CN107869420B - 风力涡轮机发电场的风力涡轮机偏航控制方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于控制风力涡轮机发电场的风力涡轮机的方法和系统，其中每个风力涡轮机包括将机舱偏航到偏航角的偏航系统。远程控制单元收集来自风力涡轮机发电场的运行数据和风力数据，并将测量存储到数据库中。远程控制单元利用长期数据以及其他可选因素将风力涡轮机分组。根据所选组的短期数据生成集体偏航角指令，并可选地传送至所选组的各个风力涡轮机的本地控制单元。远程或本地控制单元确定是否存在预设状况。如果存在这种预设状况，那么根据集体偏航角指令偏航所选组。否则根据单独偏航角指令偏航所选组。

Description

风力涡轮机发电场的风力涡轮机偏航控制方法及系统

技术领域

本发明涉及一种用于控制风力涡轮机发电场的风力涡轮机的系统，其中风力涡轮机发电场包括多个相对彼此排列的风力涡轮机，各个风力涡轮机通过通信链路连接至远程控制单元，并包括用于将机舱偏航到偏航角的偏航系统，其中远程控制单元设置为控制风力涡轮机的偏航运动。

本发明还涉及一种用于控制风力涡轮机发电场的风力涡轮机的方法，该风力涡轮机发电场包括多个相对彼此排列的风力涡轮机，各个风力涡轮机与远程控制单元通信，并将机舱偏航到偏航角，其中远程控制单元控制风力涡轮机的偏航运动。

背景技术

现代的风力涡轮机经常共同排列在风力涡轮机发电场，其中各个风力涡轮机以预设模式相对彼此放置。风力涡轮机发电场的性能可通过置于远程位置的监控系统来监控，其中该监控系统包括能够通过合适的通信链路，例如数据采集与监视控制(SCADA)链路与风力涡轮机发电场通信的控制单元。

偏航运动由风力涡轮机偏航系统执行，而风力涡轮机偏航系统由本地控制单元控制，当风向改变时，本地控制单元利用风向测量来追踪风向，或将风力涡轮机转子偏航以避开风。风力涡轮机发电场的风廓线可同时显示由风力涡轮机发电场地理位置的当地气候系统和地形拓扑引致的一致性和差异性。在特定条件下，例如相对自由的气流和相对高的风速，邻近的风力涡轮机的风向测量可以大致相同。在其他特定条件下，例如相对低的风速，而且当地地形拓扑影响风的特性，邻近的风力涡轮机的风向测量可以在相对短的时间周期内变化。如果每个风力涡轮机独立运行，那么由于偏航不准引致的总体能量损失和非必要的偏航运动量都会增大。

另一个已知的问题是，相对来风向处于上风位的风力涡轮机造成尾流效应或塔影效应。上风位风力涡轮机降低了掠过的风的风速，并且与相对自由的气流吹过上风位风力涡轮机相比，上风位的风力涡轮会产生更紊乱的气流。这导致下风位风力涡轮机的载荷和应力增大、发电量降低。解决此问题的一种方式是增大风力涡轮机发电场布局内的各个风力涡轮机之间的距离，或者囊括具有不同尺寸的风力涡轮机叶片的风力涡轮机或具有不同额定功率的风力涡轮机。解决此问题的另一种方式是降低风力涡轮机的最大设计参数，然而，这样每个风力涡轮机就在非最佳设定下运行，从而降低总体发电量。

美国专利申请US 2014/0037447A1公开了一种风力涡轮机发电场的偏航控制方案，其中，如果在至少两个所选风力涡轮机之间检测到尾流效应超过阈值，远程控制系统调整各个偏航角。远程控制系统使用风力涡轮机发电场的拓扑和风向信息来选择一组风力涡轮机。短期数据，最长被限定在10秒内，从所选风力涡轮机发送到远程控制系统。控制系统利用模拟或空气动力学模型进行预测，并计算所选风力涡轮机的预计总功率输出。然后控制系统确定每个所选风力涡轮机的最佳偏航角，在此角度下预计会产生最大的总功率输出。各个偏航角指令随后发送到所选风力涡轮机中的各个单独偏航系统。然后所选风力涡轮机根据所接收的偏航角指令调整其各自偏航角。难以精确检测到风力涡轮机是否受尾流效应影响，尤其是相对自由气流是否具有非常紊乱的廓线。

