CN103717887B - 风电场中的风力涡轮机的停机方法 - Google Patents

风电场中的风力涡轮机的停机方法 Download PDF

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Abstract

本发明的实施方式大体上涉及风力涡轮发电机,并且更具体地涉及风力涡轮机电厂中的风力涡轮机的停机方法。风电场控制器可以配置成获取指示出由风力涡轮机电厂中的每个风力涡轮机经受的疲劳的数据,以及将确定为最疲劳的那些涡轮机停机,从而增加风力涡轮机电厂中的涡轮机的寿命。

Description

风电场中的风力涡轮机的停机方法
技术领域
本发明的实施方式大体上涉及风力涡轮发电机,并且更具体地涉及风力涡轮机电厂中的风力涡轮机的停机方法。
背景技术
近年来,已越来越多地关注于降低由燃烧化石燃料产生的温室气体的排放。用于降低温室气体排放的一个解决方案是发展可再生能源。具体地,从风中获得的能量已证明是环境上安全并且可靠的能源,其能够降低对于化石燃料的依靠。
风中的能量能够由风力涡轮机获取,所述风力涡轮机是将风的动能转换为机械能、并且继而将机械能转换为电能的旋转机械。常见的水平轴风力涡轮机包括塔架、定位在塔架顶部的机舱、以及借助于轴杆支撑在机舱中的转子。轴杆将转子与容置在机舱内部的发电机的转子组件或直接或间接地耦连。多个风力涡轮发电机可以一起放置在风电场中或风力发电厂中,以便产生足够的能量以支持电网。
风资源的可用性和所连接的电网的需求可以随时间变化。因此,可能的是,在特定时间,风电场中的风力涡轮机有能力产出多于电网上所需的电量。因此,风电场中的一个或复数个涡轮机可以停机。
发明内容
本发明的实施方式大体上涉及风力涡轮发电机,并且更具体地涉及风力涡轮机电厂中的风力涡轮机的停机方法。
本发明的一个实施方式提供了一种用于操作风场中的多个风力涡轮机的方法。所述方法大体上包括:确定所述多个风力涡轮机中的一个或复数个风力涡轮机应当停机,获取指示出由所述多个风力涡轮机中的每个风力涡轮机经受的疲劳的数据,以及选定所述多个风力涡轮机中的确定具有最大疲劳的一个或复数个风力涡轮机以停机。
本发明的另一实施方式提供了一种用于控制风场中的多个风力涡轮机的控制器。所述控制器大体上配置成:确定所述多个风力涡轮机中的一个或复数个风力涡轮机应当停机,获取指示出由所述多个风力涡轮机中的每个风力涡轮机经受的疲劳的数据,以及选定所述多个风力涡轮机中的确定具有最大疲劳的一个或复数个风力涡轮机以停机。
本发明的又一实施方式提供了一种包括多个风力涡轮机和控制器的风力发电厂。所述控制器大体上配置成:确定所述多个风力涡轮机中的一个或复数个风力涡轮机应当停机,获取指示出由所述多个风力涡轮机中的每个风力涡轮机经受的疲劳的数据,以及选定所述多个风力涡轮机中的确定具有最大疲劳的一个或复数个风力涡轮机以停机。
附图说明
本发明的实施方式借助于实施例并且参照附图解释。应当注意的是,附图仅展示本发明的实施方式的实施例并且因此不应被认为是限定其范围,因为本发明可以允许其它等同有效实施方式。
图1展示了根据本发明的实施方式的示例性的风力涡轮机。
图2展示了根据本发明的实施方式的示例性的机舱。
图3展示了根据本发明的实施方式的示例性的风力发电厂。
图4是根据本发明的实施方式的由风力发电厂控制器执行的示例性的操作的流程图。
具体实施方式
在下述内容中,参照本发明的实施方式。然而,应当理解的是,本发明不限于具体描述的实施方式。相对地,下述特征和元件的任何组合,无论是否涉及不同的实施方式,都被纳入考虑以实施和实践本发明。
再者,在各种实施方式中,本发明提供了与现有技术相比的各种优点。然而,尽管本发明的实施方式与其它可能的解决方案和/或与现有技术相比可以实现优点,但是特定的优点是否由给定的实施方式实现并不限制本发明。因此,下述方面、特征、实施方式以及优点仅仅是展示性的,并且不被认为是所附权利要求的元素或限制,除非在一个或复数个权利要求中特别提出。类似地,对于“本发明”的引用不应当被解释为对于在此公开的任何创造性主题的概括,并且不应当被认为是所附权利要求的元素或限制,除非在一个或复数个权利要求中特别提出。
下述内容是在附图中描绘的本发明的实施方式的详细描述。实施方式是实施例并且如此详细以便清晰地表达本发明。然而,所提供的细节的量不适于限制实施方式的所设想的变体;而是相反,适于覆盖落入由所附权利要求限定的本发明保护范围中的所有改型、等同方案、以及替代例。
