CN108142408B - 风电场的驱鸟系统、方法及其风电场和海上风电场 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种风电场的驱鸟系统、方法及其风电场和海上风电场，风电场包括多个风力发电机组，驱鸟系统包括：第二控制器、多个探鸟装置、多个第一驱鸟装置、多个第一控制器和多个第二驱鸟装置；每个探鸟装置用于探测保护区域内的鸟情信息；每个第一控制器用于从自己所在的第一风力发电机组上安装的探鸟装置获取鸟情信息，并根据获取的鸟情信息，将鸟情信息发送至第二控制器或者控制从自己所在的第一风力发电机组上安装的第一驱鸟装置进行驱鸟；第二控制器根据鸟情信息控制第一驱鸟装置和第二驱鸟装置进行驱鸟。在保护区域内对鸟类进行探测和驱赶，可有效地避免因鸟类撞击风力发电机组而带来的生态环境问题和巨大经济损失。

Description

风电场的驱鸟系统、方法及其风电场和海上风电场

技术领域

本发明涉及鸟类探测预警领域。更具体地讲，涉及一种风电场的驱鸟系统、方法及其风电场和海上风电场。

背景技术

随着风力发电技术的发展，越来越多的区域安装有风力发电机组，风力发电机机组的叶轮直径也来越大，例如一百二十米、一百八十米等。随着叶轮直径越来越大，叶尖的线速度也越来越快，若有飞行物突然撞向正在运行的风力发电机组，将对风力发电机机组的叶片造成损坏。而更换风力风电机组的叶片，需要大型的吊具、运输工具等，人力、物力耗费非常大，其成本超出了所损坏的叶片本身。如更换海上的风力发电机组的叶片，成本将大大的增加。大型鸟类，如海鸥，尤其是每年穿越风力风电场区域的迁徙候鸟，若撞上正在运行的风力发电机组，除了造成巨大的经济损失之外，还将带来严重的生态灾难。中国境内已有因迁徙候鸟撞击正在运行的风力发电机组造成大量鸟类死亡而被拆除的案例。另外若鸟类在风力发电机机组的机舱及基础平台上筑巢，也将对风力发电机机组带来风险，如破坏风力发电机组结构，造成电气短路等。因此，现有的风电场与鸟类之间不能和谐共处。

发明内容

本发明的目的在于提供一种风电场的驱鸟系统和方法及其风电场和海上风电场，以解决现有的风电场与鸟类之间不能和谐共处的问题。

本发明的一方面提供一种风电场的驱鸟系统，风电场包括多个风力发电机组，驱鸟系统包括：多个探鸟装置、多个第一驱鸟装置、多个第一控制器、多个第二驱鸟装置和第二控制器，其中，风电场最外侧的每个第一风力发电机组上安装有多个探鸟装置之一、多个第一驱鸟装置之一和多个第一控制器之一，风电场中的每个第二风力发电机组上安装有多个第二驱鸟装置之一，其中，第二风力发电机组是风电场中除第一风力发电机组之外的部分或全部的风力发电机组；其中，每个探鸟装置用于探测保护区域内的鸟情信息；其中，每个第一控制器用于从自己所在的第一风力发电机组上安装的探鸟装置获取鸟情信息，并根据获取的鸟情信息，将鸟情信息发送至第二控制器或者控制从自己所在的第一风力发电机组上安装的第一驱鸟装置进行驱鸟；其中，第二控制器用于当接收到第一控制器发送的鸟情信息时，根据鸟情信息控制第一驱鸟装置和第二驱鸟装置进行驱鸟。

可选地，鸟情信息包括鸟的数量，其中，当鸟的数量小于预定值时，第一控制器控制自己所在的第一风力发电机组上安装的第一驱鸟装置进行驱鸟，当鸟的数量大于或等于预定值时，第一控制器将鸟情信息发送至第二控制器。

可选地，鸟情信息还包括鸟的位置和飞行速度，其中，第一控制器根据鸟的位置和飞行速度确定鸟进入危险区域所需的时间，根据所需的时间来确定驱鸟功率，控制自己所在的第一风力发电机组上安装的第一驱鸟装置按照驱鸟功率进行驱鸟；其中，危险区域是指风力发电机组的叶轮的扫风区域。

