CN107407257A - 用于运行风力涡轮机的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于运行风力涡轮机的方法,所述风力涡轮机包括气动转子、发电机以及运行装置,所述气动转子具有大致水平的转动轴线,其中风力涡轮机设置用于将电能馈入到供电网中,并且在风力涡轮机不能够完全地投入运行期间,尤其发电机不能够启动期间,所述风力涡轮机保持在用于启动发电机的启动状态中。

Description

用于运行风力涡轮机的方法
技术领域
本发明涉及一种用于运行风力涡轮机的方法。此外,本发明涉及一种风力涡轮机以及一种具有多个风力涡轮机的场。
背景技术
根据本发明的风力涡轮机、特别是水平轴风力涡轮机是已知的。所述风力涡轮机从风中获取能量并将其转换为电能,这简化地可以称为产生电能或产生电功率。
只要这种风力涡轮机运行,它们就因此产生功率,所述功率通常被馈送到供电网络中。当然,产生的功率的一部分用于供应运行装置。除了供应控制系统、即控制计算机等之外,还存在有时大致需要更多功率的运行装置。属于此的是方位角调节装置,即如下调节装置,能够借助所述调节装置再引导风力涡轮机对准风。所述方位角调节装置通常包含多个方位马达,以调节风力涡轮机的吊舱。用于调节转子叶片的装置也属于此,因此借助所述装置能够调节转子叶片的迎角,这也称为俯仰或调节俯仰角。此外,可以存在用于加热的设备,特别是用于加热转子叶片的设备,以防止积冰或融化存在的冰。
一旦风力涡轮机由于风过弱而停机,所有这些装置都不再是必需的。风力涡轮机于是总归不再能用自身产生的功率来供应所述装置,并且用来自如下网络中的电功率来供应电功率是极其成本耗费的,在其他情况下风力涡轮机在其处于运行中时馈送到所述网中。从网提取电流的成本通常比风力涡轮机运营商为同样量的馈入的电流所获得的报酬高许多倍。
因此,当风力涡轮机应再次投入运行时,例如当风再次增大时,首先必须从网中昂贵地购买功率,以便相应地运行必需的运行装置。
对于风电场,已经提出了如下解决方案,其中在风力相应减弱的情况下关机时,能够将风力涡轮机调节到不同的方位角定向中,使得在风随后再次增加时,风力涡轮机中的至少一个大致有利地相对于风定向。这由文献US-2007-0108769-A1描述。在那里,还提出:仅对风电场中的一个风力涡轮机使用来自电网中的尽可能小的功率以开动。于是,当所述风力设备运行时,由其产生的功率可用于运行场的其他风力涡轮机的运行装置,以便能够开动所述其他风力涡轮机。
在此缺点是:其余的风力涡轮机因此首先必须在这一个风力涡轮机已开动之前进行等待。因此,所述风电场产生功率被延迟,由此又降低了已经可从风中获取的功率。
德国专利商标局在本申请的优先权申请中检索到以下现有技术:DE 10 2012 204239 A1、US 2008/0084070 A1、文献“Offshore-Windpark Riffgat startet ohne Kabel”,manager magazin,和文献“Die Schildbürger lassen grüβen.Dieselmotoren treibenan”,n-tv.de。
发明内容
因此,本发明所基于目的是:消除上述问题中的至少一个。特别地,应提出一种解决方案,所述解决方案适合于:能够从风中获取尽可能多的功率并且尽可能少地浪费来自风中的能量或功率。至少应相对于至今为止已知的解决方案提出一种替选的解决方案。
根据本发明,提出根据权利要求1所述的方法。所述方法因此设置用于运行风力涡轮机,所述风力涡轮机包括气动转子、发电机以及运行装置,所述气动转子具有大致水平的转动轴线。风力涡轮机设置用于将电能馈入到供电网络中,并且在不能够启动发电机期间,所述风力涡轮机保持在用于启动发电机的启动状态中。
发电机无法启动的原因例如能够在于:不存在足够的风。另一或附加的可能性是:不能够或不应当馈电到供电网络中。当至少暂时地不存在连接时,尤其不能够馈入到供电网络中。当在网络中存在干扰时,尤其网络就电力意义上瘫痪时,也不能够进行馈入。在这种情况下也考虑:尽管能够馈入到网络中,但根据网络中干扰的强度,基于规定、尤其电网运营商的规定,而不应馈入到网络中。例如,能够提出:如果电网频率例如与额定频率偏差2%,则风力涡轮机不应当馈入网络中。
还考虑的是:当地规定,暂时禁止启动发电机,尤其用于避免干扰性的阴影投射(Schattenwurf)或干扰性的噪声产生。在这种情况下,在电网运营商方面不存在禁令——其中当然也可以附加地增加这种禁令——而是出于环境保护原因而存在禁令。特别是阴影投射有时在短时间之后就会过去,因此如果太阳相应地进一步运动和/或云也不会投下阴影或仅还提供漫射光,则不成为禁止操作的理由。
基于噪声排放的运行禁令能够与白天的时间相关,或与风向相关。
在任何情况下,存在不同的阻止发电机启动的理由,但是这种禁止也会很快过去。有时可精确预见这种状态何时过去。
在任何情况下都提出:尽管当前不能够启动或不应当启动发电机,但是将发电机保持在启动状态下。该建议尤其基于如下认识:通常可预见发电机能够启动。通常的情况应当是天气预报的评估,或者主要是相应的风力设备附近的气候测量站的评估,因此例如能够预测:何时再次出现强度足以运行设备的风。