图1展示了根据本发明的实施方式的示例性的风力涡轮机100。如图1所示,风力涡轮机100包括塔架110、机舱120、以及转子130。在本发明的一个实施方式中,风力涡轮机100可以是陆上型风力涡轮机。然而,本发明的实施方式不仅限于陆上型风力涡轮机。在替代实施方式中,风力涡轮机100可以是定位在水体(诸如,例如湖泊、海洋等)上方的离岸型风力涡轮机。
风力涡轮机100的塔架110可以配置成将机舱120和转子130提升至使得强大的、较少湍流的、并且大体上不受阻碍的空气流动可以由转子130接收的高度。塔架110的高度可以是任何合理的高度。塔架110可以由任何类型的材料(例如钢、混凝土等)制成。在一些实施方式中,塔架110可以由单块材料制成。然而,在替代实施方式中,塔架110可以包括多个区段,例如,两个或更多的管状钢区段111和112,如图1所示。在本发明的一些实施方式中,塔架110可以是格状塔架。因此,塔架110可以包括焊接钢型材。
转子130可以包括转子轮毂(在下文中简单称作“轮毂”)131以及至少一个叶片132(在图1中示出了三个这种叶片132)。转子轮毂131可以配置成将至少一个叶片132耦连至轴杆(未示出)。在一个实施方式中,叶片132可以具有空气动力轮廓,从而使得在预定风速下,叶片132经受提升,从而导致叶片围绕轮毂径向地旋转。机舱120可以包括一个或复数个部件,其配置成将叶片的空气-机械能转换成轴杆的旋转能量,并且将轴杆的旋转能量转换成电能。
风力涡轮机100可以包括多个传感器,用于监控与例如环境状况、风力涡轮机负载、性能指标等相关联的多个参数。例如,应变计133在叶片132上示出。在一个实施方式中,应变计133可以配置成检测叶片132的弯曲和/或扭转。与叶片的弯曲和扭转有关的信息可能对于执行降低可能出现在叶片132上的负载(例如在高速突风期间)的一个或复数个操作而言是必要的。在这种情况下,叶片可以变桨以降低负载,从而防止损伤叶片。
图1还展示了可以放置在塔架110上的加速度计113。加速度计113可以配置成检测可能由于在风力涡轮机100上的负载而导致的塔架110的水平运动和弯曲。由加速度计113获取的数据可以用于执行一个或复数个操作,用于降低在风力涡轮机100上的负载。在本发明的一些实施方式中,加速度计113可以放置在机舱120上。
图1还描绘了风传感器123。风传感器123可以配置成检测在风力涡轮机100处或靠近所述风力涡轮机的风向。借助于检测风向,风传感器123可以提供有用的数据,所述数据可以确定将风力涡轮机100偏航入风的操作。风传感器123可以使用风速和风向以控制叶片变桨角。风速数据可以用于确定适当的变桨角,以便允许叶片132从风中获取期望量的能量或避免涡轮机部件上的过大负载。在一些实施方式中,风传感器123可以与可以提供与风力涡轮机周围环境有关的附加数据的温度传感器、压力传感器等整合。这种数据可以用于确定风力涡轮机的一个或复数个操作参数,以便协助风力涡轮机100获取期望量的能量或避免损伤风力涡轮机的部件。
在本发明的一个实施方式中,光探测和测距(LIDAR)装置180可以配置在风力涡轮机100上或附近。例如,LIDAR180可以放置在风力涡轮机的机舱、轮毂、和/或塔架上,如图1所示。在替代实施方式中,LIDAR180可以放置在风力涡轮机100的一个或复数个叶片132中。在一些实施方式中,LIDAR装置可以放置在风力涡轮机100附近,例如,如图1所示放置在地面上。总体上,LIDAR180可以配置成探测在风力涡轮机100前方的一个或复数个点处的风速和/或风向。换言之,LIDAR180可以允许风力涡轮机在风实际到达风力涡轮机之前探测风速。这可以允许风力涡轮机100主动地调节叶片变桨角、偏航位置、以及操作参数等中的一个或复数个,以便从风中获取更多能量,并且降低涡轮机部件上的负载。在一些实施方式中,控制器可以配置成将从LIDAR装置180和风传感器123接收的数据结合以产生风速和/或风向的更准确的测量值。
尽管应变计133、加速度计113、以及风传感器123在此描述,但是本发明的实施方式不限制于上述类型传感器。总体上,任何类型和数量的传感器都可以放置在风力涡轮机100的各种位置以协助获取与结构健康度、性能、损伤防止、声学等有关的数据。例如,变桨角传感器可以放置在风力涡轮机叶片处或靠近所述风力涡轮机叶片,以便确定叶片的当前变桨角。
