的每一个都不运行的非运行状态下运行，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其中，累积的运行量包括以下至少一项：时间量、风力涡轮机的运动量、风力涡轮机生成的能量的量、风力涡轮机上的负载量、风力涡轮机上的疲劳量、风力涡轮机的磨损量以及风力涡轮机的损坏量。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述运动量包括以下至少一项：偏航机构绕塔架轴线的旋转、转子绕旋转轴线的旋转、以及叶片绕变桨轴线的旋转。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，确定所述累积运行量包括：
5.根据权利要求4所述的方法，其中，过滤所述部分运行标志包括以下至少一项：对运行标志应用低通滤波器或对所述部分运行标志应用移动平均滤波器。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其中，所述时间段是具有设定持续时间并且在当前时刻结束的移动时间窗口，或者是从固定时间点延伸到当前时刻的时间窗口。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其中，所述累积运行量基于以下至少一项进行加权：风力涡轮机上的负载量、风力涡轮机的转子机舱组件的振动量、风力涡轮机的塔架的振动量和风力涡轮机处的风速。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：O·T·菲尔苏夫，J·X·V·内托，A·沃勒森，
申请(专利权)人：维斯塔斯风力系统集团公司，
类型：发明
国别省市：
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