CN107429665B - 用于运行风能设施的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于运行风能设施的方法，其中当盛行的风速(VW)超过预设的第一极限值(VWG1)时，降低风能设施的功率(P)和转速(n)，转速(n)和功率(P)随风速(VW)的继续升高而继续降低，直至转速(n)达到预设的最小转速(nmin)和/或功率(P)达到预设的最小功率(Pmin)，风能设施在风速(VW)仍继续升高时保持最小转速(nmin)或最小功率(Pmin)。

Description

用于运行风能设施的方法
技术领域
本发明涉及一种用于运行风能设施的方法和一种用于运行风电场的方法。此外，本发明涉及一种风能设施以及一种风电场。尤其，本发明在此原则上涉及具有水平轴线的风能设施类型，即如下风能设施类型，在所述风能设施类型中，转子围绕基本上水平设置的转动轴线转动，所述转动轴线优选为了运行而顺风转向。转动轴线能够相对于水平线具有轻微的倾斜，但是基本上水平地设置，使得一个或多个围绕其转动的转子叶片展开转子叶片平面，所述转子叶片平面基本上横向于风。
背景技术
这种风能设施是普遍已知的，所述风能设施从风中获取能量并且将其转换成电能，这通常简化地也称作为产生电能。当风速高到使得其能够危害风能设施时，那么这尤其能够是成问题的。长时间已来，风能设施在非常高的、使风能设施负荷的风速下关断。在任何情况下，在额定功率下的突然关断证实为是不利的。但是，不利的不仅是不再能够产生能量，而且还有再次接通通常在风速明显降低时才能够进行。因此，对于产生的电功率，根据在高的、危害性负荷的风速的范围中的风速得出滞后函数。
，根据欧洲专利0 847 496 B1提出作为补救措施的教导。在那里描述：在达到迄今为止关断的风速时，继续运行风能设施，其中随风速升高而降低转速和功率。因此，尽管在这种高的风速下实现对风能设施的保护，但是即使借助减小的功能也能够继续运行。
所述解决方案基本上得到证实。但是，从那以后，风能设施变大。尤其，风能设施现在通常具有更高的轴高度和更大的转子叶片。因此，得出仍更大的作用面，所述作用面在高的风速下也必须承受负荷。此外，通常在高度更高的情况下需应对更高的风速。
此外，可能未来需考虑应对更多狂风进而通常伴随而来的更多阵风。
发明内容
因此，本发明的目的是，解决上述问题。尤其，应继续开发如下解决方案，所述解决方案考虑到应对高的风速，尽可能提出改进并且在此尽可能也考虑相关的风能设施，至少在其大小和/或轴高度方面来考虑。至少应提出相对于迄今已知的解决方案替选的解决方案。
因此，根据本发明提出一种用于运行风能设施的方法。所述方法包括如下步骤：
-当盛行的风速超过预设的第一极限值时，降低风能设施的转速和功率，
-在风速继续升高时，继续降低转速和功率，直至转速达到预设的最小转速和/或功率达到预设的最小功率，和
-风能设施在风速还继续升高时保持最小转速或最小功率。
因此，从预设的第一极限值起降低风能设施的转速和功率，即从所述值开始随风速继续升高而降低。因此，提出风速相关的转速和功率降低。转速或功率，但是尤其转速和功率在此不降低至零，而是仅降低至最小值。这对于转速而言是最小转速，并且对于功率而言是最小功率。于是，在风速还继续升高时应当保持所述最小转速或最小功率。在此，精确地保持所述值不是关键的，而是控制该设施，使得转速或功率在风速继续升高时刚好不再继续下降，尤其不下降至零。
所述建议首先基于如下知识：始终显得有意义的是：当超过危害风能设施的风速时，降低风能设施的转速和功率，以便由此降低或限制设施负荷。但是，也已知：在风速还仍高时在没有损坏设施的情况下能够执行以低转速或功率继续运行风能设施。更确切地说，已经证实：当设施还稍微转动时，这甚至能够是有帮助的。
首先所述解决方案基于具有可调整的转子叶片的风能设施。所述转子叶片从与所述第一极限值相比明显更小的额定风速起随着风变强而总是继续随风转动。在此，不仅转子叶片与风的作用面降低，而且力方向改变——简单地说——从横向于转子表面的方向改变至平行于叶片表面的方向。转子叶片的调整已经实现大的减荷。在朝所述低的功率或转速继续调整时，调节到顺浆位置附近已经实现负荷的强烈降低进而负荷在此已经是非常小的。
此外，现在有利的是：将设施保持在运行中，也包括方位角调整，即保持风能设施相对于风的取向。由此，尤其也能够确保：风还来自前方，进而来自现在负荷最弱的方向。如果风转向，而风能设施没有跟随，这能够引起：风突然找到至少一个转子叶片的更强的作用面，并且此外叶片也从更不利的方向迎流。为了再次采用在上文中提到的简化，风现在仍能够再次横向于叶片表面对至少一个转子叶片迎流。