但是,该建议也基于如下认知:在风力涡轮机准备用于启动发电机时,会损失大量能量。已经认识到,该能量损失有时能够大至,使得为了避免这种损失,甚至如下措施证明是正确的:将风力涡轮机持久地保持以便立即启动。因此,使用能量来保持风力涡轮机以便启动,例如使用用于使风力涡轮机迎风定向的能量或者甚至用于加热风力涡轮机的能量,尤其加热其转子叶片,以避免或消除积冰。
优选地,使用来自至少一个储能器中的能量,以便将风能设备保持在用于启动发电机的启动状态下。这种储能器在风力涡轮机运行中能够通过所述风力涡轮机来填充,以便避免从供电网络中提取昂贵的电流。因此,一旦边界条件允许,就能够立即启动风力涡轮机并且立即产生能量。就此,这是除了如下运行模式之外的附加的能量,在所述运行模式中,当已经存在启动的条件时,风力涡轮机才为启动而进行准备。
优选地,将所述风力涡轮机保持在启动状态中包含下述动作中的至少一个动作:加热风力涡轮机、尤其加热转子的转子叶片,以避免积冰或融化冰,和使风力涡轮机迎风定向。
将风力涡轮机迎风定向、即调节迎风的方位角位置不一定必须需要非常多的能量,尤其当存在稳定的气候条件时不需要,在所述稳定的气候条件下风向没有持续地改变。优选地,在此,公差角能够选择得比在正常运行中的大,其中当前的定向能够与方位角位置的最佳定向相差所述公差角,其中对方位角位置进行再调节,直至达到所述最佳定向。优选地,该角度在此能够为至少10度,优选至少20度。因此,风力涡轮机于是在风足够大或在其他阻碍理由消除时立即启动,可能以非完全最佳的方位角位置启动。但那时能够快速地调节所述方位角位置,并且可能也已经能够借助风力涡轮机本身已能产生的能量来调节所述方位角位置。
有时,加热风力涡轮机、尤其转子叶片以防止积冰或融化冰可能用到极其多的能量。一方面,加热原则上需要相对多的能量,并且另一方面,现代的风力涡轮机具有极其大的转子叶片进而极其大的能出现积冰的面积,这引起相应大面积的加热。
但是另一方面已经认识到:当必须首先消除现有的积冰时,如下时间段会极其长,在所述时间段之前,风力涡轮机再在运行阻碍消除之后实际上再次运行并且产生功率。因此,在该情况下,存在极其长的时间段,在风力涡轮机实际上再次正常运行之前经过所述时间段。在该长的时间段中,相应地也能够从风中产生极其多的能量,使得因此对于该情况而言会浪费极其多的能量。因此,能够相对于用于提早加热转子叶片的耗费调节该高的能量值。
换言之,尽管需要大量能量以加热转子叶片,但是由此能够获取还更多的能量。
根据一个实施方式,所提出的方法的特征在于:一旦风力涡轮机的方位角定向与最佳的迎风定向偏差超过一定公差角,和/或长于预设的等待时间,就为了迎风定向而调节风力涡轮机的方位角,其中公差角的大小和/或等待时间的大小与如下相关:发电机是否在运行,和/或风速多大,特别地,风速越小,公差角的大小和/或等待时间的大小就越大。
因此,不立即且直接地将风力涡轮机的方位角迎风定向,而是当偏差大时或附加地当等待时间经过时,才进行该定向。此外,这种公差角和等待时间与如下相关:发电机是否在运行。如果其在运行,那么以尽可能小的公差角为基础,并且以尽可能小、最好甚至以无等待时间为基础。在该情况下,风力涡轮机基本上处于正常运行中,并且随后也尽可能精确地跟踪风。
但是如果发电机不在运行,那么以较大的公差角为基础能够是足够的,并且此外或附加地能够足够的是:长时间等待,直至执行跟踪。在风速尤其小的情况下,能够等待较长的时间,直至再调节位置。同样的内容能够适用于如下公差角,所述公差角能够确定为更大。尤其当风速小至使得风力涡轮机当前还完全无法投入运行,而风速最多只大至使得其方向完全可以确定时,非常受限制的跟踪可以是足够的。
在风速较大的情况下,应较少地限制跟踪,尤其是因为已经存在足够的风来运行该设备。因此,当在该情况下对运行的阻碍消除时,即例如当云已经结束阴影投射时,该设备能够立即地且借助良好的方位角调整来运行。
优选地,在无风时或风向难于测量时,基于由测量杆或气象站传达的风向进行风力涡轮机的迎风定向,即调节方位角位置。
在风速极其小或甚至在风力涡轮机处于无风的情况下,风向测量几乎不可行或完全不可行。但是尽管如此,提出:为了立即运行而准备好风力涡轮机,尤其当风突然足够强时。因此,也能够有意义的是:即使在无风时,风力涡轮机也迎风定向。迎风定向在无风时当然——根据定义——是不可行的,但是迎着在附近测量到的风定向是可行的,并且有时,风至少在测量杆上还能够足以确定风向,所述测量杆精确地进行测量,但是其中风弱至,使得其被察觉为无风或者至少在相关的风力涡轮机处不可测量或不存在。而当风向仅被如此确定的风增大时,风力涡轮机已经朝正确的方向定向或者至少大致沿正确方向定向。
优选地,该方法的特征在于:当发电机在运行时,选择第一公差角和/或第一等待时间,并且当发电机不在运行时,选择第二公差角和/或第二等待时间,并且可选地,当发电机不在运行且所述从测量杆或气象站获得风速方向时,选择第三公差角和/或第三等待时间。特别地,在此提出:第三公差角大于第二公差角,并且第二公差角大于第一公差角。同样地,尤其优选地提出:第三等待时间大于第二等待时间,并且第二等待时间大于第一等待时间。因此,所提供的条件与可能的运行条件相关性越强,方位角位置的跟踪就越限制地进行。在第一种情况下,即在第一公差角和/或第一等待时间的情况下,风力涡轮机处于运行中。
