CN112534133A - 存在尾流相互作用的情况下控制风力涡轮机 - Google Patents

Abstract

描述了一种用于控制风电场（1）中的至少一个所考虑的风力涡轮机（5）的方法，包括：基于风况（7b），特别是风向（7b），确定是否一个其他风力涡轮机（9a、......、9e）处于由所考虑的风力涡轮机引起的尾流区中；如果一个其他风力涡轮机（9b）是所述尾流区（11b）中的最靠近的风力涡轮机并且如果所述其他风力涡轮机（9b）处于可操作状态，则将第一控制设置（15）应用于所考虑的风力涡轮机（5）；如果所述其他风力涡轮机（9b）处于不可操作状态，则将第二控制设置（17）应用于所考虑的风力涡轮机（5），其中，所述第一控制设置基于风电场级别的优化，并且所述第二控制设置基于风力涡轮机级别的优化。

Description

存在尾流相互作用的情况下控制风力涡轮机

技术领域

本发明涉及用于控制包括多个风力涡轮机的风电场中的至少一个所考虑的风力涡轮机的方法和装置，并且还涉及包括该控制装置的风电场。

背景技术

风电场包括多个风力涡轮机。取决于风向，一些风力涡轮机位于其它风力涡轮机的下游。上游风力涡轮机降低了下游风力涡轮机经受的风速和风能。在上游风力涡轮机下游或之后的风阴区（wind shadow）也可称为尾流区。

为了减少由风电田中的风力涡轮机尾流引起的生产损失，可以在风力涡轮机上使用优化的叶片桨距、转子速度、功率生产设置点、转子倾斜和/或偏航偏移或其它控制设置。当风力涡轮机的尾流影响到另外的一个或多个其它风力涡轮机时，上游风力涡轮机可以调整其控制设置以减少风电田的尾流引起的负载或优化的总产量。这些优化的设置最通常基于风电田模型，风电田模型假定知道进入风电田的风况和风电田的布局。通常，优化设置基于所有风力涡轮机都在运行时的情况。

在用于优化整个风电场的功率输出或负载的常规控制系统中，相应的上游涡轮机被控制，这隐含地假设尾流区中的相应的下游风力涡轮机正在运行，从而正在产生电能。然而，维护或错误可能导致风电田中的一些涡轮机停止。在这种情况下，这些设置不再是优化的，并且可以使用一些调整来改善性能；即，上游涡轮机必须使控制设置适应下游涡轮机停止的情况。

通常，为了考虑一个或多个停止的风力涡轮机，可能已经针对具有一个或多个停止的风力涡轮机的每种特定情况应用了专用的基于模型的优化问题，以便找到针对该情况的优化的风力涡轮机控制设置。这种传统应用的解决方案在计算上相当昂贵且复杂。其中，停止和运行的涡轮机的每种组合需要（针对每种风况）求解单独的优化问题。在具有大量涡轮机（N）的大型风电田中，可能存在非常大量的停止和运行的涡轮机的可能组合（理论上，2^N个可能组合）。为了适应停止和运行的风力涡轮机的所有可能组合，将需要求解非常大量的优化问题。例如，在具有20个风力涡轮机的风电田的情况下，理论上将需要针对仅一个特定风况（例如，风向和风速的一个组合）求解2²⁰ = 1048576个优化问题。因此，传统应用的方法不适于实现简单、省时的控制方法。

因此，可能需要一种控制方法和相应的装置，其在计算上不昂贵并且能够在合理的时间内产生相应的控制设置，由此改善优化的功率生产和/或负载，特别是通过能够以简单方式实现的控制方法，从而确保可靠的性能。

发明内容

这种需要可以通过根据独立权利要求的主题来满足。本发明的有利实施例由从属权利要求描述。

根据本发明的实施例，提供了一种用于控制风电场中的至少一个所考虑的风力涡轮机的方法，包括：基于特别是方向的风况来确定是否一个其他风力涡轮机处于由所考虑的风力涡轮机引起的尾流区中；如果一个其他风力涡轮机处于尾流区中并且如果该其他风力涡轮机处于可操作状态，则将第一控制设置应用于所考虑的风力涡轮机；如果该其他风力涡轮机处于不可操作状态，则将第二控制设置应用于所考虑的风力涡轮机，其中，所述第一控制设置基于风电场级别的优化，并且所述第二控制设置基于风力涡轮机级别的优化。

