CN101900079A - 用于控制风力涡轮机的操作的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种用于控制风力涡轮机的操作的方法和系统。所述方法包括确定所述风力涡轮机的至少一个部件的警报等级的步骤。在至少一个部件的警报等级超出预定等级的情况下，所述方法包括在当前操作条件下评估所述部件的预期剩余寿命，并且控制所述风力涡轮机的操作以将所述部件的所述预期剩余寿命调整到所述部件的期望的预期剩余寿命。从而，可以延长所述部件的所述预期剩余寿命直到下一个预定业务事件发生。显著降低了风力涡轮机的停机时间，并且将未预定业务事件避免到最大可能程度。延长了平均检查间隔时间(MTBI)。

Description

用于控制风力涡轮机的操作的方法和系统
技术领域
本发明涉及一种用于控制风力涡轮机的操作的方法以及执行所述方法的系统。更具体而言，本发明的方法使得风力涡轮机由于部件发生故障以及所要求的未预定业务事件导致的停机时间(downtime)最小化。
背景技术
在控制风力涡轮机的操作时，通常测量与风力涡轮机相关的多个参数。这些参数中的一些可能涉及风力涡轮机的一个或者多个部件的完好状况(health)，例如齿轮系统、齿轮系统的一部分、轴承、发电机、驱动轴等等。这些参数可以包括部件的温度或者在该部件附近测量的温度、负载、应力或者部件的应变等等。测量和分析这样的参数允许操作者检测部件何时达到要发生故障的状态。当发生这种情况时，为了修理或者更换该部件，必须安排业务检查。这导致除了正常业务安排之外的不期望业务事件。此外，在进行业务检查之前部件发生故障的情况下，风力涡轮机必须停止一段时间。这具有降低风力涡轮机的功率生产的后果。
David McMillan等人在European Wind Energy Conference 2007上发表的标题为“Towards Quantification of Condition Monitoring Benefit for WindTurbine Generators”的文章中公开了为了改善风电场的操作效率使用不同概率模型的风电场维护策略。监测包括齿轮箱和发电机的一个或者多个涡轮机部件的状况。
Jochen Giebhardt等人在European Wind Energy Conference 2007上发表的标题为“Requirements for Condition Based Operation and Maintenance inOffshore Wind Farms”的文章中描述了使用在线状况监测系统的近海风力涡轮机故障检测。
US 2008/0112807 A1公开一种操作风力涡轮机的方法。该方法包括确定环境空气操作范围(operating envelope)，例如，包括测量环境空气的温度，并且至少部分地基于所确定的环境空气操作范围控制风力涡轮机的功率输出。该方法可以包括将所测量的环境空气温度与预定环境空气温度范围进行比较，并且在所测量的环境空气温度处于预定环境空气温度范围之外时降低风力涡轮机的功率输出，特别是在所测量的环境空气温度低于较低阈值的情况下。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种用于控制风力涡轮机的操作的方法，其中与现有技术方法相比减少了未预定业务检查的数量。
本发明实施例的另一目的在于提供一种用于控制风力涡轮机的操作的方法，其中与现有技术方法相比减少了风力涡轮机的总停机时间。
本发明实施例的又一目的在于提供一种用于控制风力涡轮机的操作的系统，其中与现有技术控制系统相比减少了未预定业务检查的数量。