有需要改进能够实施到风力涡轮机发电场的控制系统中的风力涡轮机的偏航控制。

发明目的

本发明的目的在于，提供一种用于运转风力涡轮机发电场的可选系统和方法，其解决了上述问题。

本发明的另一目的在于，提供一种系统和方法，其降低风力涡轮机的总体能量损失和总体的偏航运动。

本发明的再一目的在于，提供一种系统和方法，其预防所选风力涡轮机过载。

发明内容

本发明的目的通过一种用于控制风力涡轮机发电场的风力涡轮机的方法，其包括多个风力涡轮机和远程控制单元，远程控制单元设置为与上述多个风力涡轮机通信，每个风力涡轮机至少包括用于使机舱相对风力涡轮机塔架偏航的偏航系统，以及至少一个用于测量至少一个运行参数的运行传感器，该远程控制单元包括至少一个数据库，其中该方法包括下列步骤：

-测量风力数据和上述每个风力涡轮机的至少一个运行数据，

-将上述多个风力涡轮机分为至少一组，该至少一组包括至少两台风力涡轮机，

-确定偏航角指令，

-将上述偏航角指令从上述远程控制单元发送至上述至少两台风力涡轮机，

-根据所接收的偏航角指令偏航上述机舱，特点在于

-将上述多个风力涡轮机分为至少一组的步骤包括收集来自风力涡轮机发电场的长期数据，例如长期运行数据，其中至少基于长期数据，将上述多个风力涡轮机分为上述至少一组。

术语“上风位风力涡轮机”定义为仅受来风的相对自由气流影响的风力涡轮机。术语“下风位风力涡轮机”定义为受紊乱气流和/或减速气流影响的风力涡轮机，紊乱气流和/或减速气流衍生自一台或多台上风位风力涡轮机，并且可选地，也会衍生自其他下风向的风力涡轮机。

通用术语“指令”定义为用于风力涡轮机的任何控制值或控制设定点，以调节相应的运行参数。特定术语“偏航角指令”指在偏航期间相对于风向的目标偏航角，在偏航期间转子置于该目标偏航角。

通用术语“长期数据”定义为与短期数据相比，在相对长的时期，例如日、月或年内测量的任何参数，。通用术语“短期数据”定义为与长期数据相比，在相对短的时期，例如秒、分或时内测量的任何参数。特定术语“运行数据”指直接在风力涡轮机发电场的风力涡轮机或其他单元测量的任何运行参数。特定术语“风力数据”指在风力涡轮机发电场的风力涡轮机或其他单元上、或相对该风力涡轮机或其他单元测量的任何风的参数。这些相关术语的定义在风能技术领域内是众所周知的。

这提供了一种用于控制风力涡轮机发电场的每个风力涡轮机偏航角的改进方法。这种控制方法无需确定或估算在上风位与下风位风力涡轮机之间的尾流效应。这使得风力涡轮机发电场的总体产能，例如总功率输出增大，并由此减小由于各个风力涡轮机异向性导致的总体能量损失。这还使得偏航运动能够针对选定的组以集体方式进行控制，从而减少每个风力涡轮机的总体偏航运动。

本方法适用于风力涡轮机发电场的远程偏航控制，其中风力涡轮机发电场包括多个具有偏航系统的风力涡轮机，该偏航系统用于相对风向将机舱和转子偏航到位。

测量风力涡轮机发电场的运行数据，即一个或多个运行参数，并通过适合的通信链路发送至远程控制单元。然后测得的运行数据存储在数据库中以供控制单元进行进一步处理。或者，测得的运行数据可存储在风力涡轮机的本地数据库中，然后发送至远程控制单元。运行数据在发送至远程控制单元之前可由风力涡轮机的本地控制单元选择性地进行处理，例如滤波。这使得远程控制单元能够从风力涡轮机发电场，例如从位于风力涡轮机发电场内的各台风力涡轮机、子站或其他单元收集运行数据。

根据一实施例，偏航角指令是针对上述至少一组的集体偏航角指令，其中上述至少两台风力涡轮机的机舱根据上述集体偏航角指令偏航。

运行数据可包括长期运行数据和短期运行数据。运行数据可包括但不限于例如，风力涡轮机叶片的桨距角、功率输出、机舱的偏航角、转子转速、转子扭矩、运行温度、载荷信号或其他合适的运行参数。

