CN107250534A - 塔架高度降低的浮动风力涡轮机结构及其重量优化方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于优化风力涡轮机和离岸地基重量的方法和风力涡轮机结构。风力涡轮机基于测得的波高运行，这允许塔架高度降低以使塔架高度与风力涡轮机叶片的长度的比值大于0.5。如果测得的波高超出预设阈值，转子停在预设位置，在该预设位置风力涡轮机叶片尖端与海平面间的间距最大或最小。相对风力涡轮机设置的监控单元探测是否有一个或多个目标位于监控区域内。如果有目标位于监控区域内，风力涡轮机关闭且转子转至停置位置。

Description

塔架高度降低的浮动风力涡轮机结构及其重量优化方法
技术领域
本发明涉及一种优化风力涡轮机结构重量的方法，其包括设置在离岸地基上的风力涡轮机。
本发明还涉及一种风力涡轮机结构，其包括设置为安装在位于离岸位置的离岸地基上的风力涡轮机。
背景技术
众所周知，用于风力涡轮机的浮动地基是设计为在运行和极端情况下，向风力涡轮机提供足够的稳定性和浮力的大型重型结构。还已知在风力涡轮机倾斜时，风力涡轮机塔架充当大型力距臂，因此浮动地基还必须抵消倾斜时浮动地基受到的弯矩。传统上，通过增加浮动地基的尺寸和重量来解决这个问题，这增加了生产成本，可选地，以及安装成本。
另外，在风力涡轮机塔架的顶部需要额外的结构强度，以平衡此弯矩和由于风载以及波流载荷使风力涡轮机塔架受到的结构载荷。通常地，这通过向风力涡轮机塔架的顶端增加额外材料解决，由此增加风力涡轮机塔架的重量，并且由此增加生产成本。
风力涡轮机应当具有的塔架高度为风力涡轮机叶片长度的二到三倍之间，这提供了在更高高度处风力涡轮机塔架的成本和增大的功率输出能力之间的最佳平衡。
本申请人的美国专利申请US 2014/0219797 A1，公开了位于浮动地基上的局部变桨距风力涡轮机，其被系泊在海床。该风力涡轮机包括两片风力涡轮机叶片，每片具有连接至可变桨距的外叶片部分的内叶片部分，外叶片部分变桨距以大致保持向转子轮毂作用恒定的合成推力值。由于此变桨距方案，浮动地基的尺寸和重量因此可减小。
EP 2080899 A1公开了位于浮动的柱状浮标型地基上的双叶片风力涡轮机，该地基经由连接至底端的锚定缆线锚泊至海床。在此配置中，驱动机构设置在浮动地基上，弹性可弯曲的塔架部分和转子轴部分位于转子和驱动机构之间。风力涡轮机的压力和载荷集中在这些弹性部分上，因此他们很可能失效。此外，由于转子和风力涡轮机塔架相对于浮动地基的大倾斜范围，风力涡轮机塔架仍然将会承受大的弯矩。
US 8192160 B2也公开了位于浮动的柱状浮标型地基上的风力涡轮机，该地基经由连接至地基一侧的锚定缆线锚泊至海床。在正常运行中，能够通过向设置在浮动地基内的压载舱泵入水或从压载舱泵出水，并同时调整锚定缆线的长度，来调节机舱相对于名义海平面的高度。压载舱的数量基于风速进行调节。调节机构及其密封装置增加了浮动地基的复杂度和生产成本。锚定缆线的张紧导致了各个锚环之间的加速磨损，进而缩短了锚定系统的工作寿命。