现在，根据本发明中的一个发现是：风能设施在非常低的水平上继续运行是对描述的所述问题的最简单且最有效的答案。因此，换言之，设施完全正常地继续运行，这在任何情况下都涉及风能设施的方位角取向。当然，转速或功率是非常小的并且叶片在很大程度上背风(aus dem Wind)转动。
换言之，也已知：不恰当的假设是，风能设施通过关断而受到其最好的保护。事实上，在关断时风能设施基本上不可控地听任于风的自然力量。提出的本发明不同于此。
此外，也不可轻视的是：尤其轴承在其过长时间不运行时能够变差。暂时静止的风能设施可能不引起轴承的损坏，但是当其更长时间静止时，在此还是能够出现问题。尤其地，支承转子的一个、通常两个轴承必须满足非常高的负荷和要求。在此，能够有危险的是：所述风能设施会长时间地停止。当然，这种轴承也能够通过不利的风条件和在强风时不利的运行受到损坏。但是，提出的解决方案在风速非常高的情况下以用小的功率和转速来运行为前提条件。而且在上文中描述的通过将转子叶片几乎顺风调整得到的明显的卸荷也引起所述转子轴承的卸荷。作用于一个或多个转子轴承的负荷因此在根据本发明的解决方案中明显降低，但是其中确保继续转动。
因此，优选地也提出：风能设施随着风速仍继续升高对于任意仍这样高的风速保持最小转速或最小功率，并且不关断。借此，刚好实现，刚好在风速非常高时，包括狂风和飓风情况，设施能够保持在低负荷的情形中。
根据一个实施方式，该方法如此工作，使得在达到预设的最小转速时或在达到预设的最小功率时，转子叶片的叶片角度调节成，使得从风中获取的功率保持恒定。这首先允许：对转速和/或功率进行监控并且用作为输入变量。能够监控转速或者功率。当相应地调控设施时，二者能够共同地达到相应的极限值，即最小转速或最小功率。在该情况下，能够同时考虑两个变量。优选地，仅考虑二者之一，以便避免可能的冲突。
如果达到所述值，那么设施继续运行，使得通过叶片调整将从风中获取的功率保持恒定。因此，当例如在作为优选的变型形式提出的他励同步机的情况下励磁保持恒定时，上述方案例如能够在转矩或反作用力矩恒定预设的情况下进行。在所述和类似的情况下，因此，在狂风时能够对风能设施进行提出的调节，使得监控功率并且与此相关地调整叶片角度。因此，不再需要风测量，所述风测量尤其在这样高的风速下会是困难的，所述风速通常伴随着强的阵风。
在将功率调控到恒定值时，在此不非常重要的是，精确地并且刚好维持所述恒定值，而是相反，所述恒定值基本上和/或平均是恒定的。由此，即风能设施保持在期望低的数值上并且同时能够产生功率。产生的功率能够并且应该是小的，但是优选使得确保风能设施的运行。因此，应至少产生如下量的功率，所述功率足以对能设施的运行装置供电，使得风能设施能够运行。尤其，用于调节方位角取向的调节装置的运行在此是重要的。
优选地，所述功率、即最小功率是对一个风能设施的运行装置供电所需要的功率的至少两倍大，使得借助由此产生的功率能够运行同样大小的另一风能设施。
上述最后的替选方案尤其涉及运行风电场中的多个风能设施。在此，例如能够存在不同配置的风能设施，或者能够确保一定的容错率。因此，存在一定的功率缓存，所述功率缓存虽然能够用于运行另外的、即例如相邻风能设施，但是所述功率缓存也能够用于原本的风能设施，在所述风能设施中例如其一部分能够在电储能器中暂存和提供。
本发明的另一个实施方式提出，预设的第一极限值与盛行的风的阵风性和/或阵风频率相关，和/或在盛行的风速达到预设的第一极限值之前，在风的阵风性或阵风频率高的情况下降低转速和功率。
因此提出，将盛行的风的阵风性和此外或替选地阵风频率包含到方法中。阵风的一个可行的定义是：在几秒钟之内、例如在最大20秒和最小3秒之内持续超过所测量的1分钟风速平均值至少3m/s。相应地，由于所述定义，能够确定阵风进而也可行的是：对阵风计数进而确定其频率，即每时间区间的出现。
尤其地提出，当存在高的阵风频率时，降低盛行的风速的第一极限值。作为盛行的风速在此也能够如也对于本发明的全部其他的实施方式那样使用测量的1分钟风速平均值。替选地或附加地，在盛行的风速达到预设的第一极限值之前，在风的阵风性或阵风频率高时能够降低转速和功率。基于此，能够以两种方式和方法实现：在阵风性强或者阵风频率大的情况下，即在风速较小时降低转速或功率。