图2展示了风力涡轮发电机100的机舱120和塔架110内部的典型部件的示意图。当风200推动叶片132时,转子130旋转,从而使低速轴202旋转。齿轮箱204中的齿轮将低速轴202的低转速机械地转换为高速轴208的相对高转速,所述相对高转速适合于通过发动机206产生电力。在替代实施方式中,齿轮箱可以省略,并且单一轴杆(例如,轴杆202)可以直接与发动机206耦连。
涡轮机控制器210可以感测轴杆202、208中的一个或两个的转速。在控制器判断一个或复数个轴杆旋转过快的情况下,控制器可以向制动系统212发出信号以降低轴杆的转速,继而降低转子106的转速。制动系统212可以防止损伤风力涡轮发电机100的部件。涡轮机控制器210还可以接收来自风速计214(提供风速)和/或风向标216(提供风向)的输入。基于所接收的信息,控制器210可以向一个或复数个叶片108发出控制信号,以便调节叶片的桨角218。借助于调节叶片相对于风向的桨角218,转子的转速(以及因此轴杆202、208的转速)可以增大或减小。基于风向,例如,控制器210可以向包括偏航电机220和偏航装置222的组件发送控制信号以使机舱104相对于塔架102旋转,从而使得转子106可以定位成更多地面向(或在特定情况下更少地面向)上风向。
发电机206可以配置成产生基于一个或复数个电网需求的三相交流电流。在一个实施方式中,发电机206可以是同步发电机。同步发电机可以配置成以恒定速度运转,并且可以直接连接至电网。在一些实施方式中,发电机206可以是永磁体发电机。在替代实施方式中,发电机206可以是异步发电机,有时也称为感应发电机。感应发电机可以直接连接至电网,也可以不直接连接至电网。例如,在一些实施方式中,发电机206可以经由一个或复数个电气装置耦连至电网,所述电气装置配置成例如调节电流、电压、以及其它电力参数以符合一个或复数个电网需求。示例性电气装置包括例如逆变器、变流器、电阻、断路器、变压器等。
本发明的实施方式不限制于与电网有关的任何特定类型发电机或发电机和与发电机相关联的一个或复数个电气装置的组合布置。包括(但不限于)感应发电机、永磁体发电机、同步发电机等且配置成根据电网需求产生电力的任何适当类型发电机都落入本发明的保护范围中。
图3展示了根据本发明的实施方式的示例性的风力发电厂300。如图所示,风力发电厂300可以包括与电网340耦连的风场310、风电场控制器330、以及监控与数据采集(SCADA)系统320。风场310可以包括一个或复数个风力涡轮机,诸如代表性的风力涡轮机100。风力涡轮机集体作为借助于输电线路与电网340互连的发电厂,所述电网可以是三相电网。风场310中的所述多个涡轮机可以聚集在共同位置,以便获得规模经济优势,即借助于增加输出而降低单位成本。本领域中的一般技术人员能够理解的是,风场310可以依照目标电力输出而包括任意数量的具有给定发电能力的风力涡轮机。
电网340大体上由发电站的网络、输电电路、以及借助于输电线路的网络耦连的变电站组成。发电站借助于核能、水电、天然气、或燃煤手段、或借助于另一类型的可再生能源如太阳能和地热能而产生电力。与所描绘的风场310类似的附加风场也可以与电网340耦连。电网和风场通常通过交流电(AC)产生和输送电力。
控制器330能够通过从微处理器、微型控制器、数字信号处理器、微电脑、中央处理单元、现场可编程门阵列、可编程逻辑装置、状态机械、逻辑电路、模拟电路、数字电路、和/或基于存储在存储器334中的操作说明操纵信号(模拟和/或数字)的任何其它装置中选定的一个或复数个处理器331实现。
存储器334可以是单一存储器装置或多个存储器装置,其包括但不限于:只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、易失型存储器、非易失型存储器、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、闪存型存储器、缓存型存储器、和/或适合于存储数字信息的任何其它装置。
大容量存储装置333可以是单一大容量存储装置或多个大容量存储装置,其包括但不限于:硬盘驱动器、光盘驱动器、磁带驱动器、非易失型固态硬盘驱动器和/或能够存储数字信息的任何其它装置。输入/输出(I/O)接口331可以采用用于与风场310的风力涡轮机通讯的适当的通讯协议。