US 2010/0119370 A1公开了一种风力涡轮机，其中风力涡轮机的控制系统控制变桨距机构，并连接至波高传感器。控制系统设置为基于来自波高传感器的测量数据而确定海浪高度(波高)。控制系统向变桨距机构发出控制信号，该变桨距机构随后将风力涡轮机叶片变桨距使其不受风影响，并由此当检测到大浪时使转子失速。该申请并未提及地基类型或风力涡轮机的高度。
发明目的
本发明的一个目的是提供一种解决上述现有技术的问题的解决方案。
本发明的一个目的是提供一种优化风力涡轮机塔架和离岸地基的重量的方法。
本发明的一个目的是提供另一种运行风力涡轮机的方法，其允许风力涡轮机的高度降低。
本发明的一个目的是提供另一种风力涡轮机结构，其允许在减小弯矩的同时优化风力涡轮机塔架和离岸地基的重量。
发明内容
本发明的目的通过优化风力涡轮机结构的重量的方法实现，风力涡轮机结构包括设置在离岸地基上的风力涡轮机，该风力涡轮机包括转子，该转子具有至少两个风力涡轮机叶片和转子轮毂，风力涡轮机还包括风力涡轮机塔架，其中该方法包括步骤：
-提供风力涡轮机，海平面与风力涡轮机叶片尖端的最低位置之间的距离等于或小于20米，
-至少测量波高，
-根据测得的波高运行风力涡轮机，
-如果至少测得的波高超出预设阈值，将转子定位在停置位置，在该位置风力涡轮机叶片与海平面之间的间距最大。
这提供了通过减少风力涡轮机叶片尖端的最低位置与平均海平面或名义海平面之间的间距，优化风力涡轮机的重量以及离岸地基的重量的简易方法。或者，海平面可以定义为涨潮的平均海平面或者退潮的平均海平面。例如，海平面可被定义为最高天文潮汐位(HAT)的海平面或平均大潮高潮位(MHWS)的海平面。不需要压舱系统根据风速或者在极端风况的情况下来相对海平面升高或降低风力涡轮机。这个方法特别适合用于具有两片或三片风力涡轮机叶片的风力涡轮机。
该配置提供了操作风力涡轮机的另一种方法，其允许降低塔架高度，这由此也缩短了风力涡轮机结构的力矩臂。这允许风力涡轮机受到的弯矩能够显著减小，由此节约风力涡轮机塔架的材料和成本。此配置还允许减小离岸地基的尺寸和重量，因为减小了由风力涡轮机使离岸地基受到的应力和弯矩，因此进一步降低离岸地基的成本。
根据从各种传感器或测量单元测得的数值，和/或运行风力涡轮机的理由，比如高波浪、极端风况、维修工作、紧急情况或如下文所述的安全情况，转子例如风力涡轮机叶片，停在一个或多个预设位置。转子可停置在一个位置，使得风力涡轮机叶片中的至少一片以相对风力涡轮机塔架平行或垂直的方向延伸。优选地，转子停置在风力涡轮机叶片和海平面之间具有最大距离的位置。
根据一个实施例，预设阈值为18米或更小，优选为5至15米之间。
风力涡轮机，例如其控制单元，监控测得的波高，并且如果测得的波高超出至少一个预设阈值，激活停置程序。阈值可为18米或更少，优选为5至15米之间，例如10米或12米。波高能够测量为从波峰至波谷的距离，或者从平均海平面至波峰的幅度。该幅度随后用于计算波高。或者，波高可被定义为预设时段内的有效波高(SWH)。
根据一个实施例，该方法还包括确定至少两片风力涡轮机叶片中的一片的叶片长度与风力涡轮机塔架的塔架高度之间的比值，其中该风力涡轮机的该比值大于0.5.
