CN109983646B - 风尾流区内的风力涡轮发电机的无功功率生产 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于控制包括多个风力涡轮发电机的风力发电厂的功率产生量的方法、计算机程序产品和风力发电厂。该方法包括基于接收到的风力信息来限定包括多个风力涡轮发电机中的一个或多个第一风力涡轮发电机的风尾流区。该方法还包括增加风尾流区的一个或多个第一风力涡轮发电机中的至少一个的无功功率产生量。

Description

风尾流区内的风力涡轮发电机的无功功率生产
技术领域
本公开中给出的实施方式总体涉及对经历来自其它风力涡轮机的尾流效应的风力涡轮机的无功功率产生量进行控制的技术。
背景技术
现代发电和配电网络越来越依赖可再生能源，诸如风力涡轮机。在一些情况下，风力涡轮机可以代替传统的基于化石燃料的发电机。除了仅仅生成并向电网输送有功电功率之外，风力涡轮机还负责贡献无功电功率以便通过电压调节来支持电网稳定性。然而，风力涡轮发电机的运行条件以及风力条件的自然变化会影响风力涡轮机可预测地输送功率的能力。另外，风力条件有时可能不适合发电。
在风力发电厂内，当上游风力涡轮发电机从风中提取能量时，上游风力涡轮机形成风速降低的下游尾流。这些降低的风速通常导致设置在上游风力涡轮发电机的尾流内的任何(多个)下游风力涡轮发电机的有功功率产生量减少，从而造成来自(多个)下游风力涡轮发电机的功率产生量的损失。
发明内容
本公开的一个实施方式是一种用于控制包括多个风力涡轮发电机(WTG)的风力发电厂的功率产生量的方法。该方法包括基于接收到的风力信息来限定包括多个风力涡轮发电机中的一个或多个第一风力涡轮发电机的风尾流区。该方法还包括增加风尾流区的一个或多个第一风力涡轮发电机中的至少一个的无功功率产生量。
该方法有利地允许经历由一个或多个上游风力涡轮发电机导致的尾流效应的下游风力涡轮发电机产生增加的无功功率，这通过电压调节有助于电网的稳定性。风力发电厂用于将特定的有功和无功功率水平输送到公共联接点(PCC)。为了满足期望的无功功率水平，在一些常规实施方式中，要求风力发电厂中的每个WTG输送相同的无功功率输出。根据本文公开的实施方式，设置在风尾流区内的WTG被控制以提供比风尾流区外的WTG相对较大的无功功率。由于在风电场的一个点处的风尾流区可能因为该点的主要风向而保持相对稳定，因此风力发电厂内的一组相对稳定的WTG可能始终遇到降低的风速。该组WTG可以被设定为输送相对较大的无功功率。
从WTG产生无功功率同时以其额定有功功率水平产生有功功率会导致WTG的电功率部件和发电机的显著疲劳。换句话说，与2000千瓦和0千伏安的功率产生量相比，产生2000千瓦(kW)和200千伏安(kVAr)的风力发电机具有更高的运行温度。较高的运行温度通常与WTG的增加的疲劳速率相关。因此，使用有功功率输出相对较低的WTG来贡献相对更大的无功功率将保持运行温度尽可能低，并且因此对部件寿命具有积极影响。这倾向于降低风力发电厂的运行成本(或OPEX)，并且倾向于给WTG的部件提供增加的热储备。这种增加的热储备可用于提供增加的有功功率产生量和/或更强的鲁棒性以补偿与风力发电厂在PCC处联接的弱电网上的电压或频率变化。以这种方式，输送到电网的附加无功功率可以为风力发电厂运营商提供增加的收入，并且可以使风力发电厂内的其它风力涡轮发电机能够以更高的有功功率水平运行。
本公开的另一个实施方式是一种计算机程序产品，其包括含有代码的非暂时性计算机可读存储介质，该代码在由一个或多个处理器运行时执行用于控制包括多个风力涡轮发电机的风力发电厂的功率产生量的操作。该操作包括基于接收到的风力信息来限定包括多个风力涡轮发电机中的一个或多个第一风力涡轮发电机的风尾流区。该操作还包括增加风尾流区的一个或多个第一风力涡轮发电机中的至少一个的无功功率产生量。
计算机程序产品可以执行对WTG的监测，并且基于WTG的有功功率产生量来确定哪个WTG应该输送相对较高水平的无功功率。在一些实施方式中，计算机程序产品在发电厂控制器内实施并提供准确的解决方案，以获得与控制功率产生量的上述方法类似的结果和益处。
本公开的另一个实施方式是一种包括多个风力涡轮发电机的风力发电厂。该风力发电厂还包括风力发电厂控制器，其被构造为基于接收到的风力信息来限定包括多个风力涡轮发电机中的一个或多个第一风力涡轮发电机的风尾流区。风力发电厂控制器还被构造为增加风尾流区的一个或多个第一风力涡轮发电机中的至少一个的无功功率产生量。
附图说明