处理器332在操作系统的控制下运作,并且执行或在其它情况下依赖于包含在各种计算机软件应用、部件、程序、对象、模组、数据结构等中的计算机程序代码,以便通过I/O接口331从风场310中的一个或复数个风力涡轮机读取数据以及向其写入指示,无论是作为操作系统的一部分还是作为特定应用而实施。
人机接口(HMI)350以已知的方式可操作地耦连至控制器330的处理器332。HMI350可以包括输出装置,诸如字母数字显示器、触摸屏、以及其它视觉指示器,并且包括能够从操作者接受指令或输入并且将进入的输入传输至处理器332的输入装置和控制器,诸如字母数字键盘、定点装置、小键盘、按钮、控制旋钮等。
在本发明的一个实施方式中,控制器330可以配置成向风场310中的风力涡轮机发出功率基准信号。基于功率基准信号311,风场310中的风力涡轮机可以调节一个或复数个操作参数(例如,叶片变桨角),以使得风场产生由功率基准信号限定的电力。在本发明的一个实施方式中,功率基准信号还可以配置成将风场310中的一个或复数个涡轮机启动和/或停机。
如上所述,可用的风资源和电网340的需求可以随时间变化。因此,可能的是风电场310中的风力涡轮机的发电能力可以远超过电网所需求的电力。在这种情况下,可以从电网接收要求缩减风场所产生的电力的量的一个或复数个指令。在这种情形下,风电场控制器330可以将风场310中的一个或复数个涡轮机停机,以便降低所产生的电力的量。
在传统的风力发电厂中,在随机的基础上、基于预定的优先级方案等选定特定的风力涡轮机以停机。然而,风电场中的不同的涡轮机可能面对非常不同的操作环境,所述操作环境可以随时间改变。结果是,不同的涡轮机可以经受不同量的磨损或疲劳。本发明的实施方式提供了方法、系统以及设备用于将风场中的涡轮机可选地停机,从而使得没有特定的风力涡轮机相对于其它涡轮机经受过度的疲劳。
在本发明的一个实施方式中,风电场控制器330可以配置成周期性地或连续地收集来自风电场310中的风力涡轮机的疲劳数据。疲劳数据的实施例可以包括,例如,与失效有关的数据、来自传感器(例如,叶片负载传感器、塔架负载传感器)的数据、环境状态(例如,风速和风向、湍流)、累积电力产出、涡轮机在给定风向下相对于一个或复数个其它涡轮机的相对位置等。在本发明的一个实施方式中,由风电场控制器330收集的疲劳数据可以存储在存储器334和/或大容量存储器333中。
在一些实施方式中,疲劳数据可以由耦连至风场310的SCADA系统320收集。SCADA系统320可以配置成周期性地或连续地收集来自风电场310中的风力涡轮机的疲劳数据并且将数据存储在相应的存储器装置或存储器(图3中未示出)中。在这种实施方式中,风电场控制器330可以配置成在期望时从SCADA系统获取疲劳数据。
在本发明的一个实施方式中,风电场控制器330可以配置成基于从存储器334、大容量存储器333、和/或SCADA系统320获取的疲劳数据将风场310中的一个或复数个涡轮机可选地停机(例如,在缩减期间)。疲劳数据可以包括寿命内疲劳数据和/或当前或最近经受疲劳数据。基于疲劳数据,风电场控制器330可以确定风场310中的哪一个风力涡轮机最疲劳。最疲劳的涡轮机接下来可以优先停机。
如上所建议的,在一个实施方式中,由风电场控制器330纳入考虑的疲劳数据可以包括在每个风力涡轮机的整个寿命期间收集的疲劳数据。例如,在一个实施方式中,控制器330可以获取指示出由每个涡轮机经受的失效或故障的总数的数据。每个涡轮机的失效或停机的总数可以指示出风力涡轮机的长期健康状态。在一个实施方式中,具有相对较多次数的故障和/或失效的涡轮机可以高度优先停机。
在本发明的一个实施方式中,风电场控制器330可以获取指示出在预定时间窗期间(例如,前4小时、上周等)与每个风力涡轮机相关联的警报或故障的总数的数据。所述警报可以包括任何类型的警报,例如,由叶片传感器导致的警报,其指示出叶片上存在可以导致叶片损伤的过大负载。涡轮机在预定时间窗内的警报总数可以指示出涡轮机在短时间中的健康状态。在本发明的一个实施方式中,在预定时间窗中具有相对较高数量的警报的风力涡轮机可以被赋予较高优先级以停机。