本发明实施例的再一目的在于提供一种用于控制风力涡轮机的操作的系统，其中与现有技术控制系统相比减少了风力涡轮机的总停机时间。
根据本发明的第一方面，提供一种控制风力涡轮机的操作的方法，所述方法包括以下步骤：
-确定所述风力涡轮机的至少一个部件的警报等级；以及
-在至少一个部件的警报等级超出预定等级的情况下：
-在当前操作条件下评估所述部件的预期剩余寿命，以及
-控制所述风力涡轮机的操作以将所述部件的所述预期剩余寿命
调整到所述部件的期望的预期剩余寿命。
在本说明的上下文中，术语“风力涡轮机”应该被解释为适于从风中提取能量并且将其转换为电能的结构。现代风力涡轮机通常包括可旋转支撑机舱的塔结构。机舱承载具有附接到其上的一组转子叶片的榖。通过相对于塔结构旋转机舱，可以将转子叶片指向风。机舱的内部包含能量转换设备，例如，包括齿轮装置(gear arrangement)和发电机的驱动列(drive train)，所述发电机电连接到电网。作为替代，风力涡轮机可以是无齿轮类型。
所述方法包括确定所述风力涡轮机的至少一个部件的警报等级的步骤。适合的部件包括但不限于齿轮装置、齿轮件，包括驱动轴或者传动齿轮(gear wheel)、轴承或者发电机。在本说明的上下文中，术语“确定警报等级”应该被理解为就可操作性而言确定给定部件的当前状态。因此，给定部件的低警报等级表明该部件完全可操作，并且警报等级越高，部件在不久的将来发生故障的风险就越高。因此，给定部件的确定警报等级提供了关于该部分发生故障风险的信息。而且，警报等级可以取决于部件的可能异常或者故障的严重性。
在至少一个部件的警报等级超出预定等级的情况下，评估在当前操作条件下所述部件的预期剩余寿命。有利的是，所述预定等级可以是表明所述部件需要业务的等级。在本说明的上下文中，术语“预期剩余寿命”应该被理解为在风力涡轮机在当前操作条件下连续操作时，例如按照输出功率水平，在部件发生故障之前将平均逝去的时间。
随后，控制所述风力涡轮机的操作以将所述部件的所述预期剩余寿命调整到期望的预期剩余寿命。这可以例如包括充分延长所述预期剩余寿命以允许所述风力涡轮机继续操作直到下一个预定业务事件发生。因此，避免了停机时间以及未预定业务事件。可选地或者此外，可以延长所述预期剩余寿命以达到更容易执行对该风力涡轮机的业务或者维护的时间段。这样的时间段可以例如包括低风力时间段或者具有改善的天气状况的时间段。这对于近海风力涡轮机尤其相关，对于近海风力涡轮机，有利的天气条件对于访问该涡轮机至关重要。作为另一替代，在不可能将预期剩余寿命延长到下一个预定业务事件或者延长到更加方便的时间段的情况下，可以在该预期剩余寿命能够延长到的时间扇区内安排附加业务事件。在任何情况下，可以确保该时间段中风力涡轮机的功率输出的最大化，直到执行所需要的业务。此外，可以按照这种方式延长平均检查间隔时间(MTBI)。
确定所述风力涡轮机的至少一个部件的警报等级的步骤包括步骤：
-获得与所述风力涡轮机的一个或者多个部件的完好状态相关的数据，以及
-基于所获得的数据，确定所述部件中至少一个的警报等级。
在本说明上下文中，术语“完好状态”应该被理解为表明所述部件是否操作以及操作到何种程度的状态。因而，部件的完好状态可以表明所述部件在不久的将来是否可能发生故障，和/或是否可能发生异常和/或错误。完好状态还可以表明当前操作设置是否适于该部件。与部件的完好状态相关的数据可以包括但不限于：所述部件的温度或者所述部件附近的温度，所述部件的振动，所述部件的应力，所述部件的应变和/或所述部件的负载。
根据该实施例，基于所获得的数据确定所述部件中至少一个的警报等级。因此，所述部件的完好状态确定所述警报等级。因此，如果所获得的数据表明给定部件具有良好的完好状态，则将该部件的警报等级确定为低。另一方面，如果所获得的数据表明给定部件的完好状态相对差，例如表明所述部件在不久的将来可能发生故障，和/或当前操作设置不适于该部件，例如由于所述部件中产生的振动，则将所述警报等级确定为高。