根据一个优选的实施方式提出:当基于气象预测在准备时间段之内能预期到足够的风以运行风力涡轮机连同发电机时,尤其当预期到强且持久的风使得能够再次产生加热转子叶片所需的能量时,启动加热装置,尤其转子叶片的加热装置。因此,在此尤其期望:风力涡轮机会很快投入运行,启动加热装置、尤其转子叶片的加热装置。换言之,在此,在假设风力涡轮机能够很快运行并且也很快再次产生应用于此的能量的情况下,首先将能量投入到设备的加热中,所述设备尤其是转子叶片。
因此,在此明确地提出:在风力涡轮机实际上无法投入运行之前,运行加热装置。预防性地进行加热,进而也不能够应用直接由风力涡轮机产生的能量。代替于此,该能量能够从其他源取得。对此要注意:使用电池存储器或其他电能存储器。必要时也考虑:对此,当另一风力涡轮机已经获得足够的风来运行时,应用该另一风力涡轮机的能量。但是通常,在风电场中的风力涡轮机都没有足够的风时,即在所涉及的风力涡轮机附近的风力涡轮机都没有足够的风时,产生能量。
另一可行性在于:从供电网络中提取该能量并且必要时为其昂贵地支付。当可预期到大量的风时,该预防性的支付结果仍然是有利的,因为由此,如果随后出现该预期的更强的风进而能够立即产生能量,那么风力涡轮机立即准备启动,而在此没有因为过长持续的启动过程而损失能量。
因此,本发明的另一方面在于:在一时间点使风力涡轮机、尤其发电机准备好启动和/或保持准备启动风力涡轮机、尤其发电机,但是在所述时间点所述发电机尚无法启动。这能够有针对性地以预期到很快启动的方式来进行和/或持续。
最后,使发电机准备好启动也是使风力涡轮机整体准备好启动。因此,使发电机准备好启动也代表使风力涡轮机整体准备好启动。例如,风力涡轮机的吊舱的定向,尤其当这相比在正常运行中大致更被限制时,也是持久可行的。在准备措施、如加热转子叶片尤其能量密集的情况下,考虑:这仅在如下情况下才执行:预期到发电机的启动发生在必须另外一次或另外多次加热叶片之前。在加热转子叶片以防止积冰或融化现有的积冰或冰层时,需注意:该现象不是无条件地发生在整个冬季。更确切地说,对此需要特定的气候条件。因此,属于此的是:积冰尤其在冰点附近或稍微低于冰点的温度下出现。此外,对于这种积冰需要潮湿的空气并且通常也需要风,以便预期到这种积冰。
尽管,相应地,持久地加热转子叶片与高的能量耗费联系在一起,进而是不期望的,但是用于防止积冰的控制装置也能够持久地运行,即使该设备不运行。这在如下情况下是尤其适用的:用于防止积冰的控制装置考虑是否完全能预期到积冰。如果考虑通常也需要风以便出现积冰,通常也可预期的是:当存在积冰推测时,适合于运行风力涡轮机的、即用于接通发电机的环境条件离之不远。
优选地,因此,也提出一种方法,其中即使发电机不在运行,也运行用于防止和/或去除积冰的控制装置。
根据一个有利的设计方案提出:该方法的特征在于:计算或预测启动时间点,在所述启动时间点能预期到,能够启动风力涡轮机、尤其发电机,并且,在启动时间点之前的预设的提前时间将风力涡轮机置于用于启动发电机的启动状态中,并且在启动发电机之前都将风力涡轮机保持在启动状态中。因此首先计算或预测启动时间点。这例如能够基于天气预报来进行,如果启动时间点是再次存在足够的风的时间点。但是这也能够是如下时间:即基于噪声排放禁令而不运行并且在特定时间点取消该噪声排放禁令的时间。这也能够是如下时间点,在所述时间点,由于已知的太阳高度而不再出现或不再在干扰性的地点处出现阴影投射。在那里计算的或预测的启动时间点稍后也能够与实际可行的启动时间点不同。可能的是,与这种计算不同,也首先或至少针对较长的时间完全地取消风力涡轮机的启动。
在任何情况下都计算这种启动时间点,刚好在以天气预报为基础的情况下,也能够涉及这种启动时间点的预测。
于是,针对该预测的或计算的启动时间点提出:风力涡轮机事先准备好启动。对此,预先确定提前时间,所述提前时间根据涡轮机特定地总能够是相同的进而能够形成常量。但是在一个优选的实施方式中,该提前时间也能够与边界条件相关,例如其能够在冬季选择为比夏季更大,以便顺便考虑除冰过程。
因此,于是提出:借助该提前时间,比启动时间点更早地使风力涡轮机准备好启动。这例如能够表示:开始除冰,将风力涡轮机以其方位角位置迎风定向,和/或相应地将转子叶片的方位角相对于风进行调节。此后,于是风力涡轮机准备好启动,并且保持在该状态中,直至其实际上能够被启动。理想地,这在计算的启动时间点进行,但是例如也能够稍后进行。优选地,提前时间能够选择为更大,尤其至少是准备风力涡轮机以启动所需的时间的双倍。在此,考虑如下知识:与假定地节约将风力涡轮机保持在准备好运行的状态中所需的能量相比,重要得多的是确保当边界条件允许启动时,风力涡轮机也是准备好运行的。
此外,根据本发明,提出一种风力涡轮机,其准备用于执行根据上述实施方式之一的至少一个方法。特别地提出:这种风力涡轮机的特征在于:风力涡轮机或与其连接的电的设备网络具有至少一个用于存储能量和输出电能的储能器,其中储能器设计成,使其能够存储足够的能量以加热风力涡轮机的转子叶片,尤其能够存储能将完全结冰的转子叶片融化的能量,和/或能够存储可在预设加热时间段期间以最大加热功率加热转子叶片所需的能量,其中加热时间段优选为至少一小时、尤其为至少3小时。