可选地，鸟情信息还包括鸟的位置和飞行速度，其中，第二控制器根据鸟的位置和飞行速度确定鸟进入危险区域的所需的时间，根据所需的时间来确定驱鸟功率，控制第一驱鸟装置和第二驱鸟装置按照驱鸟功率进行驱鸟；其中，危险区域是指风力发电机组的扫风区域。

可选地，保护区域为从风力发电机组的叶轮的扫风区域往外延伸预定距离所包括的区域。

可选地，探鸟装置包括雷达探鸟装置，雷达探鸟装置包括预定数量的雷达天线和雷达信号处理器。

可选地，探鸟装置安装在第一风力发电机组的基础平台上，预定数量的雷达天线与水平面成预定角度，预定数量的雷达天线的雷达信号的总辐射范围覆盖所述保护区域。

可选地，第一驱鸟装置或第二驱鸟装置包括超声波驱鸟装置和/或语音驱鸟装置，其中，超声波驱鸟装置包括预定数量的超声波喇叭和超声波发生器，语音驱鸟装置包括预定数量的语音喇叭和语音发生器。

可选地，超声波驱鸟装置和/或语音驱鸟装置安装在第一风力发电机组的基础平台上，预定数量的超声波喇叭和/或语音喇叭与水平面成预定角度，预定数量的超声波喇叭的超声波的总辐射范围覆盖保护区域，预定数量的语音波喇叭的语音的总传播范围覆盖保护区域。

本发明的另一方面提供一种风电场，该风电场包括上述的驱鸟系统。

本发明的另一方面提供一种海上风电场，该海上风电场包括上述的驱鸟系统。

本发明的另一方面提供一种风电场的驱鸟方法，该驱鸟方法包括：第一控制器从自己所在的第一风力发电机组上安装的探鸟装置获取鸟情信息，并根据获取的鸟情信息，将鸟情信息发送至第二控制器或者控制从自己所在的第一风力发电机组上安装的第一驱鸟装置进行驱鸟；第二控制器当接收到第一控制器发送的鸟情信息时，根据鸟情信息控制第一驱鸟装置和第二驱鸟装置进行驱鸟。

可选地，鸟情信息包括鸟的数量，其中，第一控制器将鸟情信息发送至第二控制器或者控制从自己所在的第一风力发电机组上安装的第一驱鸟装置进行驱鸟的方法包括：当鸟的数量小于预定值时，第一控制器控制自己所在的第一风力发电机组上安装的第一驱鸟装置进行驱鸟；当鸟的数量大于或等于预定值时，第一控制器将鸟情信息发送至第二控制器。

可选地，鸟情信息还包括鸟的位置和飞行速度，其中，第一控制器控制自己所在的第一风力发电机组上安装的第一驱鸟装置进行驱鸟的步骤包括：第一控制器根据鸟的位置和飞行速度确定鸟进入危险区域所需的时间，根据所需的时间来确定驱鸟功率，第一控制器控制自己所在的第一风力发电机组上安装的第一驱鸟装置按照驱鸟功率进行驱鸟；其中，危险区域是指风力发电机组的扫风区域。

可选地，鸟情信息还包括鸟的位置和飞行速度，其中，第二控制器根据鸟情信息控制第一驱鸟装置和第二驱鸟装置进行驱鸟的步骤包括：第二控制器根据鸟的位置和飞行速度确定鸟进入危险区域的所需的时间，根据所述所需的时间来确定驱鸟功率，控制第一驱鸟装置和第二驱鸟装置按照驱鸟功率进行驱鸟；其中，危险区域是指风力发电机组的叶轮的扫风区域。

根据本发明的实施例的风电场及其驱鸟系统和方法，在保护区域内对鸟类进行探测和驱赶，可有效地避免因鸟类撞击风力发电机组而带来的生态环境问题，同时也避免了风力发电机组的叶片因鸟类撞击受损而带来的巨大经济损失。