所述获得与一个或者多个部件的完好状态相关的数据的步骤可以包括利用一个或者多个传感器测量每一个部件的一个或者多个参数。根据该实施例，通过测量直接获得与该部件的完好状态相关的数据。适合传感器的示例包括但不限于温度传感器、振动传感器、应变传感器和应力传感器。作为测量参数的替代，可以按照间接方式获得与一个或者多个部件的完好状态相关的数据。
可以基于根据经验获得的数据执行所述评估所述部件的预期剩余寿命的步骤。根据经验获得的数据可以包括与风力涡轮机位置处的风速和/或风向相关的数据。可能已经在建立风力涡轮机之前的时段期间和/或在风力涡轮机操作期间已经获得这样的数据。可以统计处理所述根据经验获得的风力数据。从而，可以获得例如关于风力涡轮机位置处风速分布的信息，例如，以每月的平均风速的形式，可能由关于该风速数据的标准偏差的信息作为补充。在一年期间，风速可能变化，即，风速在冬季期间比在夏季期间可能会变高。如上所述经过统计处理的经验数据可以用于在接下来的一个或者多个月内评估风力涡轮机位置处的预期风速。这在确定如何控制风力涡轮机的操作以将预期剩余寿命调整到期望的预期剩余寿命时可以是重要因素。例如，与在大风力时间段期间相比，在小风力时间段期间，更加有可能利用给定警报等级以最大输出功率操作风力涡轮机，而没有部件发生故障的风险。
替代地或者此外，所述根据经验获得的数据可以包括与和所述部件相同或者类似的部件的寿命相关的数据。这样的数据可以例如按照下面的方式获得。在对于给定部件检测到给定警报等级时，监测该部件并且功率输出与时间成函数关系，同时记录在检测到警报等级直到部件发生故障之间逝去的时间。对多个相同或者类似部件执行这样的处理，并且从而获得各种操作条件下关于部件的预期剩余寿命的统计信息。可以有利地将该信息用于在检测到给定警报等级时并且在给定操作条件下评估或者计算部件的预期剩余寿命。
作为示例，可以使用下面的公式处理所述根据经验获得的与相同或者类似部件的寿命相关的数据：
Γ警报等级＝a5Γ5+a4Γ4+a3Γ3+a2Γ2+a1Γ1
其中，Γ警报等级是在检测到给定警报等级之后所测量的部件剩余寿命。Γi是部件在功率输出类别i处操作的时间，ai是与该功率输出类别i相关联的系数。对于每一个警报等级，可以根据来自多个部件的测量结果确定ai′s的值，例如利用曲线拟合和/或回归方法。
一旦确定了ai′s，可以使用下面的公式计算在检测到给定警报等级之后部件的预期剩余寿命：
T警报等级＝a5T5+a4T4+a3T3+a2T2+a1T1
其中，ai′s是按照上述先前确定的系数。Ti是部件在功率输出类别i处操作的时间，并且T警报等级是在检测到给定警报等级之后计算出的部件的剩余寿命。可以通过调整Ti′s来调整部件的预期剩余寿命以获得部件的期望的预期剩余寿命。
作为替代，可以绘制经验数据，并且在要计算给定部件的预期剩余寿命时可以使用这些曲线，例如按照下面参照图2描述的方式。
根据本发明的实施例，控制所述风力涡轮机的步骤可以包括降低所述风力涡轮机的功率生产以将所述部件的预期剩余寿命延长到该风力涡轮机的即将到来的预定维护。
替代地或者此外，所述控制风力涡轮机的操作的步骤可以包括步骤：
-在所评估的所述部件的预期剩余寿命期间评估所述风力涡轮机位置处的预期风速，
-在所评估的预期风速低于预定阈值的情况下，控制所述风力涡轮机的操作以维持所述风力涡轮机的输出功率水平，以及
-在所评估的预期风速高于所述预定阈值的情况下，控制所述风力涡轮机的操作以降低所述风力涡轮机的所述输出功率水平。