然后每个风力涡轮机基于长期运行数据分为一组、两组、三组或更多组，其中每组包括至少两台选定的风力涡轮机。长期运行数据可与其他类型的数据结合，以便确定风力涡轮机的分组，如下文所述。这使得远程控制单元能够将风力涡轮机划分为合适的组，然后这些组能够以集体方式进行控制。

根据一特定实施例，该方法进一步包括下列步骤：

-收集来自至少一组的短期数据，例如短期运行数据，

-其中上述集体偏航角命令根据上述短期数据来确定。

然后远程控制单元可分析并评估短期运行数据，以便对每组生成集体偏航角指令。例如，所选组的短期运行数据可用于生成该所选组的集体偏航角指令。短期运行数据可适当地实时或基本实时地进行处理，以优化偏航控制。这还在机舱当前偏航角与风速之间实现了对偏航不准的更快的检测和校正，这减少了总体能量/电损失。

远程控制单元可选择性地分析所选组的所有可用短期数据，或仅分析选定数量的可用短期数据，例如运行数据。所选组的风力涡轮机短期运行数据可与这些风力涡轮机的短期风力数据结合。风力数据可包括但不限于例如风向、风速、空气密度、大气温度或其他合适的风力参数。这使得远程控制单元生成所选组的集体偏航角命令时能够顾及到各种因素，例如最大发电量和/或最大载荷情况。

通过简单分析所测得的该组的短期数据，例如短期运行数据可直接确定集体偏航角指令。或者，可分析所测得的短期数据来确定目标功率输出或风向，然后利用目标功率输出或风向计算集体偏航角指令。集体偏航角指令由此能够根据短期数据直接或间接生成。

集体偏航角指令可通过识别所选组的最佳运行风力涡轮机来生成，该最佳运行风力涡轮机具有例如最高的能量输出或功率输出。然后将该最佳运行风力涡轮机的偏航角用作集体偏航角指令。或者，该组的加权平均风向可用来生成集体偏航角指令。在另一可选方式中，最小均方(LMS)算法或支持向量机算法可用来确定集体偏航角指令。在这些算法中，测量，例如短期数据作为向量输入。

根据一实施例，该方法进一步包括下列步骤：

-检测是否存在预设状况，

-其中，如果存在上述预设状况，至少两台风力涡轮机的机舱根据集体偏航角指令集体偏航。

当存在合适的风力状况或运行状况时，所选组的风力涡轮机可根据集体偏航角指令进行控制。风力状况或运行状况可由一个或多个阈值定义。远程控制单元或本地控制单元可检测是否存在这种合适的状况。

根据另一特定实施例，上述检测是否存在预设状况的步骤，包括下列步骤的至少一个步骤：

-将平均风速或风速变化量与预设第一阈值进行比较，

-将平均风向或风向变化量与预设第二阈值进行比较，或

-将所选运行参数与预设第三阈值进行比较。

如果存在合适的状况，上述组可根据集体偏航角指令集体偏航。远程控制单元或本地控制单元可根据测量，例如测得的风速确定所选组的平均风速和/或风速变化量。平均风速和/或风速变化量可在预设时间周期，例如1分钟至10分钟之间确定。然后将平均风速与第一阈值进行比较，第一阈值例如为4^m/_s至10^m/_s之间。然后风速变化量，例如其幅度，与另一第一阈值进行比较，另一第一阈值例如为高达10^m/_s。平均风速和/或风速变化量的第一阈值还可基于该组的特定配置来选择。如果平均风速和/或风速变化量等于或小于第一阈值，那么存在合适的风力状况，并且所选组的风力涡轮机可根据集体偏航角指令偏航。这使得控制单元能够评估所选组相对风速的一致性，以便检测任何异常的风廓线、故障传感器或其他异常情况。