该配置使得每片风力涡轮机叶片的纵向长度，例如叶片长度，与风力涡轮机塔架的纵向长度，例如塔架高度的比值，能够相比传统风力涡轮机增大。在传统风力涡轮机中，风力涡轮机设计为使得其具有的塔架高度为叶片长度的至少两倍。这意味着对传统风力涡轮机，其叶片长度和塔架高度的比值小于0.5，然而本配置使得风力涡轮机能够具有降低的塔架高度，同时维持风力涡轮机叶片的长度。由于缩短了力矩臂，这降低了机舱的倾斜速度和加速度。这还节约了风力涡轮机塔架顶端的材料和重量，因为实现所需的刚度需要的材料更少，由此节约了成本。
塔架高度能够被选择为，使得风力涡轮机结构的风力涡轮机叶片尖端转动时的最低位置与海平面之间的具有的间距等于或小于20米，优选地在10米和18米之间，例如12米或15米。
根据一个实施例，如果测得的波高等于或小于阈值，则风力涡轮机以正常运行模式运行。
当检测到低波浪，如测得的波高没有超出阈值，该风力涡轮机及因此转子以正常运行模式运行。当测得的风速等于或大于额定风速或名义风速并小于切出风速时，该风力涡轮机以正常运行模式运行。在此正常运行模式中，风力涡轮机叶片根据预设功率输出情况变桨距，例如以便维持标称功率输出。可选地，转子的速度也可根据预设功率输出情况调整。基于测得的风速和测得的波高，控制单元，例如风力涡轮机控制单元，控制风力涡轮机及因此转子的运行，由此使得只要波浪维持在可接受的范围内，风力涡轮机就能够持续发电。
在另一个实施例中，如果测得的波高等于或小于阈值，风力涡轮机以正常启动模式运行。如果测得的风速小于额定或名义风速，并且可选地等于或大于预设切入风速，风力涡轮机以正常启动模式运行。在此运行模式中，风力涡轮机叶片根据预设功率情况变桨矩至桨距角为0，例如以便产生最大功率输出。这允许风力涡轮机如上所述持续发电。
根据一个实施例，如果测得的波高高于阈值，风力涡轮机以关机模式运行。
如果检测到高的波浪，例如测得的波高超出阈值，风力涡轮机以及因此转子从正常运行模式或启动模式断开，并转换成关机模式。在关机模式中，控制单元关闭风力涡轮机，例如其驱动机构，使其确实产生断电。可选地，功率变换单元切断外部电网网络。风力涡轮机叶片变桨距至顺桨位置或风力涡轮机叶片上的载荷降至最低的位置。还可由于其他原因，比如极端风况、维修工作、如下文所述的安全情况或者是否检测到失效或紧急情况，将风力涡轮机通过控制单元切换至关机模式。
在关机模式，转子转至停置位置，并可选地锁定在该位置，例如通过转子锁定系统。制动系统，例如液压或机械制动装置，可被用于制动/停止转子的旋转。或者或另外地，可使用风力涡轮机叶片的变桨距和/或反转模式运行的发动机来制动转子并将其旋转至停置位置。根据测得的风速和/或波高或其他原因，比如维修工作，转子以及因此风力涡轮机叶片可停置在一个或多个预设位置。
如果风力涡轮机为双叶片风力涡轮机，那么风力涡轮机叶片可停在水平位置或垂直位置。在垂直位置，风力涡轮机叶片以平行于风力涡轮机塔架的方向延伸，其中风力涡轮机叶片中的一片沿风力涡轮机塔架向下延伸。在水平位置，风力涡轮机叶片以垂直于风力涡轮机塔架的方向延伸。这降低了在极端情况下，例如大浪超出阈值或风速超过切出风速时，波浪击打风力涡轮机叶片的风险。如果风力涡轮机是三叶片风力涡轮机，那么风力涡轮机叶片中的一片停在平行于风力涡轮机塔架的垂直位置。在垂直位置，一片风力涡轮机叶片沿风力涡轮机塔架向下延伸或远离风力涡轮机塔架向上延伸。如果这一片风力涡轮机叶片朝上并远离风力涡轮机塔架，那么就降低了极端情况下波浪击打风力涡轮机叶片的风险。
根据一个特定实施例，此方法进一步包括监控相对于离岸地基的预设区域，其中如果在此区域内探测到至少一个移动目标，风力涡轮机以关机模式进一步运行。