特别地，先前已经针对给定的风况确定了第一控制设置，以基于假设所有风力涡轮机都是可操作的模拟模型针对整个风电场优化第一目标函数，其中，特别地，先前已经针对给定的风况确定了第二控制设置，以仅针对所考虑的风力涡轮机优化第二目标函数，特别地，忽略所有其他风力涡轮机。

该方法可例如由控制被包括在风电场中的多个风力涡轮机的场控制器执行。替代地，该方法可以（至少）部分地由与风电场的每个其他风力涡轮机相关联的相应风力涡轮机控制器执行。所考虑的风力涡轮机可以是风电场的任何风力涡轮机，并且该方法可以特别地（相继地或并行地）应用于风电场的所有风力涡轮机作为所考虑的风力涡轮机。

风况可以例如包括风速和/或风向的定义。风况可通过风速计或任何合适的风传感器以实验方式测量。

通常，如果一个其他风力涡轮机位于所考虑的风力涡轮机（在当前风向的方向上）的下游，考虑到所考虑的风力涡轮机的直径（例如转子叶片的直径）并且可选地允许所考虑的风力涡轮机下游的风影响区域的扩展，则该其他风力涡轮机处于由所考虑的风力涡轮机引起的尾流区域中。此外，可能需要该其他风力涡轮机位于与所考虑的风力涡轮机相距特定阈值距离内，以便被认为位于尾流区内，并且可能需要该其他风力涡轮机是最靠近所考虑的风力涡轮机的那个风力涡轮机（例如，如果多于一个风力涡轮机位于所考虑的风力涡轮机下游的区域中）。

如果该其他风力涡轮机处于尾流区中并且同时该其他风力涡轮机处于可操作状态，则将第一设置应用于所考虑的风力涡轮机。该其他风力涡轮机不一定必须产生电能或电功率，而是处于不存在任何错误或故障的状况下，使得该其他风力涡轮机具有完整的用于产生电能的所有所需部件。然而，当地的风况可能使得该其他风力涡轮机至少没有正在产生电能，使得转子可能正在以不足以输出电能的非常低的速度旋转。在其它情况下，该其他风力涡轮机可处于正常操作条件，从而例如产生电能，特别是标称功率输出。

如果该其他风力涡轮机处于不可操作状态，例如由于错误或者一个或多个故障部件而不能产生电能，则将第二控制设置应用于所考虑的风力涡轮机。

第一控制设置可以基于整个风电场的模拟，因此考虑了风电场的所有风力涡轮机以优化第一目标函数。第一目标函数以及第二目标函数可以特别地包括有功功率输出和/或负载。

第一和第二控制设置可以包括一个或多个控制参数的定义，例如设置点。第一控制设置不同于第二控制设置。第一控制设置和第二控制设置可以包括相同控制参数的设置点，但是设置点的值可以至少对于一个控制参数是不同的。第一控制设置和/或第二控制设置可以先前已经被确定或者可以在执行该方法期间被在线确定。

第二控制设置可以是针对给定的风况仅考虑所考虑的风力涡轮机而已经被确定的，但是特别地忽略风电场的所有其他风力涡轮机。因此，该第二控制设置可以基本上对应于仅仅所考虑的风力涡轮机的操作参数的优化值或设置点，特别是针对功率输出和/或负载优化的，其对于每个风力涡轮机是已知的。

第一控制设置和/或第二控制设置两者都可以是先前已经被确定的（针对不同的风况）。因此，在执行该方法期间，取决于当前的风况，可以例如从电子数据结构（例如查找表）查找相应的控制设置。由此，该方法可以以快速和可靠的方式执行。

根据本发明的实施例，如果该其他风力涡轮机正在产生电功率或者假如风况合适的话至少能够产生电功率，则该其他风力涡轮机处于可操作状态，其中，如果该其他风力涡轮机停止，特别是由于错误或由于维护而停止，则该其他风力涡轮机处于不可操作状态。