可以按照这样一种方式有利地选择所述风速的预定阈值，以使得低于该预定阈值的风速不会导致过量的负载或者在操作风力涡轮机以获得最大输出功率时不会损坏该部件。因此，在能够按照控制策略控制风力涡轮机的操作的情况下，其中在已经确定部件完好并且完全操作时已经选择了该控制策略，例如最大功率输出控制策略。因此，在这种情况下，将输出功率水平维持在最大可能水平，即，假设风速足够高以允许达到标称功率时的标称功率。
另一方面，在预期所评估的风速超出预定阈值的情况下，根据“最大功率输出”控制策略控制风力涡轮机的操作可能会对部件的预期剩余寿命具有负面影响。因此，为了延长部件的预期剩余寿命，降低风力涡轮机的输出功率水平，即，使风力涡轮机降级(derated)。
可以基于根据经验获得的风力数据执行所述评估预期风速的步骤。可以按照上述统计处理该根据经验获得的数据，从而获得关于平均风速以及逐月风速的可能标准偏差的信息。这样的信息可以有利地用于评估在下一个或者多个月份内的预期风速。
所述方法还可以包括在已经降低了所述风力涡轮机的所述输出功率水平之后所述部件的所述警报等级保持在所述预定等级之上的情况下，安排所述风力涡轮机的维护的步骤。根据该实施例，在证明使风力涡轮机降低不足以将部件的预期剩余寿命延长到期望的预期剩余寿命的情况下，例如，直到下一个预定业务事件或者直到具有更有利天气条件的时间段之后，安排额外的业务事件以修理或者更换该部件。然而，仍然可以安排该业务事件并且保持风力涡轮机运行，直到该业务事件发生为止。
根据本发明的第二方面，提供一种用于控制风力涡轮机的操作的系统，所述系统包括：
-警报单元，适于确定所述风力涡轮机的至少一个部件的警报等级，
-寿命计算器，适于确定所述部件的预期剩余寿命，以及
-控制单元，适于响应于所确定的预期剩余寿命控制所述风力涡轮机的所述操作。
应该注意到，本领域的普通技术人员将意识到，与本发明第一方面结合描述的任何特征也可以与本发明的第二方面结合，并且反之亦然。
本发明第二方面的控制系统可以有利地适于执行本发明第一方面的方法。
所述警报单元可以包括用于获得与所述风力涡轮机的一个或者多个部件的完好状态相关的数据的数据收集单元。所述数据收集单元可以包括设置在所述部件处或者设置在所述部件附近的一个或者多个传感器，如上所述，这些传感器例如可以温度传感器、振动传感器、负载传感器等等的形式存在。
所述寿命计算器可以有利地适于按照上面参照本发明第一方面描述的方式计算所述部件的预期剩余寿命。
所述控制单元可以适于降低所述风力涡轮机的所述输出功率水平，即，使所述风力涡轮机降级。如上所述，这在延长部件的预期剩余寿命是有利的，例如直到下一个预定业务事件。
本发明还涉及一种包括根据本发明第二方面的系统的风力涡轮机。
附图说明
现在将参考附图详细描述本发明。在附图中：
图1a-1c示出了设置在齿轮箱和发电机上的传感器，
图2示出了部件在各种警报等级以及用于各种控制策略的预期剩余寿命，
图3示出了部件在替代控制策略下的预期剩余寿命，
图4a和4b示出了对于连续三年分别在一月和二月期间在特定位置的风力分布曲线，
图5a示出了对于连续两年在具体位置的月平均风速，
图5b示出了对于连续两年在具体位置的风速月平均偏差，
图6是根据本发明实施例的风力涡轮机的输出功率曲线，
图7是示出了根据本发明实施例的系统的示意图，
图8是示出了根据本发明实施例的方法的流程图，以及
图9是示出了根据本发明替代实施例的方法的流程图。
具体实施方式