远程控制单元或本地控制单元可选择性地或者额外地基于测量，例如测得的风向来确定所选组的平均风向和/或风向变化量。平均风向和/或风向变化量可在上述预设时间周期内确定。然后可利用平均风向相对于当前的偏航角来确定偏航误差，偏航误差与第二阈值，例如为高达3度进行比较。然后风向变化量，例如其幅度，可与另一第二阈值，例如为高达0.2度进行比较。如果偏航误差超过第二阈值和/或风向变化量等于或小于第二阈值，那么存在合适的风力状况，所选组的风力涡轮机随即可根据集体偏航角指令偏航。这使得控制单元能够评估所选组的相对风向的一致性，以便也能检测任何异常的风廓线、故障传感器或其他异常情况。

此外，远程控制单元或本地控制单元可选择性地或额外地将所选运行参数，例如转子转速、转子扭矩或其他合适的运行参数，与第三阈值进行比较。根据测量可选择性地计算或估计载荷信号，载荷信号与第三阈值进行比较。如果所选运行参数或载荷信号等于或小于第三阈值，那么存在合适的运行状况，所选组的风力涡轮机随即可进一步根据集体偏航角指令偏航。这使得控制单元能够评估并检测所选组的任何安全问题，例如最大载荷情况或其他异常运行情况。

根据另一特定实施例，该方法进一步包括下列步骤：

-进一步确定上述至少一组的至少两台风力涡轮机各自的单独偏航角指令，

-其中，如果上述预设状况不存在，上述至少两台风力涡轮机的机舱根据上述单独偏航角指令各自偏航。

如果没有检测到合适的状况，那么上述组根据单独偏航角指令各自偏航。远程控制单元或所选风力涡轮机的本地控制单元可生成该所选风力涡轮机的单独偏航角。这样，单独偏航角指令可由该组的每台风力涡轮机的本地控制单元生成，或从远程控制单元通过通信链路发送至每台风力涡轮机。

单独偏航角指令可通过简单分析测得的该风力涡轮机的短期数据，例如短期运行数据来直接确定。或者，可通过分析测得的该风力涡轮机短期数据来确定目标功率输出或风向，然后将其用于计算单独偏航角指令。单独偏航角指令由此能够根据短期数据直接或间接生成。其他算法可用于生成单独偏航角指令。

集体偏航角指令和单独偏航角指令可并行生成，其中远程控制单元或本地控制单元可选择需使用何种偏航角指令。这使得该组的风力涡轮机能够根据是否存在合适的状况来进行集体偏航或单独偏航。

根据一实施例，根据下列至少一项进一步确定该至少一组：

-风力涡轮机发电场的地形拓扑，

-风力涡轮机发电场的平均风向，

-风力涡轮机发电场的平均风速，

-计量状态的季节性变化，或

-测量，例如每台风力涡轮机上表征的风力数据之间的相关性。

上述长期运行数据可与风力涡轮机发电场内、或相对风力涡轮机发电场测得的长期风力数据结合。风力数据可包括但不仅限于例如，风向、风速、空气密度、大气温度或其他合适的风力参数。这使得远程控制单元能够收集并分析风力涡轮机发电场的可用长期数据，以便将每台风力涡轮机分为一组或多组。

测量风力涡轮机发电场的风力数据，即一个或多个风力参数，并通过通信链路发送至远程控制单元。然后测得的风力数据存储在远程控制单元的数据库中，以由远程控制单元进一步处理。或者，测得的风力数据可存储在风力涡轮机的本地控制单元，然后发送至远程控制单元。在风力数据发送至远程控制单元之前，风力涡轮机的本地控制单元可选择性地对其进行处理，例如滤波。

当风力涡轮机进行分组时，其他因素可选择性地或者额外地与长期数据结合。这些因素可以是但不限于例如，风力涡轮机发电场或所选组的地形拓扑、测得的计量状态的季节性变化或其他合适的因素。

可选择性地分析长期数据，例如风向、风速、气压、大气温度或其他合适的参数，以便确定每台风力涡轮机的测量之间的相关性。然后可评估这些相关性以便识别哪台风力涡轮机具有大致相同的测量，即具有最高的相关性。这些风力涡轮机随后归并成所选组。

根据一实施例，该方法进一步包括下列步骤：

-将上述至少一个运行参数发送至远程控制单元，

-更新存储在该至少一个数据库中的运行数据，例如长期运行数据，并且

-基于更新的运行数据，可选择性地将这些多个风力涡轮机重新划分为至少一组。

数据库至少包括长期数据，例如长期运行数据，在每次运行上述程序后可更新。或者，数据库可按要求或可定期更新。在更新数据库之后，执行随后的运行程序，以便确定每台风力涡轮机是否需要重新划分至新的组。