例如，如果产生电能所需的风力涡轮机的所有部件都起作用，则该其他风力涡轮机处于可操作状态。例如，如果产生能量所需的该其他风力涡轮机的一个或多个部件有故障或不可操作，则该其他风力涡轮机不可操作。特别地，该其他风力涡轮机可能已经被有意地停止，使得该其他风力涡轮机不产生电能，并且特别地，转子保持静止。该其他风力涡轮机甚至可以被锁定。在这种情况下，该其他风力涡轮机可能在产生能量所需的至少一个部件中具有故障。

根据本发明的实施例，确定是否该其他风力涡轮机处于尾流区包括：利用若干其它风力涡轮机与所考虑的风力涡轮机的先前确定的风向特定关联性，该关联性根据风向指定若干其它风力涡轮机中的一个风力涡轮机处于所考虑的风力涡轮机的尾流区中。

风向特定关联性（数据结构）可以例如以编程语言的特定数据结构来实现。这种关联性数据结构可与风电场的每个风力涡轮机相关联。针对所考虑的风力涡轮机，关联性数据结构可包括哪个其它风力涡轮机（如果有的话）处于尾流区中的信息，这取决于风向。例如，关联性数据结构可例如通过将风力涡轮机标识符关联到特定风向角度范围来针对特定风向角度范围限定特定的其它风力涡轮机处于尾流区中。对于另一个风向角度范围，另一个其它风力涡轮机可在所考虑的风力涡轮机的尾流区中。

对于特定风向，在所考虑的风力涡轮机的尾流区中可能没有其它风力涡轮机。如果在所考虑的风力涡轮机下游的一角度范围内存在多于一个的其它风力涡轮机，则仅最靠近所考虑的风力涡轮机的其它风力涡轮机（即，该其它风力涡轮机具有最小的距离）可被认为位于尾流区中。因此，仅需要确定一个其它风力涡轮机的操作状态，以便决定将控制设置（即第一控制设置或第二控制设置）中的哪一个应用于所考虑的风力涡轮机。可利用先前确定的风向特定关联性数据来加速该方法并且也简化该方法。

根据本发明的实施例，关联性数据为若干其它风力涡轮机中的每一个定义了风向角度扇区，对于该风向角度扇区，相应的其它风力涡轮机被认为处于尾流区中，其中，特别地，该其它风力涡轮机被认为处于尾流区中，如果其它风力涡轮机根据风向位于所考虑的风力涡轮机下游的一区域中，该区域具有所考虑的风力涡轮机的叶片的直径的宽度，该宽度在所考虑的风力涡轮机下游在两侧上扩展2°和6°之间的角度，特别地，并且如果所考虑的风力涡轮机和该其它风力涡轮机之间的距离比阈值更近和/或该其它风力涡轮机是最靠近所考虑的风力涡轮机的那个风力涡轮机。

针对所考虑的风力涡轮机，关联性数据结构可定义对于特定风向角度范围在尾流区中的其它风力涡轮机的标识。当所考虑的风力涡轮机或中央场控制器可以访问该其他风力涡轮机的标识或标识符时，例如通过从该其他风力涡轮机请求操作状态，也可以获得操作状态（至少包括声明可操作或不可操作）。通常，中央场控制器可以连续地监视和记录风电场中的所有风力涡轮机的操作状态。因此，中央场控制器可以访问和了解风电场中的所有风力涡轮机的操作状态。由此，可以简化该方法。

特别地，对于每个所考虑的风力涡轮机，关联性数据可包括与相应的其它风力涡轮机相关或相关联的一个或多个风向角度范围，特别地由标识符识别。

根据本发明的实施例，第一和第二目标函数二者分别包括整个风电场的和所考虑的风力涡轮机的功率输出和/或负载。

第一和/或第二目标函数可以允许关于不同方面优化性能。特别地，可以形成若干参数的组合。例如，可以在目标函数中定义最大化功率输出和最小化负载的折衷。目标函数可以特别地包括有功功率输出和/或负载（例如，其加权和）。由此，提供了大的灵活性。

根据本发明的实施例，第一和/或第二控制设置包括从以下选择的至少一个参数的至少一个设置点：转子偏航角、转子偏航偏移、转子倾斜角、旋转速度、发电机扭矩、有功功率输出、无功功率输出、至少一个叶片桨距角、有功电流、无功电流。设置点也可以称为参考值，即，期望实现的值。由此，控制设置可允许精确地限定相应的风力涡轮机的操作行为。