图1a是风力涡轮机的齿轮箱1的侧视图，图1b是图1a的齿轮箱1的俯视图，并且图1c是风力涡轮机的发电机2的侧视图。齿轮箱1和发电机2设置有总共八个加速度计3-10，这八个加速度计3-10设置在齿轮箱1和发电机2的不同位置。加速度计3-10用于在其各自位置处分别检测齿轮箱1或者发电机2中的振动。在状况监测系统(CMS)中分析由传感器3-10执行的测量结果，并且基于该分析导出齿轮箱1的完好状态(health state)以及发电机2的完好状态。因此，如果设置在齿轮箱1上的传感器3-8中的一个或者多个呈现高的振动等级，则这表明齿轮箱1处于非最佳完好状态。然后，CMS触发对于齿轮箱1的相应警报等级。类似地，如果设置在发电机2上的传感器9，10中的一个或者两个测量到高的振动等级，则推断发电机2处于非最佳完好状态，并且触发对于发电机2的相应警报等级。
齿轮箱1和/或发电机2可以替代地或者额外地设置有能够用于测量表明部件完好状态的参数的其它类型传感器，例如温度传感器。此外，在替代实施例中，齿轮箱1和/或发电机2可以设置有任何数量的传感器。
图2是示出了部件在检测到给定警报等级之后并且对于各种控制策略的预期剩余寿命曲线图。例如部件可以是图1a和1b的齿轮箱1或者图1c的发电机2。在该图中，相对于时间绘制了部件的振动等级。标记了与警报等级2-5四个警报等级相对应的四个振动等级。因此，在部件的振动等级达到标记为“警报等级2”的等级时，触发对于该部件的警报等级2。警报等级5是最严重等级，并且在达到该等级时，部件很可能发生故障，并且不得不停止风力涡轮机的操作。
标记为“功率输出类别5”的曲线示出了在风力涡轮机按照功率输出类别5操作的情况下作为时间函数的振动等级。绘制了平均振动等级以及95％的置信区间带(confidence interval band)。在达到与警报等级2相对应的振动等级时，预期剩余寿命是从检测到警报等级2到达到警报等级5所逝去的时间，并且部件最可能发生故障。将该时间间隔标记为Δt。
在该图中，绘制相应的曲线说明风力涡轮机分别按照功率输出类别4，3和1操作时的情况。从图中可以清楚看出，在风力涡轮机按照较低功率输出类别操作时，预期剩余寿命增加。
应该注意到，在本说明的上下文中，应该将术语“功率输出类别”解释为风力涡轮机的输出功率区间。对于具有给定标称输出功率的具体风力涡轮机，将功率水平划分为适当的区间，并且最高功率类别与标称功率或者几乎标称功率相对应。例如，对于2.0MW平台，可以按照下面进行功率分类：
  功率输出类别   1   2   3   4   5
  功率值Pw(MW)   Pw≤0.7   0.7＜Pw≤1.2   1.2＜Pw≤1.5   1.5＜Pw≤1.8   1.8＜Pw
作为另一示例，对于3.0MW平台来说，可以按照下面进行功率分类：
  功率输出类别   1   2   3   4   5
  功率值Pw(MW)   Pw≤0.9   0.9＜Pw≤1.5   1.5＜Pw≤2.1   2.1＜Pw≤2.65   2.65＜Pw
可以根据从多个相同或者类似部件获得的测量结果来获得图2所示的曲线。可以在触发给定警报等级之后绘制代表振动等级对运行时间的许多曲线。例如，一条曲线表示涡轮机在功率输出类别5下可以运行多于剩余可用寿命的80％。或者例如，另一条曲线表示在功率输出类别4下可以运行超过剩余可用寿命的80％，等等。所有这些参考曲线证明，通过调整在检测到给定警报等级之后部件在不同功率输出类别下操作的时间，涡轮机可以按照不同的控制方案运行。
图3是示出了在根据替代实施例的控制策略下部件的预期剩余寿命图。根据该控制策略，在达到与警报等级2相对应的振动等级时，如果风力涡轮机在多于剩余寿命的80％内按照功率输出类别5操作，则预期剩余可用寿命是Δt。这由曲线“功率输出类别5”示出。
如果证明Δt比下一预定业务事件到来之前的时间短，则可以使风力涡轮机降级以在达到与警报等级3相对应的振动等级时在多于剩余寿命的80％内按照功率输出类别4操作。这由曲线“功率输出类别4”示出。从而，与风力涡轮机按照功率输出类别5操作的情况相比，可以使预期剩余寿命延长Δt+。