因此，通过参考其中一些在附图中示出的实施方式，可以获得能够详细理解本公开的上述特征的方式、上面简要概述的本公开的更具体的描述。然而，应注意，附图仅示出了本公开的典型实施方式，并且因此不应被认为限制本公开的范围，因为本公开可允许其它同等有效的实施方式。
图1示出了根据一个或多个实施方式的水平轴风力涡轮机的示意图。
图2示出了根据一个或多个实施方式的风力发电厂和相关控制器。
图3示出了根据一个或多个实施方式的风力涡轮发电机的示例性运行特性。
图4示出了根据一个或多个实施方式的控制风力发电厂的功率产生量的方法。
图5示出了根据一个或多个实施方式的、通过使用测量风向和预测风向来控制风力发电厂的功率产生量的方法。
图6示出了根据一个或多个实施方式的对应于风力涡轮发电机的风尾流区。
图7示出了根据一个或多个实施方式的对应于风力发电厂的多个风力涡轮发电机的风尾流区。
图8示出了根据一个或多个实施方式的对应于测量风向和预测风向的风尾流区。
为了便于理解，在可能的情况下，使用相同的附图标记来表示附图中共有的相同元件。可以设想到，在一个实施方式中公开的元件可以有利地用于其它实施方式而无需具体叙述。
具体实施方式
实施方式总体涉及一种用于控制包括多个风力涡轮发电机的风力发电厂的功率产生量的技术。该方法包括基于接收到的风力信息来限定包括多个风力涡轮发电机中的一个或多个第一风力涡轮发电机的风尾流区。该方法还包括增加风尾流区的第一风力涡轮发电机中的至少一个的无功功率产生量。
图1示出了水平轴风力涡轮机(WTG)100的示意图。风力涡轮机100通常包括塔架102和位于塔架102顶部的机舱104。风力涡轮机转子106可以与机舱104通过延伸出机舱104的低速轴连接。如图所示，风力涡轮机转子106包括安装在公共轮毂110上的三个转子叶片108，但也可包括任何合适数量的叶片，例如一个、两个、四个、五个或更多叶片。叶片108(或翼)通常具有空气动力学形状，其具有面向风的前缘112、在叶片108的弦的相反端的后缘114、末端116和用于以任何合适的方式附接到轮毂110的根部118。对于一些实施方式，叶片108可以通过使用桨距轴承120连接到轮毂110，使得每个叶片108可以围绕其纵向轴线旋转以调节叶片的桨距。
图2示出了根据一个或多个实施方式的风力发电厂和相关控制器。通常，风力发电厂也可以称为风电场或风电园区。风力发电厂(WPP)200包括多个风力涡轮发电机(WTG)100-1、100-2、...、100-n(通常称为WTG 100)，WTG 100在公共联接点(PCC)210处与电网205可操作地连接。电网205表示任何合适的、可在一个或多个电压电平下运行的输电网和/或配电网。电网205通常包括多个传输线、变压器、变电站等。
每个WTG 100-1、100-2、......、100-n包括发电机(未示出)，发电机被构造为将风力涡轮机转子106的机械能转换成电功率的一个或多个相。发电机可以是任何合适的类型，诸如感应发电机(IG)、永磁发电机(PMG)等，如本领域技术人员已知。每个WTG 100-1、100-2、......、100-n提供相应的功率输出270-1、270-2、......、270-n、该功率输出被输送到电网205并最终输送到与电网205连接的任何电负载。
使用包括WPP控制器215(也称为发电厂控制器，或PPC)的控制装置来控制风力发电厂200的运行。WPP控制器215使用连接装置275-1、275-2、...、275-n与每个WTG 100通信联接。在一个实施方式中，每个WTG 100包括相应的WTG控制器(未示出)，相应的WTG控制器被构造为通过相应的连接装置275-1、275-2、...、275-n与WPP控制器215通信。连接装置275-1、275-2、...、275-n通常表示任何合适的通信装置，无论是有线的还是无线的。在各种实施方式中，WTG 100基于由WPP控制器215通过连接装置275-1、275-2、...、275-n发送的控制信号产生电功率。反过来，每个WTG 100可以使用相同的连接装置275-1、275-2、...、275-n向WPP控制器215提供反馈信号和/或其它信息。
电厂功率输出280由WPP控制器215控制，并且表示由WPP 200输送给电网205的总(collective)功率输出。在一个实施方式中，电厂功率输出280是各个WTG功率输出270-1、270-2、......、270-n的集合。在另一个实施方式中，除了功率输出270-1、270-2、......、270-n之外，电厂功率输出280还可以包括来自信号调节和/或由WPP控制器215控制的其它电源或负载(诸如能量存储装置)的运行的效果。