根据本发明的实施例，第一和第二控制设置在至少一个参数的至少一个设置点上是不同的，特别是在用于偏航偏移的设置点上是不同的。第一和第二控制设置可以包括用于相同操作参数的设置点，然而，对于第一和第二控制设置而言，至少一个设置点可以是不同的。

根据本发明的实施例，第二控制设置包括偏航偏移的设置点基本为零，其中，第一控制设置包括偏航偏移的设置点不同于零。

偏航偏移可以被定义为旋转轴的方向和风向之间的角度（或角度指示量）。对于单个风力涡轮机（未被包括在风电场中），偏航偏移通常可设定为0°，以便允许转子叶片从风中捕获最大量的能量。然而，在包括多个风力涡轮机的风电场中，上游风力涡轮机的偏航偏移可以被设置为不同于零的值，假如这导致整个风电场的目标函数的整体改进的话，例如，假如尾流区中的其他风力涡轮机的能量输出显著地改进的话。如果确定了所考虑的风力涡轮机的尾流区中的其他风力涡轮机实际上是不可操作的，则应用风电场优化设置（即，第一控制设置）是没有意义的，因为这通常将涉及降低所考虑的风力涡轮机的功率输出和/或增加所考虑的风力涡轮机的负载（到（一个或多个）下游风力涡轮机的假定益处），至少它将不优化第二目标函数。

由此，不应用非零的偏航偏移也可以改进整个风电场的操作。

根据本发明的实施例，第一控制设置包括叶片桨距角的设置点，其大于第二控制设置的叶片桨距角的设置点。而且，如果下游风力涡轮机是可操作的或不可操作的，则叶片桨距角可设定为不同的值。在下游正在运行的情况下，叶片可倾斜向外（pitch out）（即，使用较大的桨距角）以增加其尾流中的风速，并且由此通过减少风力涡轮机的阴蔽效应来增加下游涡轮机的产量。由此，上游涡轮的产量减少，所以如果下游涡轮机不工作，则使用较小的叶片桨距角来防止不必要的损失。

根据本发明的实施例，第二控制设置基于旋转速度、桨距角、偏航角、倾斜角、功率产量、风速的至少一个设置点，其每一个被选择用于所考虑的风力涡轮机的最大功率产量。因此，对于第二控制设置，可以不必应用对整个风电场进行建模的复杂模拟模型。可以仅仅考虑所考虑的风力涡轮机的特性，例如取决于风速的优化的参数曲线，例如桨距角、旋转速度等。因此，可以简化该方法。

根据本发明的实施例，该方法还包括确定该其他风力涡轮机的操作状态；将操作状态传送到所考虑的风力涡轮机，特别是经由场控制器；特别地还包括：确定风况，特别是风向。

风电场的每个风力涡轮机的操作状态可以通过从相应的风力涡轮机请求操作状态来确定。这可以通过例如风电场控制器或风电场处理器来完成。操作状态不一定必须被传送到所考虑的风力涡轮机。在其它实施例中，风电场控制器可收集所有所需信息，并且还可访问多个关联性数据。中央控制器然后可根据所确定的风向查找每个所考虑的风力涡轮机，哪一个其它风力涡轮机处于尾流区中。中央控制器然后可查找该特定的其它风力涡轮机的操作状态。根据结果，场控制器然后可向所考虑的风力涡轮机供应适当的控制设置，即，根据该其他风力涡轮机是可操作还是不可操作的，供应第一或第二控制设置。

可在本地为每个所考虑的风力涡轮机确定风况和/或可由中央设施确定风况。

该方法还可包括将尾流模型应用于先前确定的整个风电场以导出第一控制设置。尾流模型可以对所有风力涡轮机的操作对本地风况的影响进行建模，并且还可以对取决于本地风况的风力涡轮机的功率输出进行建模。例如可以采用诸如Pieter Gebraad的博士论文（“Data-driven wind plant control”，TU Delft，2014年12月1日）中所公开或公布的模型。也可以应用其它尾流模型。