如果证明延长的期望剩余寿命(Δt)+(Δt+)也比下一预定业务事件到来之前的时间短，则可以使风力涡轮机进一步降级以在达到与警报等级4相对应的振动等级时在多于剩余寿命的80％内按照功率输出类别3操作。这由曲线“功率输出类别3”示出。从而，与风力涡轮机按照功率类别5操作的情况相比，可以使预期剩余寿命进一步延长Δt++。如果这仍然不足够获得期望的预期剩余寿命，则可以考虑或者进一步降级或者安排额外业务事件以修理或者更换该部件。
图4a和图4b示出了对于连续三年，即，2007，2008和2009年，在一月(图4a)和二月(图4b)期间具体位置的风力分布曲线。从图4a可以看出，2007年一月的平均风速与2008年一月的平均风速基本相同。然而，2007年一月的风速标准偏差比2008年一月的风速标准偏差稍大。2009年一月的平均风速比2007年和2008年一月的平均风速稍低。
从图4b可以看出，2007年、2008年和2009年二月的平均风速非常相似，2009年二月的平均风速比前两年二月的稍低。2008年二月风速的标准偏差比2007年二月和2009年二月风速的标准偏差稍大。
对比图4a和图4b可以看出，一月的平均风速通常比二月的平均风速高。因此，在一月期间通常比在二月期间预期更高的风速。使用在2007、2008和2009年进行的所有风速测量结果，并且优选在许多其它年进行的测量结果，可以提供良好的统计材料，这可以用于评估或者预测在下一个月份期间该位置处的预期风速。如上所述，在确定风力涡轮机是否在降级状态下操作以将预期剩余寿命调整到期望的剩余寿命时可以使用该统计材料。例如，在对于风力涡轮机的位置根据经验获得的统计风力数据表明在接下来的一个或者多个月份期间可能发生相对高的风速，则可以推断风力涡轮机的最大功率生产将最可能导致部件的高磨损而引起警报。在这些情况下，需要在降级状态下操作风力涡轮机以获得对于该部件足够长的预期剩余寿命。另一方面，如果预期在接下来的一个或者多个月份中预期风速相对低，则不必使风力涡轮机在降级状态下操作。
图5a示出了对于连续两年，即，2007和2008年，具体位置的月平均风速，并且图5b示出了对于2007和2008年该位置的风速月平均偏差。图5a示出了冬季朝向较高风速而夏季朝向较低风速的清晰趋势。可以根据图4a和图4b中示出的类型曲线获得图5a和图5b中的图。如上所述，在确定是否使风力涡轮机在降级状态下操作以获得对于该部件引起警报的期望的预期剩余寿命时，可以使用按照这种方式获得的经验风力数据。
图6是根据本发明实施例的风力涡轮机的输出功率曲线。该风力涡轮机具有3MW的标称功率。在低风速时，功率生产是零。在大约4m/s的切入(cut-in)风速时，风力涡轮机开始按照功率类别1产生功率。随着风速增加，功率生产也增加，直到在大约14m/s风速处达到标称功率3MW。在较高风速时，将输出功率限制到标称功率。标记了与功率输出类别1和功率输出类别2相对应的功率区间。仅包括图6的输出功率曲线以说明功率输出类别的概念。
图7是示出了根据本发明实施例的系统的示意图。在风力涡轮机11中，传感器系统12获得与风力涡轮机11的一个或者多个部件的完好状态相关的数据。传感器系统12可以例如是图1a-1c示出的传感器或者可以包括图1a-1c示出的传感器。将来自传感器系统12的传感器信号传输到数据中心14。数据中心14还可以接收其它信息，例如关于风力和位置15的信息。数据中心14处理所接收的输入并且向基于状态操作(CBO)系统终端19馈送信号。在CBO系统终端19中，故障模式分析仪20分析从数据中心14接收的输入。基于该分析，确定风力涡轮机11的一个或者多个部件的警报等级。接下来，通过剩余可用寿命(RUL)计算器21计算一个或者多个部件的预期剩余寿命。