因此提出:风力涡轮机设有储能器,所述储能器也能够经由风力涡轮机的所连接的电的设备网络来保持,以便在其中提供足以用于加热转子叶片的能量。因此,借助该能量,应通过加热转子叶片来防止积冰,或者应将转子叶片加热至,使得能够融化现有的冰。相应地提出:相应地设计该储能器。但是优选地,该储能器足够大,以便也运行风力涡轮机的其他运行装置,而风力涡轮机本身不运行。与此相关的尤其还有:运行方位角调节装置和/或运行转子叶片的俯仰调节装置,以便使它们以相对于风的迎角定向。当然,用于加热转子叶片的能量份额应显著地大于用于其余应用的能量。相应地,在此提出:储能器的大小针对加热转子叶片所需的能量设计。
优选地,设计成,使得能够在预设的加热时间段期间存储对于以最大加热功率加热转子叶片而言足够的能量。该时间段优选为设计成至少一小时,尤其至少三小时。转子叶片的现有的加热装置的最大加热功率是每个风力涡轮机的已知的预设的数值,进而在预设的持续时间期间能够显著明确地设计储能器。
此外,根据本发明提出一种风电场,所述风电场包括至少两个如上面根据实施方式描述的风力涡轮机。
优选地,该风电场具有一个或多个储能器。风电场的所述一个储能器或所有现有储能器的总和设计成,使得能够在相应预设的时间段期间加热场中的所有风力涡轮机的所有转子叶片,和/或借助场的所有储能器的能量的总和的能量,来对场中的所有风力涡轮机的所有转子叶片进行解冻。
附图说明
下面,根据实施例示例性地参考所附的附图详细阐述本发明。
图1示意地示出风力涡轮机。
图2示意地示出风电场。
图3示出用于说明根据本发明的一个实施方式的实例的加热过程的四个时间图。
具体实施方式
图1示出具有塔102和吊舱104的风力涡轮机100。在吊舱104上设置有转子106,所述转子具有三个转子叶片108和整流罩110。转子106在运行时通过风置于旋转运动,从而驱动吊舱104中的发电机。
图2示出具有示例三个风力涡轮机100的风电场112,所述风力涡轮机能够是相同的或是不同的。因此,三个风力涡轮机100代表风电场112的基本上任意数量的风力涡轮机。风力涡轮机100经由场电网114提供其功率,即尤其所产生的电流。在此,将各个风力涡轮机100的分别产生的电流或功率相加,并且通常设有变压器116,所述变压器将场中的电压升压变换,以便随后在馈电点118处馈入到供电网络120中,所述馈电点通常也称作为PCC。图2仅是风电场112的简化的视图,所述视图例如未示出控制装置,尽管当然存在控制装置。例如场电网114也能够不同地构成,其中例如也在每个风力涡轮机100的输出端处存在变压器,以便仅列举出一个另外的实施例。
图3在最下方的图中示意地示出风速的可能的变化。因此,风速VW在第一个180分钟期间、即三小时期间低于所绘出的启动风速,所述启动风速在此简化地为每秒两米。在此,风速的精确值不是重要的。图3的图表仍然尝试大致示出根据真实的变化的数值。因此,该视图是示意性的,并且所示出的且产生的关联也应理解为示意的关联,并且尤其也能够存在绘图不精确性。
于是,在180分钟时,风速VW增加,使得其超过初始风速VWStart。在240分钟时,即一个小时之后,风速于是达到大致每秒10米的值。在该视图中,设定具有每秒12米的额定速度,并且风速因此在240分钟之后还低于额定风速。因此,该视图示出完全真实的情况,其中风速从极其弱、即弱至使得风力涡轮机完全无法运行的风速,上升到更高的值,但是所述更高的值仍处于额定风速VWN之下。
关于此的图表示出由风力涡轮机的发电机产生的功率PG。在此,选择角标G,以便在关于此的图表中说明与加热功率PH的区别。
因此,发电机不能在前三个小时产生功率,因为风过弱。随后在三个小时之后,风速足够强,使得能够启动发电机,这在之前是不可行的。发电机随后因此被启动,并且根据风速VW产生相应的功率。该图表示例地示出以MW为单位的所产生的功率,并且在此以具有2MW额定功率PN的风力涡轮机为基础,这如今是中等的或甚至尺寸更小的风力涡轮机。因为风速VW未达到其额定风速VWN,所以由发电机产生的功率PG也没有达到其2MW的额定功率PN
在两个下方的图表中,也已经可见的是:在风速VW超过每秒2米的启动风速VWStart的瞬间,也立即启动发电机并且能够产生功率PG
该功率PG首先是小的,因为风速也还是极其小的。在此,功率PG的线性上升是理想的。该曲线变化也能够展示为不同的,但是当风速VW如所示出的那样表现时,还是会类似地变化。
从下方起第三个图表示出加热功率PH的示例性的变化,所述加热功率同样以MW为单位说明,其中将其大小如对发电机功率PG所示的那样进行选择。加热功率PH的该图表示出加热功率PH在30分钟时从零上升到0.2MW,即200kW。该200kW对于示例性的实例是加热功率PHN的额定值。该图表基于如下考虑:风力涡轮机在所绘出的30分钟时确定:可将转子叶片除冰,因为已经识别到积冰。于是,控制装置因此执行除冰,其中加热转子叶片,这在假定的实例中需要200kW的加热功率。
因此,尽管风力涡轮机完全没有运行并且由于风速小也完全无法投入运行,仍然执行转子叶片的这种加热。因此,发电机没有投入运行,但是也不用于提供加热功率。