该方法可特别地针对风电场的每个风力涡轮机执行。

应当理解，在用于控制风电场中的至少一个所考虑的风力涡轮机的方法的背景下单独地或以任何组合所公开、描述或解释的特征也可以单独地或以任何组合应用于根据本发明的实施例的用于控制至少一个所考虑的风力涡轮机的装置，反之亦然。

根据本发明的实施例，提供了一种用于控制风电场中的至少一个所考虑的风力涡轮机的装置，所述装置适于：基于风况确定是否一个其他风力涡轮机处于由所考虑的风力涡轮机引起的尾流区中；如果一个其他风力涡轮机处于尾流区中并且如果该其他风力涡轮机处于可操作状态，则将第一控制设置应用于所考虑的风力涡轮机，如果该其他风力涡轮机处于不可操作状态，则将第二控制设置应用于所考虑的风力涡轮机，其中，第一控制设置基于风电场级别的优化，并且第二控制设置基于风力涡轮机级别的优化。

可以先前已经针对给定的风况确定了第一控制设置，以基于假设所有风力涡轮机都是可操作的模拟模型针对整个风电场优化第一目标函数，其中，可以先前已经针对给定的风况确定了第二控制设置，以仅针对所考虑的风力涡轮机优化第二目标函数，特别地，忽略所有其他风力涡轮机。

该装置例如可以是风电场控制器的一部分，或者可以部分地被包括在风电场控制器中并且部分地被包括在一个或多个风力涡轮机控制器中。

此外，提供了一种风电场，其包括用于控制风电场中的至少一个所考虑的风力涡轮机的装置。

本发明的上述方面和其它方面从将要在下文描述的实施例的示例中是明显的，并且参考实施例的示例进行说明。下文将参考实施例的示例更详细地描述本发明，但是本发明不限于这些实施例的示例。

附图说明

图1示意性地示出了根据本发明的实施例的风电场，其包括根据本发明的实施例的用于控制风电场中的至少一个所考虑的风力涡轮机的装置，该装置适于执行根据本发明的实施例的方法；以及

图2示出了图1中所示的风电场的一部分。

具体实施方式

在图1中以示意性平面图示出的风电场1包括多个风力涡轮机，所述多个风力涡轮机基本上布置在正方形区域中，并且在第一行中用附图标记A01至A07标记，在第二行中用附图标记B01至B07标记，……在最后的第六行中用附图标记F01至F07标记。风电场还包括用于控制至少一个所考虑的风力涡轮机的装置3，例如风力涡轮机5（A07）。由此，装置3适于基于风向7（7a、......、7e表示不同风向的示例）确定是否一个其他风力涡轮机（例如其它风力涡轮机9a（B07）、9b（B06）、9c（B05）、9d（B04）或9e（A06）中的一个）处于由所考虑的风力涡轮机5引起的尾流区11b中。在当前图示的示例中，在当前风况期间，其它风力涡轮机9b（B06）位于所考虑的风力涡轮机5（A07）下游的尾流区11b中，在当前风况中，风沿方向7b吹。例如，如果风沿方向7a吹（并且靠近风力涡轮机5），则其他风力涡轮机9a（B07）处于相应的尾流区中。如果风分别沿方向7b、7c、7d和7e吹，则其它风力涡轮机9b或9c、9d或9e中的一个处于尾流区中，如虚线风向所示。

该装置还被构造成确定或请求其它风力涡轮机9a、......、9e的操作状态，取决于风向，其它风力涡轮机9a、......、9e可能处于尾流区中。因此，装置3使用网络连接13通信地连接到风电场的所有风力涡轮机。此外，装置3包括控制输出模块，其也可以利用网络连接13以便将控制信号供应到风电场1中的所有风力涡轮机。

例如，在一种情形中，尾流区11b中的其他风力涡轮机9b处于可操作状态，例如正在运行并产生能量。在这种情况下，装置3向所考虑的风力涡轮机5（A07）提供第一控制设置，以便控制所考虑的风力涡轮机5的操作，然而，如果其他风力涡轮机9b（B06）处于不可操作状态，则装置3将第二控制设置应用于所考虑的风力涡轮机5。