如果证明至少一个部件的预期剩余寿命比到风力涡轮机11的下一个预定业务事件的时间短，或者比到下一个低风力时间段的时间短，则可以例如如上所述，利用降级控制22使风力涡轮机11的操作降级。
图8是示出了根据本发明实施例的方法的流程图。在步骤26中开始处理。在步骤27中，例如利用设置在相关部件处或者相关部件附近的传感器测量一个或者多个部件的完好参数。在步骤28中，基于所测量的参数确定至少一个部件的警报等级。在步骤29中，基于警报等级并且可能基于诸如根据经验获得的关于风力和位置和/或关于部件行为的数据的附加信息，计算部件的预期剩余可用寿命(RUL)。在步骤30中，研究所计算的RUL是否足够长以允许风力涡轮机操作到下一个预定业务事件。如果足够长，则如在步骤31中所表示的，按照最大功率输出控制策略操作风力涡轮机。随后，处理返回到步骤27，其中再次测量一个或者多个部件的完好参数。
在步骤30中表明所计算的RUL不足以允许风力涡轮机操作到下一个预定业务事件的情况下，如在步骤32中所表示的，风力涡轮机按照降级状态操作。随后，处理返回到步骤27，其中再次测量一个或者多个部件的完好参数。例如可以通过按照这样一种方式调整风力涡轮机在各种功率输出类别中操作的时间以使得风力涡轮机至少在一些剩余寿命内在比最高可能功率输出类别低的功率输出类别处操作风力涡轮机来执行降级，其中可以在给定情况下选择该最高可能功率输出类别。可以按照上面参照图2或者图3的描述有利地执行降级。
图9是示出了根据本发明替代实施例的方法的流程图。在步骤33中开始该处理。在步骤34中，确定对于风力涡轮机的至少一个部件的警报等级，并且计算该部件的剩余可用寿命(RUL)。可以例如基于如上所述的所测量的完好参数来确定警报等级。
在步骤35中，评估在即将到来的时间段内的预期风速。该时间段可以有利地基本上是在步骤34中计算的RUL。可以基于诸如图4a-5b示出的类型风力数据的经验风力数据来评估该预期风速。因此，在已知年份时间时，基于与该具体的年份时间相关的该位置经验获得和统计处理的风力数据，可以评估下一个月份或者下两个月份内的预期风速。
在步骤36中，将在步骤35中评估的预期风速与阈值风速Vthres进行比较。在预期风速低于该阈值的情况下，确定不必使风力涡轮机降级以获得期望的RUL。因此，在步骤37中，以维持输出功率水平的方式操作风力涡轮机，优选以实现最大可能功率输出的方式操作风力涡轮机。随后，该处理返回到步骤34，其中再次确定警报等级。
另一方面，如果预期风速高于该阈值，则确定预期风速如此高而使得如果不使风力涡轮机降级会影响RUL。因此，在步骤38中使风力涡轮机降级。随后，该处理返回到步骤34，其中再次确定警报等级。与上面参照图8描述的情况类似，可以按照上面参照图2或者图3的描述有利地执行降级。

Claims (15)

1.一种控制风力涡轮机(11)的操作的方法，所述方法包括步骤：
-确定(28，34)所述风力涡轮机(11)的至少一个部件(1，2)的警报等级；
其特征在于，所述方法还包括以下步骤：
-在至少一个部件(1，2)的警报等级超出预定等级的情况下：
-在当前操作条件下评估(29，34)所述部件(1，2)的预期剩余寿命，以及
-控制(31，32，37，38)所述风力涡轮机(11)的操作以将所述部件(1，2)的所述预期剩余寿命调整到所述部件(1，2)的期望的预期剩余寿命。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述确定(28，34)所述风力涡轮机(11)的至少一个部件(1，2)的警报等级的步骤包括以下步骤：
-获得(27)与所述风力涡轮机(11)的一个或者多个部件(1，2)的完好状态相关的数据，以及