可连续地或定期地测量短期数据和/或长期数据，然后，直接存储在远程控制单元的数据库或在发送至远程控制单元之前直接存储在本地数据库中。本地控制单元可控制与远程控制单元的通信，并控制偏航系统的偏航运动。

风力涡轮机发电场的所有单独的风力涡轮机可分为一组或多组，其中上述程序可对各组执行。

本发明的目的还可通过一种用于控制风力涡轮机发电场的风力涡轮机的系统来实现，其包括多个风力涡轮机和远程控制单元，每个风力涡轮机至少包括用于相对风力涡轮机塔架偏航机舱的偏航系统，以及至少一个用于测量至少一个运行参数的运行传感器，该远程控制单元设置为通过通信链路与上述多个风力涡轮机通信，该远程控制单元进一步包括至少一个数据库，其中存储来自风力涡轮机发电场的运行数据，特点在于，该远程控制单元设置为收集来自风力涡轮机发电场的长期数据，例如长期运行数据，其中该远程控制单元进一步设置为根据长期数据，将上述多个风力涡轮机分为至少一组。

这提供了一种用于风力涡轮机发电场的改进偏航控制系统，其中上述控制方法能够实施到远程控制单元例如远程监控站或控制站中。本偏航控制系统不依赖测得或估计的尾流效应来将每台风力涡轮机分组。反而，本偏航控制系统利用长期数据将风力涡轮机分组。这使得风力涡轮机发电场的总体能量损失和每台风力涡轮机的偏航运动量减少。

每台风力涡轮机包括风力涡轮机塔架、机舱、具有两片或多片风力涡轮机叶片的转子，其中偏航系统设置在风力涡轮机塔架与机舱之间，使得机舱和转子能够偏航到目标偏航角。这种偏航运动由本地控制单元控制。

远程控制单元和本地控制单元包括控制器，例如微处理器或可编程逻辑电路(PLC)，以及通信模块，通信模块设置为与另一单元的相匹配通信模块通信。通信链路可以是SCADA链路或其他合适的链路。

远程控制单元包括分组模块，其设置为分析长期数据并将风力涡轮机如上所述地分组。分组模块可利用统计分析或其他合适的算法来选择哪些风力涡轮机应该归并在一起。

根据一实施例，远程控制单元进一步设置为收集来自上述至少一组的短期数据，例如短期运行数据，并基于短期数据生成上述至少一组的集体偏航角指令。

远程控制单元可包括数据收集模块，其设置为收集运行数据并可选择性地收集来自风力涡轮机发电场的风力数据。数据收集模块可连接至一个或多个数据库，其中存储有测量。

远程控制单元可进一步包括偏航角指令模块，其设置为分析短期数据并如上所述地生成集体偏航角指令。偏航角指令模块可利用统计分析或其他合适的算法来确定目标功率输出或偏航角，目标功率输出或偏航角随后被转换成合适的集体偏航角指令。

根据一特定实施例，上述至少一组中的远程控制单元或本地控制单元进一步设置为确定是否存在预设状况。

本地控制单元或远程控制单元可包括状况检测模块，其设置为如上文所述地确定是否存在合适的状况，即预设状况。状况检测模块可利用一个或多个第一、第二或第三阈值来生成正信号，例如二进制的1，以指示存在合适的状况，或生成负信号，例如二进制的0，以指示不存在合适的状况。

本地控制单元或远程控制单元可进一步包括另一偏航角指令模块，其设置为如上文所述地生成单独偏航角指令。这种偏航角模块可以是任意合适的算法来生成单独偏航角指令。

根据另一特定实施例，远程控制单元或本地控制单元进一步设置为根据集体偏航角指令或单独偏航角指令，选择性地控制上述一台风力涡轮机机舱的偏航运动。

依靠偏航控制系统的特定配置，来自状况检测模块的正信号或负信号可传送到偏航角指令模块并用于确定哪种偏航角指令需进一步传送到各个偏航系统。或者，单独的优先模块可同时接收正信号或负信号、以及集体偏航角指令和单独偏航角指令，并可在各个偏航角指令之间进行选择。这使得偏航控制系统能够选择性地控制每一组风力涡轮机的偏航运动。