该视图现在基于:在一个半小时期间、即从30至120分钟期间需要该加热功率。随后,在120分钟时,成功结束除冰,并且切断转子叶片的加热装置,使得加热功率PH具有数值零。现在,风速还总是为如下值,在所述值中不能够启动发电机。
最上方的图表应示出风力涡轮机的能量平衡,但是在此简化地仅考虑由发电机产生的功率PG和由加热装置消耗的加热功率PH。其基于:在30分钟时作为启动值,能量平衡为零。能量的该变化用E表示。
因此,在30分钟时,开始加热过程,并且在保持一个半小时。相应地,消耗300kWh。因此,在120分钟时能量平衡是为该-300kWh的负值。该值保持另一小时,即直至180分钟,因为在该时间中既不消耗加热功率PH,也不产生发电机功率PG
现在,在180分钟时,能够启动发电机,因为风速刚好超过启动风速VWStart。转子叶片被除冰,并且此外,风力涡轮机另外也根据本发明是准备启动的,进而能够立即根据现有的风速产生功率。这在更上面已经描述。
随后,自180分钟起,能量E或能量平衡上升。在大致超过40分钟之后,发电机于是产生与通过加热转子叶片消耗的一样多的能量。在此,功率还进一步上升,并且能量作为功率关于时间的积分相应地还大致更强地上升。在270分钟时,即在发电机启动之后的一个半小时,能量在那时大致为900kWh。
要注意的是:现在,在风速已经高得足以运行风力涡轮机之后的一个半小时,能量平衡存在显著为正的能量平衡。一个半小时也是加热转子叶片的时间,即30至120分钟,使得因此在该视图中需要一个半小时来对叶片除冰,进而使风力涡轮机准备好启动。如果还没有进行转子叶片的加热进而除冰,那么风力涡轮机因此在180分钟时必须首先启动。因为所示出的加热过程已经以额定功率、即加热装置的额定功率PHN加热,在180分钟时开始的除冰也不会更快。换言之,于是,风力涡轮机最早在270分钟时准备好启动。因此,所述风力涡轮机最早在270分钟时能够产生功率,并且最早在那时才能贡献于正的能量平衡。
但是实际上,所述风力涡轮机首先需要加热功率,进而首先本身已经消耗能量。为了概览,该变型形式未被绘出,但是应当直接可见的是:在180分钟时才启动加热的情况下,能量直至270分钟会下降到-300kWh。在该实例中,所提出的解决方案因此产生1.2MWh的能量节约。
当能够从储能器中提取加热所需的能量时,图3的该示意性示出的过程才是尤其有效的,风力涡轮机首先自己用电能对所述储能器充电。因此,在该情况下,对于加热过程不必从网络中购买昂贵的能量。此外,也不是一定有帮助的是:在风速弱的情况下,即在该情况下总归将少的风功率馈入网络中时,还从网络中获取能量以进行加热。尽管如此,这当然是一个选项,在不存在储能器或者储能器没有被填充的情况下。

Claims (14)

1.一种用于运行风力涡轮机(100)的方法,所述风力涡轮机包括气动转子(106)、发电机以及运行装置,所述气动转子具有大致水平的转动轴线,其中
-所述风力涡轮机(100)设置为用于将电能馈入到供电网络(120)中,并且
-在所述风力涡轮机(100)不能完全地投入运行期间,尤其所述发电机不能启动期间,将所述风力涡轮机保持在用于启动所述发电机的启动状态中。
2.根据权利要求1所述的方法,
其特征在于,
所述发电机不能启动,是因为:
-不存在足够的风,和/或
-不能够或不应当馈电到所述供电网络(120)中,和/或
-当地规定:暂时禁止启动发电机,尤其用于避免干扰性的阴影投射或干扰性的噪声产生。
3.根据权利要求1或2所述的方法,
其特征在于,
借助来自至少一个储能器中的能量,将所述风力涡轮机(100)保持在用于启动所述发电机的启动状态下。
4.根据上述权利要求中任一项所述的方法,
其特征在于,
将所述风力涡轮机(100)保持在所述启动状态中包含下述动作中的至少一个动作:
-加热所述风力涡轮机(100)、尤其加热所述转子(106)的转子叶片(108),以避免积冰或融化冰,和
-使所述风力涡轮机(100)迎风定向。
5.根据上述权利要求中任一项所述的方法,
其特征在于,
一旦所述风力涡轮机的方位角定向与最佳的迎风定向偏差超过一定公差角,和/或偏差长于预设的等待时间,就为了迎风定向而调节所述风力涡轮机(100)的方位角,其中所述公差角的大小和/或所述等待时间的大小与如下相关:
-所述发电机是否在运行,和/或
-风速多大,其中特别地,风速越小,所述公差角的大小和/或所述等待时间的大小就越大。
6.根据上述权利要求中任一项所述的方法,
其特征在于,
在无风时或风向难于测量时,基于由测量杆或气象站传输的风向进行风能的迎风定向,即调节方位角位置。
7.根据权利要求5或6所述的方法,
其特征在于,
-当所述发电机在运行时,选择第一公差角和/或第一等待时间,和
-当所述发电机不在运行时,选择第二公差角和/或第二等待时间,并且可选地,
-当所述发电机不在运行且从测量杆或气象站获得风速方向时,选择第三公差角和/或第三等待时间。
8.根据上述权利要求中任一项所述的方法,
其特征在于,
当基于气象预测在准备时间段之内能预期到足够的风用于运行所述风力涡轮机(100)连同所述发电机时,尤其当预期到强且持久的风使得能够再次产生加热所述转子叶片(108)所需的能量时,启动加热装置,尤其所述转子叶片(108)的加热装置。