WPP控制器215包括至少一个处理器220和存储器225。处理器220可以具有任何合适的形式，诸如通用微处理器、控制器、专用集成电路(ASIC)等。存储器225可以包括针对其大小、相对性能或其它能力来选择的各种计算机可读介质：易失性和/或非易失性介质、可移除和/或不可移除介质等。
存储器225包括可由处理器220运行以执行本文描述的各种功能的程序代码。这些功能被描述为一个或多个单独的模块，在一些实施方式中，这些模块包括不同的程序代码以用于执行不同功能。各个模块可以通过发送的信号和/或存储器225的共享部分彼此通信。虽然模块被描绘为由WPP控制器215执行，但是其它实施方式可以包括不同构型的模块。例如，在示例性可替代构型配置中，WPP控制器215的一些或所有功能，诸如风力测量模块240，可以被部分地或完全地包括在各个WTG控制器内，并且由风力测量模块240生成的信息可以被发送给WPP控制器215。
如图所示，WPP控制器215包括风尾流区确定模块230、功率生产模块235、风力测量模块240和风力预测模块245。WPP控制器215还包括WPP拓扑信息250，WPP拓扑信息250表示适合描述WPP 200的构型和运行的任何信息。如图所示，WPP拓扑信息250包括WTG位置信息255、WTG有功功率额定值260和WTG额定风速265。WTG位置信息255描述了WTG 100在WPP 200内的相对定位，诸如WTG 100之间的距离和方向信息。在一些情况下，WTG位置信息255包括各个WTG 100的地理坐标。WTG位置信息255还可以包括描述关于WTG 100的地理地势和/或人造特征的地形信息。
每个WTG 100具有相应的WTG有功功率额定值260，其可以在风速等于或高于WTG100的WTG额定风速265的情况下产生。在一些实施方式中，WTG 100也可以临时超额(overrated)，这意味着WTG 100针对给定风速在满负荷运行期间产生比WTG有功功率额定值260更多的有功功率。当超额时，WTG 100通常比正常情况更积极地运行。对于切入速度和相应的WTG额定风速265之间的风速，WTG 100通常产生小于WTG有功功率额定值260的有功功率。
风力测量模块240被构造为从设置在WPP 200中或遍布WPP 200的传感器接收信号，并基于接收到的信号来确定描述在WPP 200和/或各个WTG 100处的风力条件的一个或多个参数。在一些实施方式中，每个WTG 100包括用于确定局部风速和/或风向的一个或多个传感器。WPP 200可以附加地或替代地包括与WTG 100分离的传感器(例如，独立的、位于WPP 200的变电站处的传感器等等)。可以采用任何合适的传感器，诸如机械风速计(例如，杯式和/或叶片式风速计)、超声波风速计、基于光的风速计、压力风速计等。
风力预测模块245被构造为针对一个或多个未来时间点来估计在WPP 200和/或各个WTG 100处的风力条件。风力预测模块245通常可以使用本领域普通技术人员已知的任何合适的建模技术。在一些实施方式中，风力预测模块245生成估计参数，诸如对应于离散时间的风向和风速。在替代的实施方式中，风力预测模块245可以设置在WPP 200外部，并且估计参数通过网络连接与WPP控制器215通信。
风尾流区确定模块230被构造为基于接收到的风力信息和WPP拓扑信息250在WPP200内限定一个或多个风尾流区232。接收到的风力信息包括由风力测量模块240提供的信息和由风力预测模块245提供的信息中的一种或两种。在一个实施方式中，风尾流区232包括对应于测量风向的风尾流区232(例如，使用来自风力测量模块240的信息)，以及对应于预测风向的至少一个预测风尾流区232(例如，使用来自风力预测模块245的信息)。如本文所限定的“风尾流区”描述了设置在一个或多个WTG 100下游、经历(或预测经历)由一个或多个WTG引起的尾流效应的二维区域或三维体积。在一些实施方式中，关于WPP 200限定的风尾流区232包括由各个WTG 100形成的多个风尾流区。基于风向和WPP拓扑信息250，各个WTG 100的风尾流区可以是不重叠的或重叠的。WPP 200的设置在风尾流区232内的任何WTG100至少具有由于尾流效应造成的有功功率产生量的预定减少量。例如，当每个WTG 100从风中提取能量时，风速在WTG 100的下游尾流内降低。尾流内的风也可能倾向于有更多湍流。限定的(多个)风尾流区232内的降低的风速通常对应于设置在风尾流区232内的任何WTG 100的减少的有功功率产生量。随着风从WTG 100进一步向下游继续流动，风速降低的尾流通常会分散，直到风速再次达到其自由流速度。