图2更详细地示出了风电场的一部分。已经针对给定的风况（例如，由风向7b表征）并且还基于风速确定了由图2中的信号15表示的第一控制设置，以基于假设所有风力涡轮机都可操作的模拟模型针对整个风电场1优化第一目标函数。

已经针对给定的风况确定了由图2中的控制信号17表示的第二控制设置，以仅针对所考虑的风力涡轮机5（A07）优化第二目标函数，而不考虑风电场1的所有其它风力涡轮机的负载和/或能量产生。

为了确定其他风力涡轮机（例如9b（B06））是否在尾流区11b中（取决于当前风向7b），装置3可具有（对于风电场中的每个风力涡轮机）存储在电子存储器19内的风向特定关联性数据结构21。对于每个所考虑的风力涡轮机5，关联性数据结构21可根据风向7b或7a、......、7e指定若干其它风力涡轮机中的一个（例如风力涡轮机9a、......、9e）处于所考虑的风力涡轮机的尾流区中。

装置3内的为风电场的每个风力涡轮机存储的相应的关联性数据结构21被以图形方式图示为不同阴影的角度扇区地图21。特别地，对于若干其他风力涡轮机9a、......、9e中的每个风力涡轮机，关联性数据结构21包括适当格式的相应的风向角度扇区23a、......、23e。一个风向角度扇区中的阴影类型与应用于示出相应风力涡轮机的点的遮蔽类型相同。

例如，当风向7在风向角度扇区23a覆盖的角度范围内时，其他风力涡轮机9a（B07）将被认为在上游风力涡轮机5的尾流区中。然而，对于风向7b，相应的风向角度扇区23b将其他风力涡轮机9b（B06）识别为尾流区11b中的风力涡轮机。关联性数据结构21可以以任何适当的方式实现，诸如适当的数据对象或数据表或数据库。关联性数据结构21可仅限定对于风向角度范围处于尾流区中的相应下游风力涡轮机的身份。

尾流区11b可覆盖由所考虑的风力涡轮机5的转子叶片的直径d限定的区域，该区域在风力涡轮机5的下游延伸，由此使宽度w扩展2°至6°之间的角度，其中，该角度如图2中由α表示。其他定义也是可能的。

此外，如果若干其它风力涡轮机在如此限定的圆锥内，则仅最靠近所考虑的风力涡轮机的风力涡轮机被认为在尾流区内。此外，尾流区11b不需要在所考虑的风力涡轮机5的下游无限地延伸，而是可以在距风力涡轮机最大距离lmax处结束。

第一和第二控制设置二者可以包括操作参数的至少一个设置点，然而其中，设置点的至少一个值可以不同。

根据本发明的实施例，控制方法可以通过执行以下步骤中的一个或多个来适应涡轮机停止（或至少不可操作）的情况：

1）对于风电田中的每个涡轮机A（例如风力涡轮机5），基于风向（例如7b）和风电田1的布局，确定哪些下游涡轮机（例如下游涡轮机9a、......、9e中的哪些）被涡轮机A通过其尾流（例如尾流区11b）而影响，特别是使用尾流方向及其在下游流中的扩展的一些假设。

2）检查那些下游涡轮机中的哪一个涡轮机处于沿风向最靠近涡轮机A的距离处。在所示的示例中，这是风力涡轮机9b（B06）。这个最靠近的风力涡轮机可以称为涡轮机B。这些步骤1）和2）可以预先离线执行，并且例如可以将定义每个风向的最靠近的下游涡轮机的映射（例如图2中所示的映射21）单独地存储在每个涡轮机上或者存储在装置3处。

3）执行涡轮机之间的通信，以确定涡轮机B（例如涡轮机9b）是否正在操作（或至少可操作）或者停止/正在停止，例如由于维护或由于基本部件之一中的错误。

4）在最靠近的下游涡轮机B停止的情况下，将涡轮机A的控制设置设定为在单独的涡轮机级别上优化的控制设置（即，第二控制设置），由此忽略任何下游涡轮机的尾流效应。如果涡轮机B正在操作（或至少可操作），则在涡轮机A上使用假定所有风力涡轮机正在操作（或至少可操作）的风电场级别上优化的控制设置。