在本发明的一个实施方式中,风电场控制器可以配置成获取指示出由每个风力涡轮机产出的电力的纵梁的数据。由每个涡轮机产出的电力的总量可以与由风力涡轮机的部件经受的负载密切相关,并且因此与由涡轮机在其整个寿命期间经受的疲劳密切相关。因此,在一个实施方式中,具有相对较大量的寿命内电力产出的风力涡轮机可以由风电场控制器330优先停机。
在本发明的一个实施方式中,风电场控制器可以配置成将可以影响风场310中的风力涡轮机的疲劳的当前状况纳入考虑。这可以是因为,即使在风电场内,不同的风力涡轮机也可以在给定时间经受显著不同的风况。因此,在一些实施方式中,风电场控制器330可以配置成基于由风电场310中的风力涡轮机经受的当前状况选定风力涡轮机以停机。
例如,在一个实施方式中,风电场控制器330可以配置成获取与当前风况和风电场310中的风力涡轮机的相对位置有关的数据。如在本领域中已知的,处于其它涡轮机的尾流中的涡轮机经受更低的风速和更多湍流的风况。在本发明的一个实施方式中,在涡轮机定位在其它涡轮机的尾流中的情况下,其可以优先停机。
在本发明的一个实施方式中,风电场控制器330可以配置成获取来自风电场310中的每个风力涡轮机的当前风湍流数据。例如,在一个实施方式中,每个风力涡轮机可以包括能够指示出风中的湍流的叶片负载传感器。风中的湍流越大,可以由涡轮机经受的负载越大。因此,在一个实施方式中,风电场控制器330可以配置成优先使经受相对较大湍流的风力涡轮机停机。
在本发明的一个实施方式中,风电场控制器330可以配置成获取来自风场310中的每个风力涡轮机的风速数据。在特定风速阈值处(例如,大于25m/s),风力涡轮机上的疲劳负载可能过大并且可能导致损伤涡轮机。许多风力涡轮机可以响应于检测到风速的阈值级别而自动停机。在一些实施方式中,风电场控制器330可以优先使经受最接近预定阈值的极端风况的风力涡轮机停机。例如,假设风力涡轮机在检测到风速大于25m/s时自动停机。在第一涡轮机检测到风速在12m/s左右并且第二风力涡轮机检测到风速在22m/s左右的情况下,风电场控制器330可以优先使第二风力涡轮机停机,因为第二风力涡轮机经受的风速最接近用于自动停机的阈值风速。
尽管在此描述了基于历史/寿命内数据(诸如累积寿命内故障、在预定时间窗中的警报数量、以及累积电力产出)、以及基于当前状况(诸如风速、湍流,以及风力涡轮机的相对位置)确定特定的风力涡轮机停机,但是本发明的实施方式不仅限于以上引用的因素。与风力涡轮机的疲劳有关的任何类型的历史/寿命内数据和当前状况数据都可以用于确定优先使风场310中的哪个风力涡轮机停机。
再者,对于哪个涡轮机应当停机的判断可以只基于历史/寿命内数据、只基于当前状况数据、或基于历史/寿命内数据和当前状况数据的结合。与风力涡轮机的疲劳有关的任何数量的因素(诸如在上文中描述的因素)都可以由控制器330纳入考虑以确定哪个涡轮机应当启动或停机。
在一个实施方式中,在风电场控制器330将用于确定哪个涡轮机应当启动或停机的多个因素纳入考虑的情况下,风电场控制器330可以向每个因素指派不同的相对优先级。例如,假设第一涡轮机已经受20次寿命内故障并且第二涡轮机已经受15次寿命内故障。因此,基于历史故障数据,可以看出第二涡轮机应当启动并且第一涡轮机应当停机。然而,在第二风力涡轮机经受可以损伤涡轮机的极端风况、而第一风力涡轮机不经受极端风况的情况下,则风电场控制器330可以选定第一涡轮机用于启动(即使其具有更多次的寿命内故障),并且选定第二涡轮机以停机。
图4是示例性的操作的流程图,所述操作可以由风电场控制器执行以确定多个风力涡轮机中的哪个应当停机。所述操作可以在步骤410中开始,所述步骤确定多个风力涡轮机中的一个或复数个风力涡轮机需要停机。步骤410中的确定可以例如响应于接收到来自电网的电力缩减指令而做出。在步骤420中,风电场控制器可以获取指示出由所述多个风力涡轮机中的每个风力涡轮机经受的疲劳的数据。在步骤430中,风电场控制器可以选定所述多个风力涡轮机中的确定具有最大疲劳的一个或复数个风力涡轮机以停机。
尽管本发明以借助于对各种实施方式的描述而展示,并且尽管这些实施方式已相当详细地描述,但是申请人的意图并非将所附权利要求约束或以任何方式限制于这种细节。附加的优点和改型对于本领域中的技术人员将会是显然的。因此本发明在其更广泛的方面中不限于所示出和描述的特定细节、代表性方法、以及展示性实施例。因此,可以偏离这种细节而不背离申请人的总体发明概念的精神或范围。