所述考虑的背景是：由于阵风，风速在几秒之内能够突然升高到如下数值，所述数值能够引起设施的不期望高的负荷，因为不能够足够快地针对此来调节设施。例如通过阵风或通常通过略微更高的风速造成的不期望高的负荷不表示：风能设施立即受到不可修复的损坏，或者甚至转子叶片折断。更确切地说，当不期望高的负荷过于频繁地、过长时间地和/或过强地出现时，首先通常损耗升高，或者更快地出现疲劳现象，并且换言之，能够缩短使用寿命。因此，在阵风频率大的情况下，在没有更大程度地降低转速和/或功率的这样措施的情况下，风速会非常频繁地产生影响，所述风速至少暂时地造成设施的不期望高的负荷。通过相应的频率，这能够长期地引起设施的或其各个部件的使用寿命的缩短。
类似内容适用于如下情况：出现的阵风是非常强的，即所述阵风超出测量的1分钟风速平均值明显大于5m/s。那么，虽然尽可能不存在强的阵风频率，但是对此存在尤其强的阵风。因此，暂时的过度负荷、即高于期望数值的负荷虽然不是非常频繁的，但是对此越来越强。结果是，由此也能够长期地造成风能设施的使用寿命的缩短。就此而言，在此平均阵风超出测量的1分钟风速平均值的数值能够考虑作为阵风性的大小或强度的基础。如果将5m/s的最小值作为归一化的基础，即置于一，那么在以10m/s平均超过阵风的风速时，为了直观地举例，得到与在5m/s的超出值的情况下两倍大的阵风性，其中风速超出其1分钟风速平均值的大小为该5m/s的最小值。
当然，也能够考虑两个数值，即阵风的频率和阵风性，即平均阵风的强度。因此，如果存在高的阵风频率和高的阵风性，那么在风速仍较小的情况下应降低转速和/或功率。
此外，能够对于全部实施方式适用的是：风速的第一极限值为风速的如下数值，迄今为止在所述数值处已经关断，即就已经提到到的文献EP 0 847 496B1而言在所述数值处已经关断。尤其地，所述第一极限值在此置于如下数值，在所述数值处，在额定运行中会出现不期望高的负荷。优选地，风速的第一极限值大致为23至28m/s，尤其大约为25m/s。
优选地，运行风能设施，使得转速和/或功率在风速继续升高时、即从第一极限值起持续地随着风速继续升高而降低，直至风速已经达到第二极限值。所述第二极限值优选地明显大于第一极限值，例如大于第一极限值至少8m/s或优选15m/s。在该范围中，即在25m/s的范围中，4m/s大致对应于就蒲福风级而言的风力。因此，第二极限值于是大于第一极限值至少一个或优选至少两个风力。
优选地，最小转速最大为额定转速的20％，尤其最大为10％。优选地，所述最小转速为额定转速的至少5％，尤其至少10％。最小转速因此明显小于额定转速，但是却明显大于处于静止的设施。
优选地，最小功率是额定功率的最大20％，优选是风能设施的额定功率的最大10％。此外提出：最小功率能够下降到0％，或为额定功率的至少2％，尤其至少5％。借此，最小功率与额定功率相比具有明显更小的数值，并且同时仍足够大以便运行风能设施的运行装置。
此外，还已知的是：狂风不仅为对风能设施的机械负荷，而且在这种情形下电网失效的可能性也更高。现有的电网因此不仅需要用于馈入电能，而且当风能设施不产生自身的电流时，也用于从所述电网中获取电能以供给风能设施的运行装置。本发明或其一些实施方式也解决所述问题，即使在狂风时电网失效的情况下仍能够对风能设施的运行装置供应电流。尤其地，因此在狂风时电流失效的情况下也能够运行方位角控制装置包括相应的驱动器，并且使风能设施顺风(inden Wind)转动。由此，能够使负荷最小化。
优选地，最小转速为大约4U/min直至8U/min、尤其为6U/min的数值，风能设施也在第二极限风速之上以所述最小转速运行。这种转速尤其在无传动装置的风能设施中能够足以避免设施的变坏，即足以避免通过不必要的停机时间造成的特别的损坏。
优选地，对此能够足够的是：不产生功率，并且设施仅以小的转速运行。有利的是，仅产生如下量的功率，使得能够运行设施，即使得能够供给运行装置。
运行装置的运行能够涉及方位角调节装置的运行，浆距调节，即转子叶片的调整，和还有控制装置的供电。必要时，这也能够涉及除冰，即因此产生足够的功率，以便尤其运行加热装置以对转子叶片除冰。
根据本发明，也提出一种用于运行多个风能设施的方法。在此，分别运行尤其一个场的多个风能设施，如从用于运行风能设施的上述实施方式中的至少一个中得出的那样。
优选地，在此，风能设施中的至少两个彼此耦联，使得一个风能设施将功率传递到另一个风能设施上，另一个风能设施借助所述功率运行其运行装置。
借此，尤其在狂风情况下能够实现：降低风能设施的转速和功率，直至最小转速或最小功率，并且对于在此风能设施暂时不产生足够的自身功率以运行其运行装置的情况，所述风能设施能够通过另一个风能设施供应所述必需的功率。