9.根据上述权利要求中任一项所述的方法,
其特征在于,
即使所述发电机不在运行,也运行用于防止和/或去除积冰的控制装置。
10.根据上述权利要求中任一项所述的方法,
其特征在于,
-计算或预测启动时间点,在所述启动时间点能预期到:能够启动所述风力涡轮机(100)、尤其所述发电机,以及
-在所述启动时间点之前的、预设的提前时间,将所述风力涡轮机(100)置于用于启动所述发电机的启动状态中,并且将所述风力涡轮机保持在所述启动状态中,直至启动所述发电机。
11.一种风力涡轮机(100),其准备用于执行根据上述权利要求中任一项所述的方法。
12.根据权利要求11所述的风力涡轮机(100),
其特征在于,
所述风力涡轮机(100)或与其连接的电的设备网络具有至少一个用于存储能量和输出电能的储能器,其中所述储能器设计成,使其能够存储足够的能量以加热所述风力涡轮机(100)的所述转子叶片(108),尤其能够存储能借以将完全结冰的转子叶片(108)融化的能量,和/或能够存储能在预设的加热时间段期间以最大加热功率加热所述转子叶片(108)所需的能量,其中所述加热时间段优选为至少一小时、尤其至少3小时。
13.一种风电场(112),所述风电场包括至少两个根据权利要求11或12所述的风力涡轮机(100)。
14.根据权利要求13所述的风电场(112),
其特征在于,
设有至少一个储能器,所述储能器设计成,使得在所述风电场(112)中整体上能够存储足够的能量,以加热所述风力涡轮机(100)的所述转子叶片(108),尤其能够存储能借以将场中的所有风力涡轮机(100)的完全结冰的转子叶片(108)融化的能量,和/或能够存储能在预设的加热时间段期间以最大加热功率加热所述风电场(112)的所有风力涡轮机(100)的所述转子叶片(108)所需的能量,其中所述加热时间段优选为至少一小时、尤其至少三个小时。
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102016124135A1 (de) * 2016-12-13 2018-06-14 Wobben Properties Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben von Windenergieanlagen
DE102017106338A1 (de) 2017-03-23 2018-09-27 Wobben Properties Gmbh Verfahren zum Starten eines Energieerzeugungsnetzes
EP4102058A1 (en) * 2021-06-08 2022-12-14 General Electric Renovables España S.L. A method for operating a wind turbine and a wind turbine
EP4191059A1 (en) * 2021-12-01 2023-06-07 Wobben Properties GmbH Method for controlling heating of rotor blades of a wind turbine

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060002791A1 (en) * 2004-06-30 2006-01-05 Moroz Emilian M Methods and apparatus for reducing peak wind turbine loads
US20070108769A1 (en) * 2003-05-05 2007-05-17 Aloys Wobben Operating method for a wind park
EP1909371A2 (en) * 2006-10-04 2008-04-09 General Electric Company Method, apparatus and computer program product for wind turbine start-up and operation without grid power
EP2056210A2 (en) * 2007-10-30 2009-05-06 General Electric Company Method of controlling a wind energy system and wind speed sensor free wind energy system
US20100253079A1 (en) * 2007-11-12 2010-10-07 Repower Systems Ag Wind energy installation with a heating device
US20120261917A1 (en) * 2011-04-15 2012-10-18 Per Egedal Black Start of Wind Turbine Devices
JP2012229692A (ja) * 2011-04-13 2012-11-22 Thk Co Ltd 風車方位制御装置、風力発電装置及び風車方位制御方法