在一些实施方式中，一个或多个上游WTG 100处的风速满足或超过WTG额定风速265，使得上游WTG 100能够以相应的WTG有功功率额定值260产生有功功率。相反，一个或多个下游WTG 100处(具体地，在至少一个上游WTG 100的下游的风尾流区232内)的风速小于下游WTG 100的WTG额定风速265，使得下游WTG 100产生小于相应的WTG有功功率额定值260的有功功率。在这种情况下，下游WTG 100的有功功率产生量的预定减少包括低于相应的WTG有功功率额定值260水平的有功功率产生量。此外，在这种情况下，可以使用对应于下游WTG 100的风速信息(即，指示下游风力发电机100将产生低于其额定功率的有功功率的信息)来限定风尾流区232。
在其它实施方式中，下游WTG 100的有功功率产生量的预定减少包括预定量的减少。例如，假设每个WTG 100额定产生1.5千瓦(kW)的有功功率，但是WPP 200处的当前风力条件使得每个WTG 100仅可以理想地产生1.0kW。此外，虽然上游WTG 100可能能够在这条件下产生1.0kW，但风尾流区232内的那些WTG 100不能够产生理想的1.0kW。在这种情况下，风尾流区232可以被限定为包括那些有功功率产生量与上游WTG 100相差至少预定量的WTG100。有功功率产生量的差异可以以绝对值的方式限定(例如，风尾流区232被限定为包括产生比当前风力条件下的理想有功功率产生量低至少0.2kW的风力发电机100)或者被限定为分数或百分比(例如，风尾流区232被限定为包括产生比理想有功功率产生量低至少15％的有功功率的WTG 100)。
设置在风尾流区232内的WTG 100的有功功率产生量的减少通常对应于那些WTG100的无功功率产生能力的增加。在一些实施方式中，WTG 100的增加的无功功率产生能力对应于与WTG 100的额定有功功率有关的预定有功功率范围。在一个非限制性示例中，对于2000kW的额定有功功率，WTG 100被控制为具有在约1400kW和2000kW之间的增加的无功功率产生量。以这种方式，设置在风尾流区232内的WTG 100可以在WPP 200内贡献更大量的无功功率。在一些情况下，可以通过WPP 200将附加量的无功功率输送到电网205以用于电压调节目的，这可以使WPP 200的运营商的收入增加。在其它情况下，附加量的无功功率可以使WPP 200的其它WTG 100能够以更高的有功功率水平运行，因为其它WTG 100需要相对较低的无功功率。如上所述，WTG 100的更多热储备通常可用于增加鲁棒性并降低WPP 200的OPEX，和/或使WTG 100能够输送更多有功功率。其它约束可以施用于WTG 100的增加的有功功率产生量，诸如空气动力学约束、机械负载等。
由风尾流区确定模块230生成的风尾流区232可以以任何合适的形式表示在存储器225内。一些非限制性示例包括二维区域(例如，对应于WPP 200的俯视图)、三维体积和风尾流区232中包括的一个或多个WTG 100的列表。在一些实施方式中，风尾流区232由风尾流区确定模块230适应性地更新，例如，基于由风力测量模块240提供的新的风力测量值和/或由风力预测模块245提供的预测。
此外，在一些实施方式中，风尾流区确定模块230确定了不同风尾流区232(诸如，基于当前风力测量值的第一风尾流区232和基于预测风力条件的第二预测风尾流区)共有的一个或多个WTG 100。以这种方式，通过增加共有的一个或多个WTG 100的无功功率，增加了当风尾流区232(例如，基于更新的风力测量值)更新时将不需要不同WTG 100的后续无功功率增加的可能性。也可能的是，基于WPP位置信息255中反映的WPP 200的布置结构，特定WTG 100可能针对所有风向值都落入与各种其它WTG 100有关的风尾流区域232内。在这些不同的实施方式中，可以将不同风尾流区之间共有的(多个)WTG 100指定为“优选”WTG，其用于首先满足WPP 200内的无功功率增加。如果要求的无功功率增加量超过了优选WTG可以提供的量，则一个或多个非优选WTG可以增加其无功功率产生量以满足要求。例如，非优选WTG可以包括在第一风尾流区232中但不在随后的第二风尾流区232内的WTG 100，并且还可以包括不在任何风尾流区232中的WTG。