在安全情况下，风力涡轮机以关机模式运行，其中转子停在预设位置，例如上文所述的水平或垂直位置。连接至控制单元的监控系统探测任何船只、需要救援的人、甚至在与风力涡轮机结构预设距离内的直升机。如果在此距离内探测到目标，那么控制单元关闭如上所述的风力涡轮机。监控系统定义围绕风力涡轮机的安全区，因此降低风力涡轮机叶片撞击到安全区内的船、遇险人员或者直升机的风险。
可选地，监控系统可确定船只、遇险人员或者直升机的方向和速度，因此允许风力涡轮机只有在确定目标正在靠近风力涡轮机的情况下关机。或者，如果控制单元或监控系统收到来自位于船只或直升机的远程站点或者远程单元传输的命令信号，风力涡轮机可关闭。可选地，根据所述目标相对于风力涡轮机转子的定向例如偏航角的位置，和/或根据所探测到的目标的类型，控制单元能够选择性地将风力涡轮机叶片停在垂直位置或水平位置。另外，还可用测得的波高和/或风速来确定风力涡轮机叶片的停置位置。
根据一个实施例，定位步骤还包括将机舱偏航至停置位置，在该停置位置，转子设置在提供到风力涡轮机的通道的外阶梯的对面侧。
在关机模式下，机舱偏航至预设位置，并可选地，锁定在该位置，例如通过偏航锁定系统。机舱可使用设置在风力涡轮机上的偏航系统主动偏航，或者利用作用在转子上的风被动偏航。机舱以及因此转子可定位在提供到风力涡轮机结构的通道的外阶梯或者其他登船结构的对面侧上。可以在风力涡轮机叶片转至停置位置之前、期间或者之后进行偏航。这允许任何维修船只移至相对风力涡轮机外平台的位置，即使叶片停在垂直位置。
本发明的一个目的还通过一种风力涡轮机结构实现，该风力涡轮机结构包括：
-设置为安装在安装点的离岸地基，该离岸地基包括用于风力涡轮机的安装界面；
-设置为安装在离岸地基上的风力涡轮机塔架、设置在风力涡轮机塔架顶部的机舱、和可转动地安装至机舱的转子，转子包括至少两片安装至转子轮毂的风力涡轮机叶片，风力涡轮机还包括控制单元，控制单元设置为控制风力涡轮机的运行，其中
-至少一个测量单元设置为测量波高，测量单元设置为与控制单元通信，其特征在于，
-如果测得的波高超出预设阈值，风力涡轮机还设置为将转子定位在停置位置，该停置位置至少两片风力涡轮机叶片和海平面之间的间距最大，其中海平面与至少两片风力涡轮机叶片尖端的最低位置之间的距离等于或小于20米。
这提供了一种风力涡轮机结构，其通过根据测得的波高运行风力涡轮机，允许优化风力涡轮机塔架和离岸地基的重量。此配置不再需要压舱系统根据风速相对海平面升起和下降风力涡轮机。这允许塔架高度以及因此风力涡轮机的力矩臂相比传统离岸风力涡轮机降低。这减小了离岸地基受到的弯矩和应力，意味着抵消这些应力所需的结构更轻和/或更小，由此节约了离岸地基的成本。
根据一个实施例，离岸地基是浮动地基。
离岸地基可以是适用于在离岸位置安装风力涡轮机的任意类型离岸地基。该离岸地基可以是单杆地基、重力式地基、三脚地基、导管架地基、三桩地基或者浮动地基。浮动地基可以是任意类型的浮动结构，包括至少一个、两个、三个或更多浮箱。
根据一个实施例，海平面与最低位置之间的距离为10米到18米之间。
相比传统离岸风力涡轮机，该风力涡轮机的塔架高度降低。该风力涡轮机设置为使叶片长度与塔架高度的比值至少为0.5，优选地在0.5到0.9之间。传统离岸风力涡轮机的比值小于0.5，因为风力涡轮机塔架设计为塔架高度为风力涡轮机叶片长度的至少两倍。另外，传统离岸风力涡轮机通常设计为使约18米的极端波浪不能击打风力涡轮机叶片。这允许风力涡轮机叶片尖端的最低位置与海平面之间的间距减小。由于塔架高度降低，这还降低了机舱的倾斜速度和加速度，因此节约了风力涡轮机塔架顶端的材料和重量，由此降低了成本。