这种方法从简化假设得出，即，如果最靠近的下游涡轮停止（或者例如不可操作），则为了确定优化的控制设置，所有的尾流相互作用效应可以被忽略。这种假设是基于这样的事实，即涡轮机之间的距离和风电田通常足够大，使得尾流在到达更下游的涡轮机时将会已经恢复得太接近自由流条件。特别地，涡轮机A与在涡轮机B更下游的涡轮机之间的尾流相互作用效应可忽略。

关联性数据结构21示出了对于风电田中的每个涡轮机从风向到最靠近的下游涡轮机的映射。每个涡轮机可由代码指示和/或由标识符识别，例如用于所考虑的风力涡轮机5的A07，并且所有其它风力涡轮机也可由代码或标识符识别。

此外，在图1和图2的图示中，每个风力涡轮机与颜色或特定的阴影类型相关联。围绕点的半圆扇区21指示对于每个风向哪一个涡轮机是最靠近的下游涡轮机，使用与用于填充表示相应的风力涡轮机的点相同的阴影类型。风向以从正北的顺时针方向示出，因此来自南面的风具有180°的风向，来自东面的风具有90°的风向。当例如从西南风向到北风向时，受到涡轮机A07的尾流影响的最靠近的下游涡轮机首先是涡轮机B07，然后随着风向增加，分别是C06、B06、B05、B04和A06。

本发明的实施例可以提供若干优点。与一些涡轮机可能停止这一事实被忽略的情况相比，控制设置对风电场级别的优化的尾流控制内的一个或多个停止的（或不可操作的）涡轮机的情况的适应性调整可导致风电场性能增加（增加的电能产量和/或减小的风力涡轮机负载）。在风电场级别的优化的尾流控制内处理停止的（或至少不可操作的）风力涡轮机的情况的计算成本非常小。

本发明的实施例可以包括确定风向。这可以是在风力涡轮机处测量的本地风向或者是流入风电田的风向，其可以通过用于估计风电田中的自由流的流入风况的常规方法来确定。基于风向，可以应用简单的尾流建模算法，其可以仅确定尾流扩展和方向，例如用于确定尾流区11的位置和形状。该方法可翻新应用到现有的风电场。

可以在本发明的实施例中使用的具有尾流的线性扩展的简单、广泛使用的尾流模型例如在如下文献中描述：“A SIMPLE MODEL FOR CLUSTER EFFICIENCY”，I.KATIC.J.H0JSTRUP. N.O. JENSEN，欧洲风能协会会议和展览会，1986年10月7-9日，罗马，意大利。

应当注意，术语“包括”不排除其他元件或步骤，并且“一”或“一个”不排除多个。而且，可以组合与不同实施例相关联地描述的元件。还应当注意，权利要求中的附图标记不应当被解释为限制权利要求的范围。

Claims (15)

1.用于控制风电场（1）中的至少一个所考虑的风力涡轮机（5）的方法，包括：

基于风况（7b），特别是风向（7b），确定是否一个其他风力涡轮机（9a、......、9e）处于由所考虑的风力涡轮机（5）引起的尾流区中；

如果所述其他风力涡轮机（9b）是所述尾流区（11b）中的最靠近的风力涡轮机并且如果所述其他风力涡轮机（9b）处于可操作状态，则将第一控制设置（15）应用于所考虑的风力涡轮机（5）；

如果所述其他风力涡轮机（9b）是最靠近的风力涡轮机并且所述其他风力涡轮机（9b）处于不可操作状态，则将第二控制设置（17）应用于所考虑的风力涡轮机（5），

其中，所述第一控制设置基于风电场级别的优化，并且所述第二控制设置基于风力涡轮机级别的优化。

2.根据前一权利要求所述的方法，

其中，所述第一控制设置先前已经针对给定风况被确定，以基于假设所有风力涡轮机都是可操作的模拟模型针对整个风电场优化第一目标函数，

其中，所述第二控制设置先前已经针对给定风况被确定，以仅针对所考虑的风力涡轮机（5）优化第二目标函数，特别是忽略所有其他风力涡轮机

和/或

其中，如果所述其他风力涡轮机（9b）正在产生电功率或者假如风况合适的话至少能够产生电功率，则所述其他风力涡轮机（9b）处于所述可操作状态，和/或

其中，如果所述其他风力涡轮机（9b）停止，特别是由于错误或由于维护而停止，则所述其他风力涡轮机（9b）处于所述不可操作状态。

3.根据前述权利要求中的一项所述的方法，其中，确定是否所述其他风力涡轮机（9b）处于所述尾流区（11b）中包括：

利用若干其它风力涡轮机（9a、......、9e）与所考虑的风力涡轮机（5）的先前确定的风向特定关联性（21），该关联性根据所述风向（7b）指定所述若干其它风力涡轮机（9a、......、9e）中的一个风力涡轮机（9b）处于所考虑的风力涡轮机（5）的尾流区（11b）中。