功率产生模块235被构造为生成设定点或其它合适的功率需求信号，以用于控制由WPP 200中的每个WTG 100-1、100-2、...、100-n产生的有功功率和无功功率。在一些实施方式中，功率产生模块235应用多个预定控制算法中所选择的一个来控制WTG 100的功率产生量。在一些情况下，功率产生模块235基于接收到或生成的WPP级功率需求信号来生成设定点，诸如WPP功率输出设定点，设定点可以被输入到所选择的控制算法。生成的设定点可以由WPP控制器215使用连接装置275-1、275-2、...、275-n发送到各个WTG控制器。
功率产生模块235被构造为基于当前和/或预测风尾流区232来传送功率需求信号。更具体地，功率产生模块235被构造为增加被包括在功率产生模块235内的至少一个WTG100的无功功率产生量。在一些实施方式中，增加无功功率产生量包括，当确定特定的WTG100包括在风尾流区232内时，将增加的无功功率设定点发送至该WTG 100。功率产生模块235还被构造为，基于风尾流区232的组成的更新或改变(例如，由于风向的改变)来更新功率设定点。例如，当确定WTG 100不再包括在风尾流区232内时，功率产生模块235可以将降低的无功功率设定点发送至该WTG 100。
在一些实施方式中，包括在特定风尾流区232中的多个WTG 100的无功功率增加的相对量取决于相应的WTG有功功率额定值260。例如，在包括第一WTG 100的额定功率比第二WTG 100更高的风尾流区232中，第一WTG 100可以被分配比第二WTG 100更小部分的总无功功率增加量。在一个实施方式中，被分配的部分的差异与WTG 100的额定功率的差异成比例。例如，假设第一WTG 100的额定功率比第二WTG 100大20％。对于WPP 200的给定的总无功功率增加量来说，第一WTG 100可以被分配比分配给第二WTG 100的少20％的无功功率增加量。在另一个实施方式中，具有较高额定功率的(多个)WTG 100的无功功率产生量优选地在其它WTG 100的无功功率产生量增加之前增加。其它分配方案也是可能的，例如，风尾流区232中的WTG 100之间的无功功率增加量的相等分配。
图3示出了根据一个或多个实施方式的风力涡轮发电机的示例性运行特性。更具体地，图表300包括示出了风力发电厂的WTG(诸如图2中描绘的WPP 200的WTG 100)的合适运行点的图线305。在图表300示出的非限制性示例中，WTG具有2000kW的额定有功功率。在一些实施方式中，风力发电厂的WTG具有类似的运行特性(例如，相同的额定有功功率并且根据图线305运行)。在其它实施方式中，风力发电厂的至少一些WTG具有不同的运行特性(例如，不同的额定有功功率和/或不同的图线)。
图线305包括示出风力涡轮机的降额(de-rated)运行的区段310。换句话说，当产生低于额定的有功功率时，风力涡轮机可以在沿着区段310的各种运行点处运行，诸如所示的运行点325A、325B、325C。如上所述，为了增加WTG的热储备，WTG可以针对给定的有功功率值以较低的无功功率产生量来运行，例如根据替代的区段315、320。沿着替代的区段315运行WTG提供了比沿着区段310运行更大的热储备，并且沿着替代的区段320运行提供了比沿着替代的区段315运行更大的热储备。基于区段310和替代的区段315、320的斜率，当考虑WPP的组合无功功率输出时，可能有益的是，以降低的有功功率运行WTG(例如，包括在风尾流区中的WTG)以提供相对较大量的无功功率。
在一个非限制性示例中，风力发电厂包括额定有功功率为2000kW的六个WTG。该六个WTG中的三个WTG各自产生其额定有功功率。其它三个WTG降额并且各自产生1800kW的有功功率。例如，三个降额的WTG可以位于在产生额定有功功率的一个或多个WTG下游形成的风尾流区内。
在该示例中，风力发电厂需要提供2400kVAr的无功功率输出。在风力发电厂的一些常规实施方式中，控制六个WTG中的每个以提供相等的无功功率产生量(例如，每个400kVAr)以满足WPP要求。因此，三个降额的WTG在运行点325D处运行，并且产生额定有功功率的三个WTG在运行点325C处运行。在运行点325C处运行三个WTG通常不为这些WTG保留热储备。