塔架高度可选择为在旋转期间，风力涡轮机结构的风力涡轮机叶片尖端的最低位置与海平面之间的间距等于或小于20米，优选地为10米到18米之间，例如12米或15米。
根据一个实施例，至少一个测量单元设置在风力涡轮机结构上或者相对离岸地基定位。
测量单元设置为相对离岸地基或风力涡轮机定位，以便其能够测量波高。测量单元可包括雷达、摄像机、电磁发射器和接收器或其他用于无线测量波高的合适的测量装置。测量单元可进一步包括任何合适的处理装置，例如微处理器或另外的电子线路，以处理来自测量装置的数据，并确定波高或表示波高的信号。或者，测量单元可包括浮标或其他设置为放置在海平面或预设深度的浮力件，例如波浪传感器、声呐、陀螺仪、一个或多个加速计、GPS单元或另外合适的测量单元。相反测量单元可设置为放置在海床上，例如朝上的声呐。可用两个或更多测量单元用于确定波高。测量单元可通过电缆或无线连接连接至控制单元。
根据一个实施例，风力涡轮机结构还包括至少一个监控单元，该监控单元设置为监控相对于离岸地基的预设区域，其中至少一个监控单元设置为探测此区域内的至少一个移动目标。
监控单元设置在风力涡轮机或离岸地基上，并设置为探测在与风力涡轮机结构预设距离内的目标。监控单元限定围绕风力涡轮机的监控区域，并设置为探测位于监控区域内的船只、遇险人员、大冰块或甚至直升机。监控单元可包括雷达、摄像机、电磁发射器和接收器或其他用于探测监控区域内目标的合适的监控装置。监控单元还包括任何合适的装置，例如微处理器或另外的电子线路，以处理数据，并确定是否有目标位于监控区域内。控制单元设置为通过有线或无线连接与监控单元通信。这提高了风力涡轮机周围的安全性，因为如果目标过于靠近或者正在接近风力涡轮机，风力涡轮机就会关机，因此降低了该目标被风力涡轮机叶片卡住的风险。
或者或另外地，监控单元可包括可选的GPS接收器和通信模块，该通信模块设置为与位于船只、救生衣或直升机或一个或多个外部中心站点上的一个或多个外部单元通信。通信模块可通过甚高频(VHF)信号与外部单元或外部站点通信。外部站点和/或外部单元可形成船只监控系统(VMS)、自动识别系统(AIS)、船只交通服务(VTS)、或者其它相关系统的一部分。这允许监控单元至少基于接收到的位置数据，确定船只、直升机或人员是否位于监控区域内。这还允许监控单元或者控制单元向位于监控区域内的任何船只或直升机，或甚至向外部系统，例如交通监视系统，发送风力涡轮机的位置数据。
根据一个实施例，如果没有接收到来自监控单元的控制信号，风力涡轮机设置为以正常运行模式运行，其中所述控制信号表示至少一个移动目标位于此区域内，或者表示至少一个移动目标没有靠近风力涡轮机。
如上所述，当没有在安全区探测到目标并且/或当确定探测到的所述目标没有向风力涡轮机移动时，风力涡轮机的该控制单元设置为以正常模式运行风力涡轮机。在此正常运行模式下，控制单元可设置为使风力涡轮机的输出功率最大化或者保持风力涡轮机的标称功率输出。控制单元可设置为基于一个或多个来自监控单元的合适的控制信号，在正常运行模式和关机模式之间切换。所述控制信号可表示是否有一个或多个移动目标位于此安全区内以及/或一个或多个探测到的目标是否正在靠近风力涡轮机。
根据一个实施例，如果测得的波高低于阈值，风力涡轮机设置为以正常运行模式运行。
如上所述，在正常运行模式下，控制单元设置为根据预设功率输出情况使风力涡轮机叶片变桨距。变桨距可通过连接至控制单元的本地变桨距控制系统执行。这允许风力涡轮机在没有探测到高的波浪的时候持续发电。如果测得的波高超出阈值，风力涡轮机切换至关机模式。在此配置中，由于最大允许波高，停机时间可高于传统离岸风力涡轮机的停机时间。