根据一实施例，远程控制单元进一步设置为更新存储在上述至少一个数据库中的运行数据，例如长期运行数据，并可根据已更新的运行数据，选择性地将这些多个风力涡轮机重新划分为上述至少一组。

远程控制单元可额外包括更新模块，其设置为更新存储在数据库中的长期数据。更新模块可通过控制器连接至分组模块，当控制器接收来自更新模块的信号时，执行另一次程序运行，以确定风力涡轮机是否需要分至新的组。

附图说明

仅以示例形式并参照附图描述本发明，其中：

图1示出了本发明与远程控制系统通信的风力涡轮机发电场的示范性实施例，

图2示出了远程控制系统的示范性配置，

图3示出了单独的风力涡轮机与远程控制单元之间的通信，

图4示出了在风力涡轮机发电场控制偏航角的第一种方法，以及

图5示出了在风力涡轮机发电场控制偏航角的第二种方法。

在下文中，将逐一描述附图，并且附图所示各个部件和位置在各附图中将会以相同的序号标出。在特定附图中，并非所有示出的部件和位置都必须与该附图一并进行描述。

序号列表

1.风力涡轮机

2.风力涡轮机塔架

3.机舱

4.偏航系统

5.轮毂

6.风力涡轮机叶片

7.变桨距系统

8.本地控制单元

9.运行传感器

10.风力传感器

11.远程控制单元

12.数据库

13.控制器

14.通信模块

15.数据收集模块

16.分组模块

17.更新模块

18.集体偏航角指令模块

19.单独偏航角指令模块

20.状况检测模块

21.长期数据

22.其他因素

23.将风力涡轮机分组

24.组

25.短期数据

26.集体偏航角指令

27.单独偏航角指令

28.收集长期数据

29.收集短期数据

30.确定集体偏航角指令

31.监控状况

32.更新长期数据

33.确定单独偏航角指令

具体实施方式

图1示出了风力涡轮机发电场的示范性实施例，风力涡轮机发电场包括多个单独的风力涡轮机1，此处仅示出四台风力涡轮机。每台风力涡轮机1包括风力涡轮机塔架2和设置在风力涡轮机塔架2顶端的机舱3，其中偏航系统4用于相对风力涡轮机塔架2使机舱3偏航，并使之相对风向偏航到偏航角。机舱3可转动地连接至轮毂5以及若干风力涡轮机叶片6，此处示出三片风力涡轮机叶片。风力涡轮机叶片6通过变桨距系统7连接至轮毂5，变桨距系统7设置为相对风向，将风力涡轮机叶片6变桨距到桨距角。

每台风力涡轮机1进一步包括本地控制单元8、至少一个运行传感器9和至少一个风力传感器10，例如激光雷达(LIDAR)单元。运行传感器9和风力传感器10电连接至本地控制单元8。本地控制单元8设置为通过通信链路与远程控制系统通信。远程控制系统包括电连接至至少一个数据库12的远程控制单元11。

本地控制单元8设置为将来自风力涡轮机1的运行数据和/或风力数据传送至远程控制单元11以存储在数据库12中。远程控制单元11设置为生成偏航控制指令(见图3)发送到本地控制单元8以控制偏航系统4的偏航运动。

图2示出了远程控制系统示范性配置的方框图。远程控制单元11包括连接至通信模块14的控制器13，通信模块14设置为与本地控制单元8中的相匹配的通信模块通信。控制器13控制远程控制单元11各个模块之间的内部通信。

控制器13进一步连接至数据收集模块15，数据收集模块15设置为收集来自风力涡轮机发电场的运行数据和风力数据。数据收集模块15进一步设置为在数据库12中存储运行数据和风力数据。

分组模块16进一步连接至控制器13并设置为分析所存储的运行数据和风力数据，例如长期数据，并将风力涡轮机1分为一组或多组(见图3)。

更新模块17设置为通过数据收集模块15更新所存储的数据，例如长期数据。更新模块17进一步设置为通过分组模块16更新风力涡轮机1的当前分组。

偏航角指令模块18设置为根据所存储的运行数据和风力数据，例如短期数据，针对所选组生成集体偏航角指令(见图3)。远程控制单元11进一步包括另一偏航角命令模块19，其用于针对所选组的各个风力涡轮机1生成单独偏航角指令(见图3)。