JP2013011200A (ja) * 2011-06-28 2013-01-17 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 運転監視システム、運転監視方法、及びプログラム
CN103080538A (zh) * 2010-04-19 2013-05-01 乌本产权有限公司 用于运行风能设备的方法
US20130154262A1 (en) * 2011-12-19 2013-06-20 Anshuman Tripathi Quick start-up of wind turbine generators
KR20140141659A (ko) * 2012-03-16 2014-12-10 보벤 프로퍼티즈 게엠베하 이용 가능한 전력 공급망 지원없이 풍력 발전 설비를 제어하기 위한 방법

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DK175912B1 (da) * 2002-12-20 2005-06-20 Lm Glasfiber As Fremgangsmåde til drift af en vindmölle
US20060275121A1 (en) * 2003-04-17 2006-12-07 Merswolka Paul H/F And Meyer Charles F Wind turbine with friction drive power take off on outer rim
US6890152B1 (en) * 2003-10-03 2005-05-10 General Electric Company Deicing device for wind turbine blades
US20100054941A1 (en) * 2008-08-27 2010-03-04 Till Hoffmann Wind tracking system of a wind turbine
CN102439296B (zh) * 2009-06-26 2014-05-28 三菱重工业株式会社 风力发电装置及其控制方法
WO2011009459A2 (en) * 2009-07-23 2011-01-27 Liwas Aps Detection of ice on airfoils
DE102009026372A1 (de) * 2009-08-14 2011-02-17 Ssb Wind Systems Gmbh & Co. Kg Verfahren zum Steuern einer Windkraftanlage
US8328514B2 (en) * 2009-09-11 2012-12-11 General Electric Company System and methods for determining a monitor set point limit for a wind turbine
US20130028738A1 (en) * 2010-01-14 2013-01-31 Saab Ab Multifunctional de-icing/anti-icing system of a wind turbine
DE102010005286B4 (de) * 2010-01-21 2012-05-24 Repower Systems Ag Windenergieanlage mit Zusatzverbraucher, insbesondere Blattheizungsvorrichtung, und Betriebsverfahren hierzu
JP5031092B2 (ja) * 2010-02-10 2012-09-19 三菱重工業株式会社 風力発電装置および風力発電装置の制御方法
GB2481789A (en) * 2010-06-30 2012-01-11 Vestas Wind Sys As Reducing yaw error in wind turbines
EP2481924B1 (en) * 2011-02-01 2016-12-14 ALSTOM Renewable Technologies Device and method for visual analysis of a wind turbine blade
EP2737205B1 (en) * 2011-07-04 2016-10-19 Vestas Wind Systems A/S A method of yawing a rotor of a wind turbine
US8317471B2 (en) * 2011-11-29 2012-11-27 General Electric Company Method for preventing rotor overspeed of a wind turbine
DE102012205255B4 (de) 2012-03-30 2016-11-10 Ae Rotor Holding B.V. Notenergieversorgung für eine Windturbine