优选地，一个风能设施能够为另一风能设施在大于风速的第一极限值的运行中提供如此多的功率，使得所述另一风能设施能够对其运行装置供电。这在大于风速的第二极限值的运行中、即在以最小转速或最小功率的运行中也尤其是有利的。尤其地，能够传递如此多的功率，使得所述另一风能设施能够进行方位角调整。尤其通过方位角调整确保：风能设施能够转向风中，并且在转子叶片完全或几乎转动到顺浆位置中的情况下，由此能够将负荷保持最小。于是，这也对于如下风能设施是可行的，所述风能设施——处于一些原因始终——本身不能够为其自身的方位角调节提供足够的功率。如果另一设施、尤其相邻的和/或设置在相同的风电场中的设施能够提供附加的功率，那么所述方位角调节始终仍是可行的。
优选地，对此将多个风能设施设置在风电场中，并且经由中央的场控制装置来控制，以便协调产生过剩功率的设施和产生不足功率的设施之间的功率分配。
此外，根据本发明，提出一种风能设施，所述风能设施至少根据上述实施方式中的一个运行，所述实施方式描述各个风能设施的运行。优选地，这种风能设施是无传动装置的，使得空气动力学的转子直接驱动发电机的电动转子，所述转子也称作为电枢。
优选地，发电机是同步发电机并且尤其优选是具有他励装置的同步发电机，即如下同步发电机，在所述同步发电机的电枢上控制直流，并且产生磁场，并且磁场的强度能够经由直流的大小来控制。于是此外，也能够控制或调节转矩。尤其这种风能设施有利地运行成，使得所述风能设施在包括狂风、强狂风或还有飓风的风速非常高的情况下以小的转速和功率继续运行。在相应低的功率和转速的情况下，相应也存在小的转矩，进而设施能够以小的机械负荷运行。在此，继续运行所述设施，使得尤其这种无传动装置的设计的精确控制的轴承至少稍微能够保持运动。尤其在无传动装置的风能设施中，通常同样的一个或多个轴承同样引导空气动力学的转子和电动的转子(电枢)。对于引导电动的转子而言，在此需要特定的精度，以便因此维持电动的转子(电枢)和发电机的定子之间的相应的气隙。
此外根据本发明提出一种风电场，所述风电场具有各个风能设施，所述风能设施如上文根据至少一个实施方式描述的那样运行，并且，但是优选地，在此提出在这种场的风能设施中的至少两个之间进行相互作用。由此，也能够尤其可靠地并且偶尔冗余地实现风能设施的运行，尤其风电场的每个风能设施在最优的方位角调整中的定向。
附图说明
下面示例性地根据附图阐述本发明。
图1示意性地示出风能设施。
图2示意性地示出风电场。
图3示意性地示出功率和转速与风速的相关性的图。
图4说明关于时间示出具有阵风的风速变化曲线的示意图。
具体实施方式
图1示出具有塔102和吊舱104的风能设施1。在吊舱104上设置有具有三个转子叶片108和整流罩110的转子106。转子106在运行中通过风置于转动运动进而驱动吊舱104中的发电机。
图2示出具有示例性三个风能设施100的风电场112，所述风能设施能够是相同的或不同的。三个风能设施100因此基本上代表风电场112的任意数量的风能设施。风能设施100提供其功率，即尤其经由电场电网114提供所产生的电流。在此，各个风能设施100的分别产生的电流或功率相加并且通常设有变压器116，所述变压器对电厂中的电压进行升压变换，以便随后在馈入点118处馈入到供电网120中，所述馈入点通常也称作为PCC。图2仅是风电场112的简化图，所述简化图例如没有示出控制装置，尽管当然存在控制装置。电厂电网114例如也能够以其他方式构成，为了仅提出另外的实施例，在所述电厂电网中例如也在每个风能设施100的输出端处存在变压器。
图3示出转速n和功率P关于风速VW的变化曲线。据此，转速n从开始风速VW0起升高。所述转速升高直至额定风速VWN。功率P在接通风速VPzu下始于小的数值。在所述风速VPzu下，例如接通发电机的转子的励磁，使得现在首次、即在所述低的速度下产生功率。功率P随后继续升高至额定风度VWN。VPzu至VWN的所述范围也称作为部分负荷范围。功率P并且还有转速n的变化曲线在此简化地线性示出，虽然通常是严格单调上升的，但是不是线性的、而是实际上以曲线变化上升。
现在在额定风速VWN下，两个数值达到其额定值，即转速n达到其额定转速nN并且功率P达到其额定功率PN。此外，二者通常是风能设施的系统特征，针对所述系统特征设计所述风能设施，尤其针对所述系统特征设计发电机。这尤其在无传动装置的风能设施中适用，在所述风能设施中，空气动力学的转子的转速n与发电机的电动的转子或电枢的转速n相等。