根据一个实施例，风力涡轮机包括三片风力涡轮机叶片。
此配置中的风力涡轮机包括至少两片或三片风力涡轮机叶片。优选地，转子停在预设位置，朝下的风力涡轮机叶片尖端与海平面间的间距最大。对双叶片风力涡轮机来说，这通过将风力涡轮机叶片转至水平位置实现。对三叶片风力涡轮机来说，这通过将风力涡轮机叶片中的一片转至垂直位置，使得其远离风力涡轮机塔架延伸而实现。这将风力涡轮机叶片撞击船只或另外目标的风险降至最低。这也允许转子被动或主动与风向保持一致，并且由此随着风向的变化而对其进行追踪。
可选地，转子停在预设位置，朝下的风力涡轮机叶片与海平面间的间距最小。对双叶片风力涡轮机来说，这通过将风力涡轮机叶片转至垂直位置实现。对三叶片风力涡轮机来说，这通过将风力涡轮机叶片中的一片转至垂直位置，使得其沿风力涡轮机塔架向下延伸而实现。这减小了受来风影响的总表面积，此位置适合于极端风况或维修工作。
附图说明
参照附图，仅通过实施例对本发明进行描述，其中
图1示出了安装在离岸地基的传统风力涡轮机；
图2示出了根据本发明的风力涡轮机结构的示范性实施例；
图3示出了用于在监控区域探测目标的监控单元的示范性实施例；
图4示出了用于测量波高的测量单元第一示范性实施例；
图5示出了用于测量波高的测量单元第二示范性实施例。
在下文中，将逐一对附图进行描述，在附图中所示的不同部件和位置在不同附图中使用相同的标记。特定附图中并非所有指示的部件和位置都必须与该附图一起讨论。
附图标记列表
1 风力涡轮机
2 离岸地基
3 风力涡轮机叶片
4 内叶片部分
5 外叶片部分
6 变桨距连接装置
7 转子轮毂
8 机舱
9 风力涡轮机塔架
10 海平面
11 风力涡轮机
12 离岸地基
13 风力涡轮机塔架
14 海床
15 锚定线、链
16 监控单元
17 目标、船只
18 测量单元、浮标
19 浮力件
20 锚定线
21 测量单元、声呐
具体实施方式
图1示出了设置在离岸地基2上的传统风力涡轮机1。此处的风力涡轮机1示为双叶片风力涡轮机，但是它可包括三个风力涡轮机叶片。此处的风力涡轮机叶片3示为局部变桨距叶片，但是风力涡轮机叶片3可为全翼展叶片。风力涡轮机叶片3包括由变桨距连接装置6连接至外叶片部分5的内叶片部分4。风力涡轮机叶片3安装至转子轮毂7，转子轮毂7可转动地连接至机舱8。机舱8设置在具有预设塔架高度的风力涡轮机塔架9的顶端。
在此实施例中，风力涡轮机1的风力涡轮机叶片3的长度与风力涡轮机塔架9的塔架高度之间的比值小于0.5。机舱8和转子轮毂7置于相对海平面10的预设轮毂高度，以便在风力涡轮机叶片3的尖端的最低位置与海平面10之间具有足够的间距。
离岸地基2此处示为浮动地基，但是可为不同类型的离岸地基，例如单杆地基、三脚地基、导管架地基或者重力式地基。
图2示出了根据本发明的风力涡轮机11和离岸地基12的示范性实施例。在此实施例中，风力涡轮机11的塔架高度比风力涡轮机1低。
风力涡轮机11包括风力涡轮机塔架13，该风力涡轮机塔架13的塔架高度低于风力涡轮机叶片3的叶片长度的2倍，因此比值大于0.5，优选地在0.5到0.9之间。此实施例中的风力涡轮机叶片3与图1中示出的风力涡轮机叶片3的叶片长度相同。这缩短了风力涡轮机11的力矩臂，并因此减小了风力涡轮机11的弯矩，这由此降低了机舱8的倾斜速度和加速度。这还节约了风力涡轮机塔架13的材料和成本。降低的塔架高度还意味着风力涡轮机塔架13具有更高的共振频率，因此其更不容易产生共振。