最后，远程控制单元11包括状况检测模块20，其设置为检测是否存在合适的风力状况或运行状况。这个状况检测模块20的输出用于选择应该传送哪种偏航角命令到本地控制单元8。

图3示出了远程控制11与风力涡轮机发电场的各个风力涡轮机1之间的通信。测量长期数据21，例如长期运行数据，并发送至远程控制单元11，用于随后的分析和评估。

然后远程控制单元11分析这些长期数据以确定适合各个风力涡轮机1的分组策略。当确定分组策略时，长期数据21可选择性地与其他因素，例如长期风力数据或地形拓扑结合。各个风力涡轮机1划分23至预设数量的组24，每组包括至少两台风力涡轮机1。

此后，远程控制单元11分析所选组24的短期数据25，以便生成所选组的集体偏航角指令26，或者，生成所选组24的每台单独风力涡轮机1的单独偏航角命令27。然后，可选择的偏航角命令26、27传送至所选组24的每台风力涡轮机1的本地控制单元8。

图4示出了本发明用于在风力涡轮机发电场控制偏航运动的第一种方法。首先，收集28各个传感器9、10的长期数据21并存储在数据库12中。

随后分析长期数据21以便确定分组策略。然后单独的风力涡轮机1如上文所述地被分为23一组或多组24。重复分组过程直至所有风力涡轮机1均被分组。

此后，收集29各个传感器9、10的短期数据并存储到数据库12中。然后实时分析短期数据25以确定所选组24的风速或风速变化量和/或风向或风向变化量。然后信号用于确定30集体偏航角指令26。确定30集体偏航角指令26可与监控31所选组24的状况并行，或在确定30集体偏航角指令26之后监控31所选组24的状况。如果存在合适的风力状况或运行状况，那么集体偏航角指令26传送到所选组24的每台风力涡轮机1。这样，通过远程控制单元11，集体控制偏航角运动。数据库12所存储的长期数据最终通过更新模块17更新32。

更新模块17激活分组模块15，以便确定分组策略是否需要更新。如果不需要更新，重复步骤29-31。如果需要更新，那么执行另一次程序运行。

图5示出了本发明用于在风力涡轮机发电场控制偏航运动的第二种方法。步骤23、28、29和31与上文所述相同。

如果不存在合适的风力状况或运行状况，那么实时分析每台单独的风力涡轮机1的短期数据25并且生成33单独偏航角指令27。这些单独偏航角指令27可以与步骤30并行生成，或仅在确定不存在合适的风力状态或运行状态后生成。

此后，单独偏航角指令27传送至所选组24的各台风力涡轮机1。偏航角运动由此通过远程控制单元11单独地控制。然后数据库12如上文所述地更新32。

远程控制单元11持续监控31，或按规定的时间间隔监控31所选组24的状况，直至存在合适的风力状况或运行状况。当合适的风力状况或运行状况再次出现，那么集体偏航角指令26传送至所选组24的每台风力涡轮机1，并如上文所述地集体控制偏航运动。或者，重复关于图4所述的程序。

Claims (12)

1.一种用于控制风力涡轮机发电场的风力涡轮机(1)的方法，包括多个风力涡轮机(1)和远程控制单元(11)，远程控制单元(11)设置为与所述多个风力涡轮机(1)通信，每个风力涡轮机(1)至少包括使机舱(3)相对风力涡轮机塔架(2)偏航的偏航系统(4)，以及至少一个用于测量至少一个运行参数的运行传感器(9)，所述远程控制单元(11)包括至少一个数据库(12)，其中所述方法包括下列步骤：

—测量风力数据和所述每个风力涡轮机(1)的至少一个运行数据，

—将所述多个风力涡轮机(1)分为至少一组(24)，所述至少一组(24)包括至少两台风力涡轮机(1)，

—确定偏航角指令(30、33)，其中所述偏航角指令是针对所述至少一组(24)的集体偏航角指令，

—将所述偏航角指令从所述远程控制单元(11)发送至所述至少一组(24)，

—根据所接收的偏航角指令以集体方式偏航所述至少一组(24)的所述机舱(3)，其特征在于将所述多个风力涡轮机(1)分为至少一组(24)的步骤包括

—从风力涡轮机发电场收集长期数据(28)，其中至少基于长期数据(21)，将所述多个风力涡轮机(1)分为所述至少一组(24)，其中所述偏航角指令是针对所述至少一组(24)的集体偏航角指令(26)，其中所述至少两台风力涡轮机(1)的机舱(3)根据所述集体偏航角指令(26)偏航，其中所述方法进一步包括下列步骤：