随着风速继续升高，功率P和转速n保持在其额定值。尤其对此改变转子叶片相对于风的迎角。因此，转子叶片随着风增大而背风转动，即朝向顺浆位置的方向。这直至第一极限速度VWG1这样执行。所述第一极限值VWG1尤其处于根据蒲福风级(Beaufortskala)的风力9时或其结束时进而处于从狂风至更强狂风的过渡。
于是，在所述第一极限风速下，不仅转速n、而且功率P降低至第二极限风速VWG2。于是，所述转速和功率在那里达到其最小值，即最小功率Pmin或最小转速nmin。
功率P和转速n从第一极限速度VWG1至第二极限速度VWG2的降低在图3中大致线性地示出。线性的降低是优选的实施方式，但是降低也能够对于功率P和/或转速n以不同方式进行，即例如通过抛物线或组合的抛物线或正弦函数，即例如为了仅列举另一个有利的示例，正弦函数的移动到正区域中的90°至270°的部段。
第一极限风速VWG1和第二极限风速VWG2在此同义地用于盛行的风速的第一极限值或盛行的风速的第二极限值。在第二极限风速下，功率P和转速n于是达到其最小值Pmin或nmin，所述功率和转速在风速VW仍继续升高时保持在所述最小值上。象征性地，那里示出符号∞，以便说明：也在基本上任意更高的风速下保持这两个最小值。当然，风速不达到“数值”∞进而这仅用于说明。
在图3的示意图中，不仅功率P、而且转速n分别以其额定值归一化。根据视图，最小转速nmin为额定转速nN的大约25％，并且最小功率Pmin大约为额定功率P的0％，即在该实施方式中降低到零或降低到几乎为零，其中也考虑更高的数值。这仅是说明性的数值并且额定转速的25％是相当高的数值，所述数值优选应当是更小的。但是，符合实际的是：最小功率Pmin相对于其额定功率Pn与最小转速nmin相对于其额定转速nN相比更强烈地降低，因为否则在非常高的风速的所述范围中，即大于第二极限速度始终还存在最大的转矩。但是，优选地，也降低转矩，使得随着转矩的降低，功率相应地还更强烈地降低。原因在于功率P、转速n和转矩m根据公式P＝n×m的关联关系。
图4极其示意地说明风速VW关于时间t的变化曲线。更强烈变化的曲线应当示出实际风速，即瞬时风速或即时风速Vwi，反之非常均匀的曲线示出1分钟平均值Vw1。示意性的实例描述大致13分钟并且瞬时风速Vwi在示出的时间段中具有三次阵风B1至B3。因此，在此存在每13分钟三次阵风的阵风频率，即大约每四分钟一次阵风。这是阵风的相对比较小的频率。
阵风的概略绘出的大小超出1分钟平均值Vw1大致7m/s至15m/s。阵风大小在此平均超出1分钟平均值大约10m/s进而是阵风的超出1分钟平均值5m/s的最小大小的两倍大。在此，因此能够给出具有数值2的阵风性。所述为2的阵风性是平均值并且此外大致对应于其余的天气情况，在所述天气情况下，阵风高于平均风速大约两个风力。
根据一个实施方式提出：第一极限速度VwG1根据阵风的阵风频率和/或根据阵风性或强度降低。这在图3中借助转速nB的虚线的支线说明并且对于功率P借助虚线的支线PB说明。因此，在那里，简略绘制阵风相关的移动。极限风速VwG1和还有VwG2在视图中不改变，但是结果是如下风速值朝向更小的风速值移动，在所述风速值下，一方面功率P或PB降低并且另一方面转速n或nB降低。所述改变的数值在横坐标上作为或表示。
总体观察两个附图3和4，在此极其小的阵风频率不引起或仅少量地引起阵风相关的功率PB和阵风相关的转速nB的所表明的移动。根据图4的阵风的阵风性或强度大致具有中等值进而根据相应的实施方式会引起功率PB或转速nB的移动。

Claims (11)

1.一种用于运行风能设施(100)的方法，其中
-当盛行的风速(VW)超过预设的第一极限值(VWG1)时，降低所述风能设施(100)的转速(n)和功率(P)，其中
预设的所述第一极限值(VWG1)与盛行的风的阵风性和/或阵风频率相关，和在盛行的风速(VW)达到预设的所述第一极限值(VWG1)之前，在风的阵风性或阵风频率高的情况下减小转速(n)和功率(P)，
-在风速(VW)继续升高时，继续降低转速(n)和功率(P)直至所述转速(n)达到预设的最小转速(nmin)和/或所述功率(P)达到预设的最小功率(Pmin)，
-在风速(VW)仍继续升高时，所述风能设施(100)保持所述最小转速(nmin)或所述最小功率(Pmin)。
2.根据权利要求1所述的方法，
其特征在于，
在风速(VW)仍继续升高时，所述风能设施(100)对于任何仍如此高的风速(VW)而言保持所述最小转速(nmin)或所述最小功率(Pmin)而不关断。
3.根据权利要求1或2所述的方法，
其特征在于，