离岸地基12此处示为浮动地基，可选地可使用上文提到的任何类型的离岸地基。由于降低的塔架高度及因此降低的轮毂高度，离岸地基12受到的应力和弯矩小于离岸地基2受到的应力和弯矩。这意味着此实施例中的离岸地基12的尺寸和/或重量小于离岸地基2的尺寸和/或重量，因为提供稳定平台所需的质量更小。这由此节约了离岸地基12的材料和成本。
此实施例中，风力涡轮机叶片3的尖端与海平面10之间的间距等于或小于25米，优选地在5米和20米之间。
图3示出了设置在离岸地基12上的风力涡轮机11，离岸地基12通过一根或多根锚定线15，例如锚定链，固定至海床14。一个或多个监控单元16设置在离岸地基12上。监控单元16设置为探测监控区域内的任何移动目标17，例如船只。监控单元16包括雷达，雷达设置为传送电磁信号，如无线电波，并接收来自位于监控区域的目标17的反射信号。监控单元16还包括电子线路，例如微处理器，其设置为分析所接收的信号，并确定目标17是否位于监控区域内，可选地还确定目标17的方向和/或速度。这限定了围绕风力涡轮机结构11、12的安全区。
监控单元16监控监控区域并向位于风力涡轮机11的控制单元发出信号或指令，表明目标17位于监控区域内。随后控制单元将风力涡轮机11切换至关机模式，在该模式下转子停在预设位置。在停置位置，转子并且因此风力涡轮机叶片3转至如图3所示的水平位置，可选地使用转子锁止系统定位在此位置。这降低了风力涡轮机叶片3意外撞击到目标17的风险。当监控单元16确定没有目标17位于监控区域内，向控制单元发出第二信号或指令。随后控制单元根据测得的风速将风力涡轮机11和转子切换至正常运行模式或正常启动模式。
图4示出了相对地基12设置的测量单元18的第一示范性实施例。测量单元18设置为例如使用波浪传感器、GPS接收器或者一个或多个加速计，测量相对名义海平面的波高。测量单元18包括浮力件19，例如浮标状元件，设置为置于海平面10以便其跟随波浪的移动。浮力件19经由一根或多根锚定线20固定至海床14。此处仅示出一个测量单元18，但是可使用两个或更多测量单元18。
测量单元18连续或定期测量波高，并经由有线或无线连接将测量信号传输至风力涡轮机11的控制单元。控制单元随后确定波高并将其与预设阈值比较。可选地，测量单元18包括电子线路，例如微处理器，其确定波高并向控制单元发送表明波高的信号。阈值可为18米或更少，优选地，在5到15米之间。如果测得的波高超出阈值，控制单元将风力涡轮机切换至关机模式，转子置于停置位置。当测得的波高降至低于阈值，控制单元根据测得的风速将风力涡轮机11和转子切换至正常运行模式或正常启动模式。这降低了转动时波浪击打风力涡轮机叶片3的风险。
图5示出了测量单元的第二示范性实施例。在此实施例中，测量单元21设置在海床14上并经由有线或无线连接连接至风力涡轮机11的控制单元。测量单元21设置为例如使用朝上声呐形式的声呐，测量相对名义海平面10的波高。
测量单元21向海平面10发射声信号，例如声脉冲，并接收来自海平面10的反射信号，该反射信号在图5中用虚线示出。测量单元21或控制单元随后确定波高。随后将测得的波高与如上所述的阈值相比较。
本发明不限于图示说明的实施例或者本文描述的实施例，并可在不脱离发明权利要求所述的的本发明的范围的情况下进行修改或调整。

Claims (15)

1.一种优化风力涡轮机结构重量的方法，所述风力涡轮机结构包括设置在离岸地基上的风力涡轮机，所述风力涡轮机包括转子，所述转子带有至少两片风力涡轮机叶片和转子轮毂，所述风力涡轮机还包括风力涡轮机塔架，其中所述方法包括步骤：
-对所述风力涡轮机，海平面与至少两片风力涡轮机叶片的尖端的最低位置之间的距离等于或小于20米，
-至少测量波高，