Claims (12)

1.一种用于操作与电网联接的风场中的多个风力涡轮机的方法,所述方法包括:
响应于接收到来自电网的电力缩减指令而确定所述多个风力涡轮机中的一个或复数个风力涡轮机应当停机;
获取指示出由所述多个风力涡轮机中的每个风力涡轮机经受的疲劳的数据,其中获取至少两种不同类型的数据并且确定每个类型的数据的优先级,用于每个风力涡轮机的所述至少两种不同类型的数据包括寿命内疲劳数据、当前或最近经受疲劳数据、来自叶片负载传感器的叶片负载数据、来自塔架负载传感器的塔架负载数据、风速数据、风向数据、湍流数据、累积电力产出数据;以及
基于所述至少两种不同类型的数据并且基于每种类型的数据的优先级而选定所述多个风力涡轮机中的确定具有最大疲劳的一个或复数个风力涡轮机以停机。
2.如权利要求1所述的方法,其中指示出由每个风力涡轮机经受的疲劳的数据包括每个涡轮机的历史故障数据。
3.如权利要求1所述的方法,其中指示出由每个风力涡轮机经受的疲劳的数据包括与影响每个风力涡轮机的疲劳的当前状况有关的数据。
4.如权利要求1所述的方法,其中指示出由每个风力涡轮机经受的疲劳的数据包括下述数据中的至少一个:
风速;
湍流;以及
风向和涡轮机相对于其它涡轮机的位置。
5.一种用于控制与电网联接的风场中的多个风力涡轮机的控制器,其中所述控制器配置成:
响应于接收到来自电网的电力缩减指令而确定所述多个风力涡轮机中的一个或复数个风力涡轮机应当停机;
获取指示出由所述多个风力涡轮机中的每个风力涡轮机经受的疲劳的数据,其中获取至少两种不同类型的数据并且确定每种类型的数据的优先级,用于每个风力涡轮机的所述至少两种不同类型的数据包括寿命内疲劳数据、当前或最近经受疲劳数据、来自叶片负载传感器的叶片负载数据、来自塔架负载传感器的塔架负载数据、风速数据、风向数据、湍流数据、累积电力产出数据;以及
基于所述至少两种不同类型的数据并且基于每种类型的数据的优先级而选定所述多个风力涡轮机中的确定具有最大疲劳的一个或复数个风力涡轮机以停机。
6.如权利要求5所述的控制器,其中指示出由每个风力涡轮机经受的疲劳的数据包括每个涡轮机的历史故障数据。
7.如权利要求5所述的控制器,其中指示出由每个风力涡轮机经受的疲劳的数据包括与影响每个风力涡轮机的疲劳的当前状况有关的数据。
8.如权利要求7所述的控制器,其中指示出由每个风力涡轮机经受的疲劳的数据包括下述数据中的至少一个:
风速;
湍流;以及
风向和涡轮机相对于其它涡轮机的位置。
9.一种风力发电厂,其包括:
与电网联接的多个风力涡轮机;以及
控制器,其配置成:
响应于接收到来自电网的电力缩减指令而确定所述多个风力涡轮机中的一个或复数个风力涡轮机应当停机;
获取指示出由所述多个风力涡轮机中的每个风力涡轮机经受的疲劳的数据,其中获取至少两种不同类型的数据并且确定每种类型的数据的优先级,用于每个风力涡轮机的所述至少两种不同类型的数据包括寿命内疲劳数据、当前或最近经受疲劳数据、来自叶片负载传感器的叶片负载数据、来自塔架负载传感器的塔架负载数据、风速数据、风向数据、湍流数据、累积电力产出数据;以及
基于所述至少两种不同类型的数据并且基于每种类型的数据的优先级而选定所述多个风力涡轮机中的确定具有最大疲劳的一个或复数个风力涡轮机以停机。
10.如权利要求9所述的风力发电厂,其中指示出由每个风力涡轮机经受的疲劳的数据包括每个涡轮机的历史故障数据。
11.如权利要求10所述的风力发电厂,其中指示出由每个风力涡轮机经受的疲劳的数据包括与影响每个风力涡轮机的疲劳的当前状况有关的数据。
12.如权利要求11所述的风力发电厂,其中指示出由每个风力涡轮机经受的疲劳的数据包括下述数据中的至少一个:
风速;
湍流;以及
风向和涡轮机相对于其它涡轮机的位置。
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Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9062653B2 (en) * 2010-08-23 2015-06-23 Vestas Wind Systems A/S Changing a mode of operation of a wind turbine