在达到预设的所述最小转速(nmin)时或在达到预设的所述最小功率(Pmin)时，将转子叶片的叶片角度调整成，从风中获取的功率(P)保持恒定。
4.根据权利要求1或2所述的方法，
其特征在于，
所述最小功率(Pmin)至少大至以下程度，使得所述最小功率足以对所述风能设施(100)的运行装置供应电流，从而能够运行所述风能设施(100)。
5.根据权利要求4所述的方法，
其特征在于，
所述最小功率(Pmin)是用于供应其运行装置所需要的功率的至少两倍大，从而借此能够运行所述风能设施(100)和相同大小的至少一个另外的风能设施(100)。
6.一种用于运行在风电场(112)中分组的至少两个风能设施(100)的方法，其中每个风能设施(100)按照根据权利要求1至5中任一项所述的方法运行。
7.根据权利要求6所述的方法，
其特征在于，
所述风能设施(100)中的至少一个风能设施在风速(VW)高于所述第一极限值(VWG1)时产生如此强大的功率(P)，使得所述风能设施还能够将功率(P)传递到所述风能设施(100)中的另一风能设施上，借此所述另一风能设施(100)能够借助所传递的所述功率(P)运行其运行装置。
8.一种风能设施(100)，所述风能设施准备用于借助根据权利要求1至7中任一项所述的方法运行。
9.根据权利要求8所述的风能设施(100)，
其特征在于，
所述风能设施(100)是无传动装置的，具有同步发电机，所述同步发电机具有他励装置，所述风能设施构成为水平轴线风能设施和/或具有迎角可调的转子叶片(108)。
10.一种风电场(112)，其具有至少两个根据权利要求9所述的和/或准备用于借助根据权利要求6或7所述的方法运行的风能设施(100)。
11.根据权利要求10所述的风电场，
其特征在于，
-在狂风的情况下由每个正常运转的风能设施(100)产生如此强大的功率，使得能够借助所述功率一起运行各一个另外的风能设施(100)。
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Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7080022B2 (ja) * 2017-07-13 2022-06-03 株式会社日立製作所 風力発電装置および風力発電システム
EP3489507B1 (de) 2017-11-28 2023-04-26 Nordex Energy SE & Co. KG Verfahren und vorrichtung zum betreiben einer windenergieanlage
KR102071323B1 (ko) * 2018-02-19 2020-01-30 두산중공업 주식회사 멀티형 풍력 발전기 및 이의 제어 방법
DE102018114935A1 (de) 2018-06-21 2019-12-24 Wobben Properties Gmbh Leistungsreduzierter Betrieb einer Windenergieanlage
CN109404216A (zh) * 2018-12-25 2019-03-01 中国大唐集团新能源科学技术研究院有限公司 提高风电机组大风发电量的控制方法
EP3754179B1 (en) * 2019-06-19 2023-07-19 Wobben Properties GmbH Method for operating a wind turbine
EP3792482A1 (en) * 2019-09-16 2021-03-17 Siemens Gamesa Renewable Energy A/S Power boost for a wind turbine
US11499524B2 (en) 2021-02-17 2022-11-15 General Electric Company System and method for controlling low-speed operations of a wind turbine
CN113309662B (zh) * 2021-06-21 2022-08-16 许昌许继风电科技有限公司 一种提高风力发电机组风能利用率的风力切出控制方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4160170A (en) * 1978-06-15 1979-07-03 United Technologies Corporation Wind turbine generator pitch control system