-根据测得的波高运行风力涡轮机，
-如果至少测得的波高超出预设阈值，将转子定位在停置位置，在该停置位置至少两片风力涡轮机叶片与海平面之间的间距最大。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括确定至少两片风力涡轮机叶片中一片的叶片长度与风力涡轮机塔架的塔架高度的比值，其中所述风力涡轮机的该比值大于0.5。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，如果测得的波高等于或小于阈值，所述风力涡轮机以正常运行模式运行。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，预设阈值为18米或更低，优选地，为8米到18米之间。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其特征在于，如果测得的波高大于阈值，风力涡轮机以关机模式运行。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法还包括监控相对于离岸地基的预设区域，其中如果在此区域内探测到至少一个移动目标，则所述风力涡轮机进一步以关机模式运行。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其特征在于，定位的步骤还包括将机舱偏航至停置位置，在该位置所述转子设置在提供到风力涡轮机的通道的外阶梯的对面侧。
8.一种风力涡轮机结构，包括：
-设置为安装在安装点的离岸地基，所述离岸地基包括用于风力涡轮机的安装界面，
-所述风力涡轮机包括设置为安装在离岸地基上的风力涡轮机塔架、设置在风力涡轮机塔架顶部的机舱、和可转动地安装至机舱的转子，所述转子包括至少两片安装至转子轮毂的风力涡轮机叶片，所述风力涡轮机还包括控制单元，所述控制单元设置为控制风力涡轮机的运行，其中
-至少一个测量单元设置为测量波高，所述测量单元设置为与控制单元通信，其特征在于，
-风力涡轮机还设置为，如果测得的波高超出预设阈值，将转子定位在停置位置，在所述停靠位置至少两片风力涡轮机叶片和海平面间的间距最大，其中海平面与至少两片风力涡轮机叶片的尖端的最低位置之间的距离等于或小于20米。
9.根据权利要求8所述的风力涡轮机结构，其特征在于，所述离岸地基为浮动地基。
10.根据权利要求8或9所述的风力涡轮机结构，其特征在于，所述海平面与所述最低位置之间的距离在10米到18米之间。
11.根据权利要求8或10所述的风力涡轮机结构，其特征在于，至少一个测量单元设置在风力涡轮机结构上或相对离岸地基定位。
12.根据权利要求8-11中任一项所述的风力涡轮机结构，其特征在于，所述风力涡轮机结构还包括至少一个监控单元，所述监控单元设置为监控相对于离岸地基的预设区域，其中所述至少一个监控单元设置为探测此区域内至少一个移动目标。
13.根据权利要求12所述的风力涡轮机结构，其特征在于，如果没有接收到来自至少一个监控单元的控制信号，所述风力涡轮机设置为以正常运行模式运行，其中所述控制信号表示所述至少一个移动目标位于此区域内，或者表示所述至少一个移动目标没有靠近风力涡轮机。
14.根据权利要求8-11中任一项所述的风力涡轮机结构，其特征在于，如果测得的波高低于阈值，所述风力涡轮机设置为以正常运行模式运行。
15.根据权利要求8-14中任一项所述的风力涡轮机结构，其特征在于，所述风力涡轮机包括三片风力涡轮机叶片。
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