-基于所获得的数据，确定(28，34)所述部件(1，2)中的至少一个的警报等级。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，获得(27)与一个或者多个部件(1，2)的完好状态相关的数据的步骤包括利用一个或者多个传感器(3，4，5，6，7，8，9，10)测量每个部件(1，2)的一个或者多个参数。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，基于根据经验获得的数据执行所述评估(29，34)所述部件(1，2)的预期剩余寿命的步骤。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述根据经验获得的数据包括与所述风力涡轮机(11)位置处的风速和/或风向相关的数据。
6.根据权利要求4或5所述的方法，其中，所述根据经验获得的数据包括与和所述部件(1，2)相同或者类似的部件的寿命相关的数据。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述控制(31，32，37，38)所述风力涡轮机(11)的步骤包括降低(32，38)所述风力涡轮机(11)的功率生产以将所述部件(1，2)的所述预期剩余寿命延长到所述风力涡轮机(11)的即将到来的预定维护。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述控制(31，32，37，38)所述风力涡轮机(11)的操作的步骤包括以下步骤：
-在所评估的所述部件(1，2)的预期剩余寿命期间评估(35)所述风力涡轮机(11)位置处的预期风速，
-在所评估的预期风速低于预定阈值的情况下，控制(37)所述风力涡轮机(11)的操作以维持所述风力涡轮机(11)的输出功率水平，以及
-在所评估的预期风速高于所述预定阈值的情况下，控制(38)所述风力涡轮机(11)的操作以降低所述风力涡轮机(11)的所述输出功率水平。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，基于根据经验获得的风力数据执行评估(35)预期风速的步骤。
10.根据权利要求8或9所述的方法，还包括在已经降低了所述风力涡轮机(11)的所述输出功率水平之后所述部件(1，2)的所述警报等级保持在所述预定等级之上的情况下，安排对所述风力涡轮机(11)进行维护的步骤。
11.一种用于控制风力涡轮机(11)的操作的系统，所述系统包括：
-警报单元(20)，适于确定所述风力涡轮机(11)的至少一个部件(1，2)的警报等级，
其特征在于，所述系统还包括：
-寿命计算器(21)，适于确定所述部件(1，2)的预期剩余寿命，以及
-控制单元(22)，适于响应于所确定的预期剩余寿命控制所述风力涡轮机(11)的所述操作。
12.根据权利要求11所述的系统，其中，所述警报单元(20)包括用于获得与所述风力涡轮机(11)的一个或者多个部件(1，2)的完好状态相关的数据的数据收集单元(12，14)。
13.根据权利要求12所述的系统，其中，所述数据收集单元(12，14)包括设置在所述部件(1，2)处或者设置在所述部件(1，2)附近的一个或者多个传感器(3，4，5，6，7，8，9，10)。
14.根据权利要求11到13中任一项所述的系统，其中，所述控制单元(22)适于降低所述风力涡轮机(11)的所述输出功率水平。
15.一种风力涡轮机(11)，所述风力涡轮机(11)包括根据权利要求11-14中任一项所述的系统。
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