—收集短期数据(29)，其中所述集体偏航角指令(26)根据所述短期数据(25)来确定，其中分析所述短期数据(29)来确定目标功率输出并且利用所述目标功率输出计算集体偏航角指令(26)。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括下列步骤：

—检测是否存在预设状况，

—其中，如果存在所述预设状况，至少两台风力涡轮机(1)的机舱根据集体偏航角指令(26)集体偏航。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述检测是否存在预设状况的步骤，包括下列步骤的至少一个步骤：

—将平均风速或风速变化量与预设第一阈值进行比较，

—将平均风向或风向变化量与预设第二阈值进行比较，或

—将所选运行参数与预设第三阈值进行比较。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括下列步骤：

—进一步确定(33)所述至少一组(24)的至少两台风力涡轮机(1)的各自的单独偏航角指令(27)，

—其中，如果所述预设状况不存在，所述至少两台风力涡轮机(1)的机舱(3)根据所述单独偏航角指令(27)各自偏航。

5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，根据下列至少一项，进一步确定所述至少一组(24):

—风力涡轮机发电场的地形拓扑，

—风力涡轮机发电场的平均风向，

—风力涡轮机发电场的平均风速，

—计量状态的季节性变化，或

—测量例如每台风力涡轮机(1)上执行的风力数据之间的相关性。

6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括下列步骤：

—将所述至少一个运行参数发送至远程控制单元(11)，

—更新(32)存储在所述至少一个数据库(12)中的运行数据，并且

—基于更新的运行数据，可选择性地将所述多个风力涡轮机(1)重新划分为至少一组(24)。

7.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，收集长期数据(28)是收集测得的长期数据，收集短期数据(29)是收集测得的短期数据。

8.一种用于控制风力涡轮机发电场的风力涡轮机(1)的系统，包括多个风力涡轮机(1)和远程控制单元(11)，每个风力涡轮机(1)至少包括使机舱(3)相对风力涡轮机塔架(2)偏航的偏航系统(4)，以及至少一个用于测量至少一个运行参数的运行传感器(9)，所述远程控制单元(11)设置为通过通信链路与所述多个风力涡轮机(1)通信，所述远程控制单元(11)进一步包括至少一个数据库(12)，其中存储来自风力涡轮机发电场的运行数据，其中所述远程控制单元(11)设置为收集来自风力涡轮机发电场的长期数据(21)，其中所述远程控制单元(11)进一步设置为根据长期数据(21)，将所述多个风力涡轮机(1)分为至少一组(24)，其中所述远程控制单元(11)进一步设置为收集来自所述至少一组(24)的短期数据(25)，并基于短期数据(25)生成所述至少一组(24)的集体偏航角指令(26)，其中根据所接收的基体偏航角指令以集体方式偏航所述至少一组(24)的所述机舱(3)，其中分析所述短期数据(29)来确定目标功率输出并且利用所述目标功率输出计算集体偏航角指令(26)。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述至少一组(24)中的远程控制单元(11)或本地控制单元(8)进一步设置为确定是否存在预设状况。

10.根据权利要求8或9所述的系统，其特征在于，所述远程控制单元(11)或本地控制单元(8)进一步设置为根据集体偏航角指令(26)或单独偏航角指令(27)，选择性地控制所述一台风力涡轮机(1)机舱(3)的偏航运动。

11.根据权利要求8或9所述的系统，其特征在于，所述远程控制单元(11)进一步设置为更新存储在所述至少一个数据库(12)中的运行数据，并可根据已更新的运行数据选择性地将所述多个风力涡轮机(1)重新划分为所述至少一组(24)。

12.根据权利要求8或9所述的系统，其特征在于，所述远程控制单元(11)设置为收集长期数据(28)，其中长期数据为测得的数据，所述远程控制单元(11)设置为收集短期数据(29)，其中短期数据(25)为测得的数据。

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