EP2818696B1 (en) * 2012-02-24 2020-10-07 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Wind power generation system and method for controlling same
US9638545B2 (en) * 2012-05-16 2017-05-02 Kyocera Corporation Power management apparatus, power management system and power management method
US9606234B2 (en) 2013-10-18 2017-03-28 Tramontane Technologies, Inc. Amplified optical circuit
EP3117095B1 (en) 2014-03-13 2020-08-12 Vestas Wind Systems A/S Control of a group of wind turbines
ES2702475T3 (es) * 2014-09-29 2019-03-01 Vestas Wind Sys As Verificación de sensor de posición de guiñada de góndola de turbina eólica y sistema de control de guiñada
WO2016078663A1 (en) 2014-11-20 2016-05-26 Vestas Wind Systems A/S Curtailed operation of a wind power plant by deactivation of wind turbines
WO2017108044A1 (en) * 2015-12-23 2017-06-29 Vestas Wind Systems A/S Controlling wind turbines according to reliability estimates
US10598151B2 (en) 2016-05-26 2020-03-24 General Electric Company System and method for micrositing a wind farm for loads optimization
US10539116B2 (en) 2016-07-13 2020-01-21 General Electric Company Systems and methods to correct induction for LIDAR-assisted wind turbine control
CN106438199A (zh) * 2016-09-06 2017-02-22 四川大学 适用于小型风力发电机的防扭缆机械偏航机构
EP3740670B1 (en) * 2018-01-18 2024-07-31 ABB Schweiz AG Method, apparatus and system for wind converter management
EP3899251B1 (en) * 2018-12-18 2023-09-13 Vestas Wind Systems A/S Prioritization of power generating units of a power plant comprising one or more wind turbine generators

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101793228A (zh) * 2009-01-12 2010-08-04 瑞能系统股份公司 用于监控风力发电机组的方法与装置

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6643613B2 (en) * 2001-07-03 2003-11-04 Altaworks Corporation System and method for monitoring performance metrics