将在接下来的描述中部分阐述本发明另外的方面和/或优点，还有一部分通过描述将是清楚的，或者可以经过本发明的实施而得知。

附图说明

通过下面结合附图进行的详细描述，本发明的上述和其它目的、特点和优点将会变得更加清楚，其中：

图1是示出根据本发明的实施例的风电场的驱鸟系统的拓扑图。

图2是示出本发明的实施例的风电场中安装有第一驱鸟模块和第二驱鸟模块的风力发电机组的分布图；

图3是示出本发明的实施例的风电场的第一驱鸟模块的结构框图；

图4是示出根据本发明的实施例的风电场的驱鸟方法的流程图。

具体实施方式

下面参照附图详细描述本发明的实施例。

图1是示出根据本发明的实施例的风电场的驱鸟系统的拓扑图。所述风电场可以是海上风电场，也可以是陆上风电场，风电场包括多个风力发电机组。

如图1所示，根据本发明的实施例的风电场的驱鸟系统包括第二控制器30、多个第一驱鸟模块10和多个第二驱鸟模块20。

多个第一驱鸟模块10和多个第二驱鸟模块20分别安装在风电场中的不同风力发电机组上。

图2是示出本发明的实施例的风电场中安装有第一驱鸟模块和第二驱鸟模块的风力发电机组的分布图。

风电场中的每个第一风力发电机组40上安装有一个第一驱鸟模块10，风电场中的每个第二风力发电机组50上安装有一个第二驱鸟模块20。

如图2所示，第一风力发电机组40是指风电场最外侧的风力发电机组，也就是风电场外围的风力发电机组。第二风力发电机组50是指风电场中除第一风力发电机组之外的部分或全部风力发电机组，也就是风电场内侧的部分或全部风力发电机组。

再次参照图1，第一驱鸟模块10和第二驱鸟模块20可分别安装在第一风力发电机组40和第二风力发电机组50上任意可以安装的位置。优选地，为了维护方便，第一驱鸟模块10和第二驱鸟模块20可分别安装在第一风力发电机组40和第二风力发电机组50的基础平台60上。

图3是示出本发明的实施例的风电场的第一驱鸟模块的结构框图。

如图3所示，第一驱鸟模块可包括探鸟装置101、第一驱鸟装置102和第一控制器103。

探鸟装置101用于探测保护区域内的鸟情信息。该保护区域为从该探鸟装置101所在的风力发电机组的叶轮的扫风区域往外延伸预定距离所包括的区域。也就是说，该保护区域为从探鸟装置101的安装位置(例如基础平台60)至扫风区域往外延伸预定距离所包括的区域。该扫风区域是指风力发电机组的叶轮进行旋转运动所经过的区域。

探鸟装置101可以是各种可探测保护区域内的运动物体的装置。例如，探鸟装置101可以是雷达探鸟装置、红外探鸟装置或带夜视功能的视频探鸟装置等。

在探鸟装置101是雷达探鸟装置的情况下，雷达探鸟装置可包括预定数量的雷达天线和1个雷达信号处理器。该预定数量的雷达天线与水平面成预定角度，预定数量的雷达天线的雷达信号的总辐射范围覆盖上述的保护区域。例如，在预定数量为4个的情况下，每个雷达天线与水平面成45度至60度的夹角，每个雷达天线负责90度范围内的探鸟。

第一驱鸟装置102可以是各种可以驱赶鸟类的装置。例如，第一驱鸟装置102可包括以下至少一种驱鸟装置：超声波驱鸟装置、语音驱鸟装置和强频闪光驱鸟装置。可根据风电场所在区域的鸟类的种类情况来选择驱鸟装置的类型。第一驱鸟装置102的有效驱鸟范围大于上述的保护范围，可以是在上述的保护范围的基础上再向外延伸预定的范围。这样，除了可驱赶保护区域内的鸟以外，还可驱赶鸟群中还未到达保护区域内的鸟，以使鸟尽早地远离保护区域。

该超声波驱鸟装置可包括预定数量的超声波喇叭和1个超声波发生器。语音驱鸟装置包括预定数量的语音喇叭和1个语音发生器。

超声波发生器根据预存的工作模式产生特定的超声波(如在某频段上进行反复播放)，通过超声波喇叭播放，作用在鸟类上，使鸟类产生不适感，从而达到驱鸟的目的。语音发生器产生鸟类天敌叫声等鸟类害怕的声音，然后通过语音喇叭播放作用在鸟类身上，从而达到驱鸟的目的。