EP2749766B1 (en) * 2012-12-27 2017-02-22 Siemens Aktiengesellschaft Method of detecting a degree of yaw error of a wind turbine
EP2778404A1 (en) * 2013-03-14 2014-09-17 Siemens Aktiengesellschaft Method to de-ice wind turbines of a wind park
ES2538739B1 (es) * 2013-12-23 2016-04-14 Acciona Windpower, S.A. Método de control de aerogenerador
JP6247957B2 (ja) * 2014-02-26 2017-12-13 三菱重工業株式会社 風力発電装置のヨー制御システム及びヨー制御方法
US9745958B2 (en) * 2014-06-30 2017-08-29 General Electric Company Method and system for managing loads on a wind turbine

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070108769A1 (en) * 2003-05-05 2007-05-17 Aloys Wobben Operating method for a wind park
US20060002791A1 (en) * 2004-06-30 2006-01-05 Moroz Emilian M Methods and apparatus for reducing peak wind turbine loads
EP1909371A2 (en) * 2006-10-04 2008-04-09 General Electric Company Method, apparatus and computer program product for wind turbine start-up and operation without grid power
EP2056210A2 (en) * 2007-10-30 2009-05-06 General Electric Company Method of controlling a wind energy system and wind speed sensor free wind energy system
US20100253079A1 (en) * 2007-11-12 2010-10-07 Repower Systems Ag Wind energy installation with a heating device
CN103080538A (zh) * 2010-04-19 2013-05-01 乌本产权有限公司 用于运行风能设备的方法
JP2012229692A (ja) * 2011-04-13 2012-11-22 Thk Co Ltd 風車方位制御装置、風力発電装置及び風車方位制御方法
US20120261917A1 (en) * 2011-04-15 2012-10-18 Per Egedal Black Start of Wind Turbine Devices
JP2013011200A (ja) * 2011-06-28 2013-01-17 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 運転監視システム、運転監視方法、及びプログラム
US20130154262A1 (en) * 2011-12-19 2013-06-20 Anshuman Tripathi Quick start-up of wind turbine generators
KR20140141659A (ko) * 2012-03-16 2014-12-10 보벤 프로퍼티즈 게엠베하 이용 가능한 전력 공급망 지원없이 풍력 발전 설비를 제어하기 위한 방법

Also Published As

Publication number Publication date
CN107407257B (zh) 2020-03-17
UY36572A (es) 2016-09-30
KR102064572B1 (ko) 2020-01-10
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US20180066629A1 (en) 2018-03-08
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WO2016139082A1 (de) 2016-09-09
EP3265673A1 (de) 2018-01-10
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