US6925385B2 (en) * 2003-05-16 2005-08-02 Seawest Holdings, Inc. Wind power management system and method
DK1571746T3 (en) 2004-03-05 2019-01-07 Gamesa Innovation & Tech Sl Active power control system of a wind farm
US20070124025A1 (en) * 2005-11-29 2007-05-31 General Electric Company Windpark turbine control system and method for wind condition estimation and performance optimization
US7876061B2 (en) * 2007-06-01 2011-01-25 Progress Rail Services Corp. Power system with multiple generator units
US8334610B2 (en) * 2009-02-13 2012-12-18 Robert Migliori Gearless pitch control mechanism for starting, stopping and regulating the power output of wind turbines without the use of a brake
EP2302207A1 (en) 2009-09-23 2011-03-30 Siemens Aktiengesellschaft Power generating machine load control based on consumed fatigue life time and real-time of operation of a structural component
CN102472248B (zh) * 2009-12-15 2015-05-13 维斯塔斯风力系统有限公司 用于避免共因关机的风力发电场控制器
GB2476506A (en) 2009-12-23 2011-06-29 Vestas Wind Sys As Method And Apparatus Protecting Wind Turbines From Low Cycle Fatigue Damage
JP2011213210A (ja) * 2010-03-31 2011-10-27 Denso Corp 電子制御装置及び制御システム
WO2011148500A1 (ja) * 2010-05-28 2011-12-01 三菱重工業株式会社 監視制御装置及び方法並びにそれを備えたウィンドファーム
GB2481461A (en) * 2010-06-21 2011-12-28 Vestas Wind Sys As Control of a downstream wind turbine in a wind park by sensing the wake turbulence of an upstream turbine

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101793228A (zh) * 2009-01-12 2010-08-04 瑞能系统股份公司 用于监控风力发电机组的方法与装置

Also Published As

Publication number Publication date
EP2726734B1 (en) 2017-01-11
US20140207296A1 (en) 2014-07-24
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CN103717887A (zh) 2014-04-09
WO2013000473A1 (en) 2013-01-03
EP2726734A1 (en) 2014-05-07
IN2014DN00125A (zh) 2015-05-22

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