预定数量的超声波喇叭和预定数量的语音喇叭的安装方式与上述的预定数量的雷达天线的安装方式类似。例如，预定数量的超声波喇叭和/或语音喇叭与水平面成预定角度，所述预定数量的超声波喇叭的超声波的总辐射范围覆盖上述的保护区域，所述预定数量的语音波喇叭的语音的总传播范围覆盖上述的保护区域。

第一控制器103从同一第一驱鸟模块10中的探鸟装置101(即自己所在的第一风力发电机组上安装的探鸟装置101)获取鸟情信息，并根据获取的鸟情信息，将鸟情信息发送至第二控制器30或者控制同一第一驱鸟模块10中的第一驱鸟装置102进行驱鸟。

再次参照图1，第二驱鸟模块20在第二控制器30的控制下进行驱鸟。第二驱鸟模块20可包括第二驱鸟装置，第二驱鸟装置在第二控制器30的控制下进行驱鸟。此外，第二驱鸟模块20还可包括第三控制器，第二控制器30通过第三控制器来控制第二驱鸟装置进行驱鸟。

由于安装在风电场内侧的第二驱鸟模块20不设置探鸟的装置，仅在安装在风电场的外围的第一驱鸟模块10中设置探鸟装置101，而探鸟装置101成本较高，这样可以大大降低驱鸟系统的成本。

第二驱鸟装置的结构和安装方式可与第一驱鸟装置102类似，在此不再赘述。

第二控制器30用于当接收到第一控制器103发送的鸟情信息时，根据鸟情信息控制第一驱鸟装置102和第二驱鸟装置进行驱鸟。

第二控制器30还可用于监控第一驱鸟装置102和第二驱鸟装置的运行状态。当第一驱鸟装置102或第二驱鸟装置发生故障时，第二控制器30可提示工作人员进行维护。

第二控制器30还可用于关闭第一驱鸟装置102和第二驱鸟装置。这样，可在工作人员进入风电场进行维护时，通过第二控制器30关闭第一驱鸟装置102和第二驱鸟装置，以免工作人员由于第一驱鸟装置102和第二驱鸟装置的突然启动受到惊吓而发生危险。

第二控制器30可安装风电场中的任意位置。优选地，为了方便维护，第二控制器30可安装在风电场的中央集控中心。

第二控制器30可直接与第一控制器103、第一驱鸟装置102以及第二驱鸟装置进行通信，也可以通过网络交换机70来与上述设备进行通信。该网络交换机70可包括每个风力发电机组的网络交换机和中央集控中心的网络交换机。

以下将参照图4来详细描述上述风电场的驱鸟系统的驱鸟过程。

图4是示出根据本发明的实施例的风电场的驱鸟方法的流程图。

在步骤S10，第一控制器从自己所在的第一风力发电机组上安装的探鸟装置获取鸟情信息。也就是说，第一控制器从同一第一驱鸟模块中的探鸟装置获取保护区域内的鸟情信息。

该鸟情信息可包括保护区域内的鸟的各种信息。例如，鸟情信息可包括以下至少一项：鸟的数量、鸟的位置和鸟的飞行速度等。

在步骤S20，第一控制器根据鸟群信息确定鸟的数量是否小于预定值。该预定值可根据需要进行设定。

当鸟的数量小于预定值时，执行步骤S30，第一控制器控制自己所在的第一风力发电机组上安装的第一驱鸟装置进行驱鸟，直到鸟离开保护区域。

当鸟的数量大于或等于预定值时，确定鸟群进入了保护区域，执行步骤S40，第一控制器将鸟情信息发送至第二控制器。

在步骤S50，第二控制器根据鸟情信息控制第一驱鸟装置和第二驱鸟装置进行驱鸟。这里，第二控制器可根据鸟情信息控制部分或全部第一驱鸟装置和部分或全部第二驱鸟装置进行驱鸟，直到鸟离开保护区域。