然而，在一些实施方式中，控制以降低的有功功率产生量(1800kW)运行的那些WTG从而提供比产生2000kW的WTG相对更大量的无功功率产生量。例如，产生1800kW有功功率的WTG在运行点325B处运行，其中每个提供600kVAr(总共1800kVAr)，产生2000kW有功功率的WTG在运行点325E运行，每个提供200kVAr(总共600kVAr)。在这些实施方式中，在两个运行点325B、325E处运行的WTG都各自具有一定量的热储备，这可以增加鲁棒性并降低WPP的OPEX和/或使WTG能够输送更高的有功功率。
图4示出了根据一个或多个实施方式的控制风力发电厂的功率产生量的方法。方法400可以与本文讨论的其它实施方式的特征结合使用。在一些情况下，方法400在包括多个WTG 100的WPP 200的WPP控制器215(图2中示出)中实施。
方法400在框405处开始，其中基于接收到的风力信息来限定风尾流区。风尾流区包括多个WTG中的一个或多个第一WTG。风力信息包括测量风力信息和预测风力信息中的一种或两种，诸如测量风向和/或预测风向。在框415处，风尾流区内的第一WTG中的至少一个的无功功率产生量增加。在一些实施方式中，第一WTG中的至少一个的无功功率增加的相对量取决于第一WTG的相对有功功率额定值。方法400在框415完成之后结束。
图5示出了根据一个或多个实施方式的通过使用测量风向和预测风向来控制风力发电厂的功率产生量的方法。方法500表示图4的方法400的一个非限制性示例，并且可以由图2中示出的WPP控制器215执行。此外，方法500可以与本文所讨论的其它实施方式的特征结合使用。
方法500在框505处开始，其中限定了对应于测量风向的第一风尾流区。在框515处，限定了对应于预测风向的第二风尾流区。框505和515共同提供方法400的框405的一个非限制性示例。可以进一步限定对应于其它(多个)测量风向和/或预测风向的(多个)附加风尾流区。
在框525处，选择第一和第二风尾流区共有的一个或多个WTG。在框535处，增加所选择的一个或多个风力涡轮发电机中的至少一个的无功功率产生量。框535提供了方法400的框415的非限制性示例。方法500在框535完成之后结束。
图6示出了根据一个或多个实施方式的对应于风力涡轮发电机的风尾流区。布置结构600示出了风力发电厂的多个WTG 100-1、100-2、100-3的二维俯视图。箭头605指示由与风力发电厂相关联的一个或多个传感器测量的当前风向。基于当前风向，WTG 100-1位于WTG 100-2和100-3的上游。
由WTG 100-1的运行引起的尾流效应被示为风尾流区232和图线615。当WTG 100-1从风中提取能量时，风速从风尾流区232外的点的初始风速(v0)减小到风尾流区232内的小于v0(<v0)的风速。通常，风速值远离风尾流区232的边缘减小。如图所示，风尾流区232延伸到相对于WTG 100-1的预定距离处。在一些实施方式中，风尾流区232被限定为延伸到预定倍数的转子直径(D)处。
WTG 100-2被示为设置在风尾流区232内，并且由于尾流效应所导致的降低的风速，WTG 100-2至少具有有功功率产生量的预定减少量。WTG 100-3被示为设置在风尾流区232外部，并且通常能够实现对应于初始风速v0的有功功率产生量水平。
图7示出了根据一个或多个实施方式的对应于风力发电厂的多个风力涡轮发电机的风尾流区。更具体地，布置结构700示出了各个WTG的多个风尾流区组成的相互作用。
布置结构700示出了以多个行和列设置的多个、十六个WTG 100。虽然WTG 100被示为在4×4的网格中基本上等间隔，但给出布置结构700是为了简化描述，并且WTG 100的任何替代的合适的布置结构也是可能的。例如，各种WTG 100可以设置成不规则的布置结构。
基于箭头605指示的当前风向，风尾流区232包括由多个上游WTG 100的群组705形成并延伸到相对于上流WTG 100的预定距离(d)处的风尾流区组成710A、710B、710C、710D。如图所示，风尾流区组成710A、710B、710C、710D部分重叠，但在其它实施方式中，至少一个风尾流区组成与其它风尾流区组成不重叠。