4.根据前一权利要求所述的方法，其中

所述关联性（21）为所述若干其它风力涡轮机（9a、......、9e）中的每一个定义了风向角度扇区（23a、......、23e），对于所述风向角度扇区（23a、......、23e），相应的其它风力涡轮机被认为处于所述尾流区中，

其中，特别地，所述其它风力涡轮机被认为处于所述尾流区（11b）中，如果所述其它风力涡轮机（9b）根据所述风向（7b）位于所考虑的风力涡轮机（5）下游的一区域中，该区域具有所考虑的风力涡轮机（5）的叶片的直径（d）的宽度，该宽度（w）在所考虑的风力涡轮机（5）下游在两侧上扩展2°和6°之间的角度（α），

特别地，并且如果所考虑的风力涡轮机和所述其它风力涡轮机之间的距离（l）比阈值（lmax）更近。

5.根据前述权利要求中的一项所述的方法，其中，所述第一和第二目标函数两者分别包括整个风电场和所考虑的风力涡轮机的功率输出和/或负载。

6.根据前述权利要求中的一项所述的方法，其中，所述第一和/或第二控制设置（15、17）包括从以下选择的至少一个参数的至少一个设置点：转子偏航角、转子偏航偏移、转子倾斜角、旋转速度、有功功率输出、无功功率输出、至少一个叶片桨距角、有功电流、无功电流。

7.根据前一权利要求所述的方法，其中，所述第一和第二控制设置（15、17）在至少一个参数的至少一个设置点上是不同的，特别地在用于所述偏航偏移的设置点上是不同的。

8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述第二控制设置（17）包括所述偏航偏移的设置点基本为零，

其中，所述第一控制设置（15）包括所述偏航偏移的设置点不同于零。

9.根据前述权利要求中的一项所述的方法，其中，所述第一控制设置（15）包括叶片桨距角的设置点大于所述第二控制设置（17）的叶片桨距角的设置点。

10.根据前述权利要求中的一项所述的方法，其中，所述第二控制设置（17）基于旋转速度、桨距角、偏航角、风速的至少一个设置点，其每一个被选择用于所考虑的风力涡轮机（5）的最大功率产量。

11.根据前述权利要求中的一项所述的方法，还包括：

确定所述其他风力涡轮机的操作状态；

将所述操作状态传送到所考虑的风力涡轮机（5），特别是经由场控制器；

特别地还包括：

确定风况，特别是风向。

12.根据前述权利要求中的一项所述的方法，还包括：

将尾流模型应用于先前确定的整个风电场以导出所述第一控制设置。

13.用于控制风电场中的风力涡轮机的方法，包括：

针对所述风电场（1）的每个风力涡轮机作为所考虑的风力涡轮机，执行根据前述权利要求中的一项所述的方法。

14.用于控制风电场（1）中的至少一个所考虑的风力涡轮机（5）的装置（3），所述装置适于：

基于风况（7b）确定是否一个其他风力涡轮机（9b）处于由所考虑的风力涡轮机（5）引起的尾流区中；

如果所述其他风力涡轮机（9b）是所述尾流区（11b）中的最靠近的风力涡轮机并且如果所述其他风力涡轮机（9b）处于可操作状态，则将第一控制设置（15）应用于所考虑的风力涡轮机（5）；

如果所述其他风力涡轮机（9b）处于不可操作状态，则将第二控制设置（17）应用于所考虑的风力涡轮机（5），

其中，所述第一控制设置基于风电场级别的优化，并且所述第二控制设置基于风力涡轮机级别的优化。

15.风电场（1），包括根据前一权利要求所述的装置（3）。

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