在一个优选的实施例中，所述第一驱鸟装置和第二驱鸟装置具有不同的驱鸟功率，驱鸟功率越大，驱鸟效果越好。在这种情况下，第一控制器和第二控制器还可根据鸟情信息来确定驱鸟功率，并控制相应的驱鸟装置按照确定的驱鸟功率进行驱鸟。例如，可根据鸟情信息来确定鸟进入危险区域的所需的时间，再根据所需的时间来确定驱鸟功率。该危险区域为是指风力发电机组的叶轮的扫风区域。这里，所需的时间越少，确定的驱鸟功率越大。

具体说来，上述鸟情信息还包括鸟的位置和飞行速度，在步骤S30中，第一控制器根据鸟的位置和飞行速度确定鸟进入危险区域所需的时间，根据所需的时间来确定驱鸟功率，控制自己所在的第一风力发电机组上安装的第一驱鸟装置按照所述驱鸟功率进行驱鸟。在步骤S50中，第二控制器根据鸟的位置和飞行速度确定鸟进入危险区域的所需的时间，根据所需的时间来确定驱鸟功率，控制所有第一驱鸟装置和所有第二驱鸟装置按照所述驱鸟功率进行驱鸟。

这里，在已知鸟的位置、鸟的飞行速度以及危险区域的位置的情况下，本领域技术人员可根据各种已知的方法来确定鸟进行危险区域所需的时间。

本发明的实施例还提供一种风电场。该风电场包括上述的驱鸟系统。该风电场可以是陆上风电场，也可以是海上风电场。

根据本发明的实施例的风电场及其驱鸟系统和方法，在保护区域内对鸟类进行探测和驱赶，可有效地避免因鸟类撞击风力发电机而带来的生态环境问题，同时也避免了风力发电机组的叶片因鸟类撞击受损而带来的巨大经济损失。

尽管已经参照其示例性实施例具体显示和描述了本发明，但是本领域的技术人员应该理解，在不脱离权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下，可以对其进行形式和细节上的各种改变。

Claims (15)

1.一种风电场的驱鸟系统，所述风电场包括多个风力发电机组，其特征在于，包括：

第二控制器、多个探鸟装置、多个第一驱鸟装置、多个第一控制器和多个第二驱鸟装置，

其中，所述风电场最外侧的每个第一风力发电机组上安装有所述多个探鸟装置之一、多个第一驱鸟装置之一和多个第一控制器之一，所述风电场中的每个第二风力发电机组上安装有所述多个第二驱鸟装置之一，其中，所述第二风力发电机组是所述风电场中除所述第一风力发电机组之外的部分或全部的所述风力发电机组；

其中，每个所述探鸟装置用于探测保护区域内的鸟情信息；

其中，每个所述第一控制器用于从自己所在的所述第一风力发电机组上安装的所述探鸟装置获取所述鸟情信息，并根据获取的所述鸟情信息，将所述鸟情信息发送至所述第二控制器或者控制从自己所在的所述第一风力发电机组上安装的所述第一驱鸟装置进行驱鸟；

其中，所述第二控制器用于当接收到所述第一控制器发送的所述鸟情信息时，根据所述鸟情信息控制所述第一驱鸟装置和所述第二驱鸟装置进行驱鸟。

2.根据权利要求1所述的驱鸟系统，其特征在于，所述鸟情信息包括鸟的数量，

其中，当鸟的数量小于预定值时，所述第一控制器控制自己所在的所述第一风力发电机组上安装的所述第一驱鸟装置进行驱鸟，当鸟的数量大于或等于预定值时，所述第一控制器将所述鸟情信息发送至所述第二控制器。

3.根据权利要求2所述的驱鸟系统，其特征在于，所述鸟情信息还包括鸟的位置和飞行速度，

其中，所述第一控制器根据鸟的位置和飞行速度确定鸟进入危险区域所需的时间，根据所述所需的时间来确定驱鸟功率，控制自己所在的所述第一风力发电机组上安装的第一驱鸟装置按照所述驱鸟功率进行驱鸟；

其中，所述危险区域是指所述风力发电机组的叶轮的扫风区域。

4.根据权利要求1所述的驱鸟系统，其特征在于，所述鸟情信息还包括鸟的位置和飞行速度，

其中，所述第二控制器根据鸟的位置和飞行速度确定鸟进入危险区域的所需的时间，根据所述所需的时间来确定驱鸟功率，控制所述第一驱鸟装置和所述第二驱鸟装置按照所述驱鸟功率进行驱鸟；