图8示出了根据一个或多个实施方式的对应于测量风向和预测风向的风尾流区。布置结构800包括以多个行和列设置的多个、十六个WTG 100-1至100-16，类似于图6的布置结构700。在第一时间，确定了第一风向605-1并且限定了包括WTG 100-2、100-3、100-6、100-7、100-10、100-11、100-14和100-15的第一风尾流区232-1。预测风力信息用于确定对应于第二时间的第一预期(或预测)风向605-P1(以虚线示出)。第一预期风尾流区232-P1(以虚线示出)是基于第一预期风向605-P1限定的并且包括WTG 100-2、100-6、100-10、100-11、100-12。预测风力信息还用于确定对应于第三时间的第二预期(或预测)风向605-P2(以点划线示出)。第二预期风尾流区232-P2(以点划线示出)是基于第二预期风向605-P2限定的并且包括WTG 100-5至100-12。
在一些实施方式中，识别第一风尾流区232-1和第一预期风尾流区232-P1共有的一个或多个WTG 100的群组805。如图所示，群组805包括WTG 100-2、100-6、100-10和100-11。在一些实施方式中，优选的是，选择群组805的WTG 100以增加来无功功率产生量，之后增加第一风尾流区232-1和/或第一预测风尾流区232-P1的其它WTG 100的无功功率产生量。在替代的实施方式中，群组805可以反映不同的所限定的风尾流区共有的一个或多个WTG 100。在一个示例中，群组805可以反映第一风尾流区232-1、第一预期风尾流区232-P1和第二预期风尾流区232-P2共有的WTG 100(如图所示，WTG 100-6、100-10和100-11)。在另一示例中，群组805可以反映第一预期风尾流区232-P1和第二预期风尾流区232-P2共有的WTG 100(如图所示，WTG 100-6和100-10至100-12)。
在前文中，参考了本公开中给出的实施方式。然而，本公开的范围不限于具体描述的实施方式。相反，前述特征和要素的任何组合，无论是否与不同的实施方式相关，都被设想为实现和实践预期的实施方式。此外，尽管本文公开的实施方式可以实现优于其它可能的解决方案或优于现有技术的优点，但是否通过给定实施方式实现特定优点不是对本公开的范围的限制。因此，前述各方面、特征、实施方式和优点仅是说明性的，并且除非在权利要求中明确叙述，否则不被认为是随附权利要求的要素或限制。同样地，对“本发明”的引用不应被解释为是本文公开的任何发明主题的概括，并且除非在权利要求中明确叙述，否则不应被认为是随附权利要求的要素或限制。
如本领域技术人员将理解的，这里公开的实施方式可以呈现为系统、方法或计算机程序产品。因此，各方面可以采取以下形式：完全硬件实施方式、完全软件实施方式(包括固件、常驻软件、微代码等)或者组合软件和硬件方面的实施方式，这些实施方式在本文中通常都可以称为“电路”、“模块”、“系统”。此外，各方面可以采取在一个或多个计算机可读介质中实施的计算机程序产品的形式，该计算机可读介质具有包含在其上的计算机可读程序代码。计算机可读介质上包含的程序代码可以通过使用任何适当的媒介传输，包括但不限于无线、有线、光纤线缆、RF等，或者前述项的任何合适的组合。
以上参考根据本公开中给出的实施方式的方法的流程图图示和/或框图、装置(系统)和计算机程序产品描述了本公开的各方面。将理解，流程图图示和/或框图的每个框以及流程图图示和/或框图中的框的组合可以由计算机程序指令实施。这些计算机程序指令还可以存储在计算机可读介质中，该计算机可读介质可以指示计算机、其它可编程数据处理装置或其它设备以特定方式起作用，使得存储在计算机可读介质中的指令产生制品，该制品包括实现流程图和/或框图的一个或多个框中指示的功能/动作的指令。
附图中的流程图和框图示出了根据各种实施方式的结构、功能、以及系统、方法和计算机程序产品的可能实施方式的运行。在这方面，流程图或框图中的每个框可以表示模块、区段或部分代码，其包括用于实施(多个)特定逻辑功能的一个或多个可执行指令。还应注意，在一些替代的实施方式中，框中提到的功能可能不按图中所示的顺序发生。例如，被示为连续的两个框实际上可以基本上同时执行，或者这些框有时可以以相反的顺序执行，这取决于涉及的功能。还应注意，框图和/或流程图图示的每个框以及框图和/或流程图图示中的框的组合可以由执行特定功能或动作的基于专用硬件的系统来实现，或由专用硬件和计算机指令的组合来实现。
鉴于前述内容，本公开的范围由随附的权利要求确定。

Claims (11)

1.一种控制包括多个风力涡轮发电机的风力发电厂的功率产生量的方法，所述方法包括：
基于接收到的风力信息来限定包括所述多个风力涡轮发电机中的一个或多个第一风力涡轮发电机的风尾流区；以及