CN103119291A (zh) * 2010-09-28 2013-05-22 再生动力系统欧洲公司 用于风能设备的转速适配的方法和风能设备

Family Cites Families (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19532409B4 (de) 1995-09-01 2005-05-12 Wobben, Aloys, Dipl.-Ing. Verfahren zum Betreiben einer Windenergieanlage und eine zugehörige Windenergieanlage
DE19844258A1 (de) * 1998-09-26 2000-03-30 Dewind Technik Gmbh Windenergieanlage
US6856042B1 (en) * 2003-10-09 2005-02-15 Hisaomi Kubota Wind turbine generator
DE102004024564B4 (de) 2004-05-18 2006-03-30 Nordex Energy Gmbh Verfahren zur Steuerung und Regelung einer Windenergieanlage sowie Windenergieanlage
DE102004054608B4 (de) * 2004-09-21 2006-06-29 Repower Systems Ag Verfahren zur Regelung einer Windenergieanlage und Windenergieanlage mit einem Rotor
US8649911B2 (en) * 2005-06-03 2014-02-11 General Electric Company System and method for operating a wind farm under high wind speed conditions
GB2442719A (en) * 2006-10-10 2008-04-16 Iti Scotland Ltd Wave and wind power generation system
GB2442718A (en) * 2006-10-10 2008-04-16 Iti Scotland Ltd Wave and wind power generation system
DK2150699T3 (da) * 2007-04-30 2011-01-31 Vestas Wind Sys As Fremgangsmåde til drift af en vindmølle med pitch-regulering
ES2701707T3 (es) * 2007-05-03 2019-02-25 Siemens Ag Procedimiento de funcionamiento de un aerogenerador y aerogenerador
JP4885096B2 (ja) * 2007-09-11 2012-02-29 三菱重工業株式会社 風力発電システム、及びその制御方法
US7843078B2 (en) * 2009-09-30 2010-11-30 General Electric Company Method and apparatus for generating power in a wind turbine
US8121738B2 (en) * 2010-08-26 2012-02-21 General Electric Company Method and apparatus for controlling wind turbine electric power generation
US9137522B2 (en) * 2011-07-11 2015-09-15 Realtek Semiconductor Corp. Device and method for 3-D display control
US20130147201A1 (en) * 2011-12-13 2013-06-13 Robert Roesner Contactless power transfer device and method