其中，所述危险区域是指所述风力发电机组的叶轮的扫风区域。

5.根据权利要求1所述的驱鸟系统，其特征在于，所述保护区域为从所述风力发电机组的叶轮的扫风区域往外延伸预定距离所包括的区域。

6.根据权利要求1所述的驱鸟系统，其特征在于，所述探鸟装置包括雷达探鸟装置，所述雷达探鸟装置包括预定数量的雷达天线和雷达信号处理器。

7.根据权利要求6所述的驱鸟系统，其特征在于，所述探鸟装置安装在所述第一风力发电机组的基础平台上，所述预定数量的雷达天线与水平面成预定角度，所述预定数量的雷达天线的雷达信号的总辐射范围覆盖所述保护区域。

8.根据权利要求7所述的驱鸟系统，其特征在于，所述第一驱鸟装置或所述第二驱鸟装置包括超声波驱鸟装置和/或语音驱鸟装置，

其中，所述超声波驱鸟装置包括预定数量的超声波喇叭和超声波发生器，所述语音驱鸟装置包括预定数量的语音喇叭和语音发生器。

9.根据权利要求8所述的驱鸟系统，其特征在于，所述超声波驱鸟装置和/或语音驱鸟装置安装在所述第一风力发电机组的基础平台上，所述预定数量的超声波喇叭和/或语音喇叭与水平面成预定角度，所述预定数量的超声波喇叭的超声波的总辐射范围覆盖所述保护区域，所述预定数量的语音波喇叭的语音的总传播范围覆盖所述保护区域。

10.一种风电场，其特征在于，包括如权利要求1至9中的任意一项所述的驱鸟系统。

11.一种海上风电场，其特征在于，包括如权利要求1至9中的任意一项所述的驱鸟系统。

12.一种用于如权利要求1所述的风电场的驱鸟系统的风电场的驱鸟方法，其特征在于，包括：

第一控制器从自己所在的第一风力发电机组上安装的探鸟装置获取鸟情信息，并根据获取的所述鸟情信息，将所述鸟情信息发送至第二控制器或者控制从自己所在的所述第一风力发电机组上安装的第一驱鸟装置进行驱鸟；

第二控制器当接收到所述第一控制器发送的鸟情信息时，根据所述鸟情信息控制所述第一驱鸟装置和第二驱鸟装置进行驱鸟。

13.根据权利要求12所述的驱鸟方法，其特征在于，所述鸟情信息包括鸟的数量，

其中，所述第一控制器将所述鸟情信息发送至所述第二控制器或者控制从自己所在的所述第一风力发电机组上安装的所述第一驱鸟装置进行驱鸟的方法包括：

当鸟的数量小于预定值时，所述第一控制器控制自己所在的所述第一风力发电机组上安装的所述第一驱鸟装置进行驱鸟；

当鸟的数量大于或等于预定值时，所述第一控制器将所述鸟情信息发送至所述第二控制器。

14.根据权利要求13所述的驱鸟方法，其特征在于，所述鸟情信息还包括鸟的位置和飞行速度，

其中，所述第一控制器控制自己所在的所述第一风力发电机组上安装的所述第一驱鸟装置进行驱鸟的步骤包括：所述第一控制器根据鸟的位置和飞行速度确定鸟进入危险区域所需的时间，根据所述所需的时间来确定驱鸟功率，所述第一控制器控制自己所在的所述第一风力发电机组上安装的所述第一驱鸟装置按照所述驱鸟功率进行驱鸟；

其中，所述危险区域是指风力发电机组的叶轮的扫风区域。

15.根据权利要求12所述的驱鸟方法，其特征在于，所述鸟情信息还包括鸟的位置和飞行速度，

其中，所述第二控制器根据所述鸟情信息控制所述第一驱鸟装置和所述第二驱鸟装置进行驱鸟的步骤包括：所述第二控制器根据鸟的位置和飞行速度确定鸟进入危险区域的所需的时间，根据所述所需的时间来确定驱鸟功率，控制所述第一驱鸟装置和所述第二驱鸟装置按照所述驱鸟功率进行驱鸟；

其中，所述危险区域是指风力发电机组的叶轮的扫风区域。

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