增加所述风尾流区的所述一个或多个第一风力涡轮发电机中的至少一个的无功功率产生量，
其中，接收到的所述风力信息包括测量风向和预测风向，限定所述风尾流区包括：
限定对应于所述测量风向的第一风尾流区；以及
限定对应于所述预测风向的第二风尾流区，所述方法还包括：
选择所述多个风力涡轮发电机中的由所述第一风尾流区和所述第二风尾流区共有的一个或多个风力涡轮发电机，
增加无功功率产生量包括增加所选择的一个或多个风力涡轮发电机中的至少一个的无功功率产生量。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，增加所述一个或多个第一风力涡轮发电机中的至少两个第一风力涡轮发电机的无功功率产生量，所述一个或多个第一风力涡轮发电机中的所述至少两个第一风力涡轮发电机的无功功率增加量取决于所述一个或多个第一风力涡轮发电机中的所述至少两个第一风力涡轮发电机的相对有功功率额定值。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述风力信息包括风速信息，所述方法还包括：
基于相应的风速小于所述一个或多个第一风力涡轮发电机的额定风速来选择所述一个或多个第一风力涡轮发电机。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，所述风力信息包括风向信息，并且相对于所述多个风力涡轮发电机中的一个或多个第二风力涡轮发电机来限定风尾流区。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述风尾流区延伸到所述一个或多个第二风力涡轮发电机下游的预定距离处。
6.一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括含有代码的非暂时性计算机可读存储介质，所述代码在由一个或多个处理器运行时执行用于控制包括多个风力涡轮发电机的风力发电厂的功率产生量的操作，所述操作包括：
基于接收到的风力信息来限定包括所述多个风力涡轮发电机中的一个或多个第一风力涡轮发电机的风尾流区；以及
增加所述风尾流区的所述一个或多个第一风力涡轮发电机中的至少一个的无功功率产生量，
其中，接收到的所述风力信息包括测量风向和预测风向，限定所述风尾流区包括：
限定对应于所述测量风向的第一风尾流区；以及
限定对应于所述预测风向的第二风尾流区，所述操作还包括：
选择所述多个风力涡轮发电机中的由所述第一风尾流区和所述第二风尾流区共有的一个或多个风力涡轮发电机，
增加无功功率产生量包括增加所选择的一个或多个风力涡轮发电机中的至少一个的无功功率产生量。
7.根据权利要求6所述的计算机程序产品，其特征在于，所述一个或多个第一风力涡轮发电机中的至少两个第一风力涡轮发电机的无功功率产生量增加，所述一个或多个第一风力涡轮发电机中的所述至少两个第一风力涡轮发电机的无功功率增加量取决于所述一个或多个第一风力涡轮发电机中的所述至少两个第一风力涡轮发电机的相对有功功率额定值。
8.根据权利要求6或7所述的计算机程序产品，其特征在于，所述风力信息包括风速信息，所述操作还包括：
基于相应的风速小于所述一个或多个第一风力涡轮发电机的额定风速来选择所述一个或多个第一风力涡轮发电机。
9.根据前述权利要求中的任一项所述的计算机程序产品，其特征在于，所述风力信息包括风向信息，并且相对于所述多个风力涡轮发电机中的一个或多个第二风力涡轮发电机来限定风尾流区。
10.根据权利要求9所述的计算机程序产品，其特征在于，所述风尾流区延伸到所述一个或多个第二风力涡轮发电机下游的预定距离处。
11.一种风力发电厂，所述风力发电厂包括：
多个风力涡轮发电机；以及
风力发电厂控制器，所述风力发电厂控制器被构造为：
基于接收到的风力信息来限定包括所述多个风力涡轮发电机中的一个或多个第一风力涡轮发电机的风尾流区；以及
增加所述风尾流区的所述一个或多个第一风力涡轮发电机中的至少一个的无功功率产生量，
其中，接收到的所述风力信息包括测量风向和预测风向，限定所述风尾流区包括：
限定对应于所述测量风向的第一风尾流区；以及
限定对应于所述预测风向的第二风尾流区，所述风力发电厂控制器还被构造为：
选择所述多个风力涡轮发电机中的由所述第一风尾流区和所述第二风尾流区共有的一个或多个风力涡轮发电机，
增加无功功率产生量包括增加所选择的一个或多个风力涡轮发电机中的至少一个的无功功率产生量。
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