US9014861B2 (en) * 2011-12-20 2015-04-21 General Electric Company Method and system for noise-controlled operation of a wind turbine
TWI494505B (zh) * 2011-12-26 2015-08-01 Delta Electronics Inc 風力發電系統及其控制方法
US20140015201A1 (en) * 2012-07-13 2014-01-16 Halliburton Energy Services, Inc. High pressure seal back-up
JP5455092B1 (ja) * 2012-10-10 2014-03-26 泰昌 安 風力原動機
EP2722855A1 (en) * 2012-10-19 2014-04-23 Siemens Aktiengesellschaft Nd-Fe-B permanent magnet without Dysprosium, rotor assembly, electromechanical transducer, wind turbine
US8872372B2 (en) 2012-11-30 2014-10-28 General Electric Company Method and systems for operating a wind turbine when recovering from a grid contingency event
WO2015074664A1 (en) * 2013-11-21 2015-05-28 Vestas Wind Systems A/S Rotor blade control for high winds
CN104753402B (zh) * 2013-12-25 2017-08-25 台达电子工业股份有限公司 发电机制动系统及其控制方法
US9419439B2 (en) * 2014-01-14 2016-08-16 Siemens Aktiengesellschaft Reconnecting a wind power plant to a utility grid
WO2015135549A1 (en) * 2014-03-12 2015-09-17 Vestas Wind Systems A/S Control method for a wind turbine

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4160170A (en) * 1978-06-15 1979-07-03 United Technologies Corporation Wind turbine generator pitch control system
CN103119291A (zh) * 2010-09-28 2013-05-22 再生动力系统欧洲公司 用于风能设备的转速适配的方法和风能设备

Also Published As

Publication number Publication date
KR102051726B1 (ko) 2019-12-03
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KR20170125921A (ko) 2017-11-15
JP2018509126A (ja) 2018-03-29
US20180045180A1 (en) 2018-02-15
DE102015203841A1 (de) 2016-09-08
UY36576A (es) 2016-09-30
WO2016139145A1 (de) 2016-09-09
CA2977711A1 (en) 2016-09-09
JP6574847B2 (ja) 2019-09-11
CN107429665A (zh) 2017-12-01
US10502185B2 (en) 2019-12-10
EP3265675B1 (de) 2022-04-13
TW201641816A (zh) 2016-12-01
BR112017018734A2 (pt) 2018-04-17

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