CN114207274A - 用于计算机实现确定涡轮机的控制参数的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明描述了一种用于通过考虑寿命信息计算机实现确定涡轮机（T1，...，Tn）的改进的控制参数（CP）的方法。所述涡轮机（T1，''，Tn）是具有发电机的风力涡轮机或者具有发电机的燃气涡轮机。所述方法考虑了单独的涡轮机制造公差对涡轮机性能的影响，从而避免了对那些风力涡轮机的利用不足。本发明包括以下步骤：通过接口（IF）接收涡轮机（T1，''，Tn）的实际操作（OC）参数和/或环境状况（AC）信息；由处理单元（PU）通过对涡轮机（T1，...，Tn）的操作的模拟来确定关于涡轮机（T1，''，Tn）或涡轮机组件的剩余寿命的寿命信息（RLT），所述模拟是利用给定的涡轮机模型（TM）进行的，在给定的涡轮机模型（TM）中，涡轮机（T1，''，Tn）的实际操作（OC）参数和/或环境状况（AC）信息以及涡轮机（T1，...，Tn）的一个或多个特性值（AG，MP，MDM，TC，CR）被用作输入参数；以及由处理单元（PU）从所述寿命信息（RLT）导出涡轮机（T1，...，Tn）的控制参数（CP）。

Description

用于计算机实现确定涡轮机的控制参数的方法
本发明涉及一种用于计算机实现确定涡轮机的控制参数的方法和系统。
风力涡轮机（简称：涡轮机）的操作基于风力涡轮机的标称特性值，所述标称特性值在取决于风速的功率输出方面表征风力涡轮机。由于风力涡轮机被视为在其合同风速功率曲线和额定功率操作点上具有相同的性能，因此使用标称参数使得风力涡轮机的制造商能够向客户保证特定的年发电量（AEP）。
因此，标称参数被用作导出关于特定环境状况下特定功率输出的涡轮机控制参数的基础。由于AEP可以被视为指示涡轮机的性能和/或效率的度量，因此合期望的是能够以尽可能增加AEP的方式来调整控制参数，而不会对涡轮机造成损害性影响，例如组件过载或寿命缩短。
同样的问题出现在其他工业过程中，诸如出现在燃气涡轮机的操作中。
因此，本发明的一个目的是提供一种用于计算机实现确定涡轮机的改进控制参数的方法和系统。本发明的另一目的是提供一种计算机程序产品。
这些目的通过根据权利要求1的特征的方法、根据权利要求14的计算机程序产品和根据权利要求15的特征的系统来解决。从属权利要求中阐述了优选实施例。
根据本发明的第一方面，提出了一种用于计算机实现确定涡轮机的控制参数的方法。涡轮机可以是单个风力涡轮机。涡轮机可以是风电场的风力涡轮机。在涡轮机是风力涡轮机的情况下，它包括发电机。可替代地，涡轮机可以是具有发电机的燃气涡轮机。
该方法包括以下步骤：通过接口接收涡轮机的实际操作参数（包括制造公差）和/或环境状况信息；由处理单元通过模拟涡轮机的操作来确定关于涡轮机或涡轮机组件的剩余寿命的寿命信息，该模拟是利用给定的涡轮机模型进行的，在所述给定的涡轮机模型中，涡轮机的实际操作参数和/或环境状况信息以及涡轮机的一个或多个特性值被用作输入参数；以及由处理单元从寿命信息导出涡轮机的控制参数。
该方法基于这样的考虑，即关键磨损组件的寿命能够对涡轮机的操作和维护成本具有重大影响。例如，发电机电绝缘具有由发电机的热循环确定的有限寿命。因此，那些组件可能设计过度和/或寿命利用不足。通过使用涡轮机特定的涡轮机模型来评估特定的参数，可以监控涡轮机的寿命，并且可以关于涡轮机可以利用最大寿命生成多少功率或者以最有利可图的方式利用寿命做出决策。
根据优选实施例，涡轮机的控制参数从涡轮机的实际操作参数和/或环境状况信息中导出。可替代地或附加地，涡轮机的控制参数可以从风力涡轮机连接到的电网的电网需求中导出。
根据另一优选实施例，具有关于涡轮机或涡轮机组件的剩余寿命的寿命信息的寄存器被持续更新。存储在数据库中的数据可以用于修改新制造的涡轮机及其操作和服务方法。优选地，基于过去的负载状况和根据导出的控制参数的预期负载状况来估计寿命信息。可以通过更改预期或期望的负载需求来监控和调整其轨迹。通过将这种管理应用于多个涡轮机，例如用于风电场的多个涡轮机，风电场中的功率产出可以在其设计寿命内或者甚至更长时间内最大化。
寿命信息可基于一个或多个涡轮机组件的材料参数来估计，所述材料参数关于从给定的涡轮机模型导出的一个或多个虚拟温度和/或电参数和/或机械参数来被评估。根据该实施例，涡轮机模型用于提供对风力涡轮机寿命时间的估计，而不是使用涡轮机的真实测量数据（尽管也可以使用实际传感器数据）。风力涡轮机的这些传感器数据可以用作涡轮机模型的输入比较器，以便确保结果的准确性。为了基于风力涡轮机的特性提供定制的寿命估计，涡轮机模型中考虑了涡轮机特定的制造数据。这允许在计划操作时段结束时评估组件寿命，并且然后相应地延长那些其组件仍然具有寿命的风力涡轮机的操作时间。这允许使AEP和成本之间的比率最大化。此外，可以关于涡轮机可以利用最大寿命产生多少功率或者以最有利可图的方式利用寿命——例如考虑到电价（即，当价格高时）通过过载/升压，并且相反地当价格低时保留寿命——来做出决策。
寿命信息可以基于一个或多个涡轮机组件的材料参数来估计，所述材料参数关于从给定的涡轮机模型导出的一个或多个虚拟温度和/或电参数和/或机械参数来被评估。估计的寿命信息可以被存储在数据库中并且被持续更新。
基于涡轮机模型的系统的使用允许预测和/或监控更大范围的温度，而不需要增加复杂性和成本的附加物理传感器。例如，这可以通过虚拟监控关键区域来应用于发电机电绝缘，所述关键区域无法被关键位置处的传感器监控。通过这样做，可以持续估计剩余寿命。当状况允许涡轮机性能被延长时，这允许充分利用发电机绝缘寿命，从而最大化涡轮机的盈利能力。除了涡轮机发电机之外，还可以在绕组的性能和温度方面虚拟地监控其他电马达（诸如驱动涡轮机的风扇的马达）以便准确估计热寿命。
该实施例也可以用于管理涡轮机的结构寿命。通过考虑涡轮机的环境状况以及涡轮机的已知制造公差和结构特性，可以根据风力涡轮机的专有模型来估计和计算关键组件上的疲劳。
在该实施例中，涡轮机模型被用于估计某些操作温度、功率使用和负载。涡轮机模型引入了一定程度的模型保真度，其允许对这些不同的场景进行建模以分别用于健康监测以及增加寿命和AEP。它还允许预测性能。例如，它可以用来评估在修改控制参数以便最大化寿命之后可以实现的AEP。
涡轮机模型的使用基于这样的考虑，即由于缺乏考虑单独涡轮机制造数据对其涡轮机性能的影响而可能存在风力涡轮机的利用不足。
考虑涡轮机的合适特性值使得能够形成定制的涡轮机“DNA”，该DNA可以被视为表征涡轮机参数的独特图。在了解了涡轮机的制造公差之后，可以向给定的涡轮机模型馈送特性值，以确定与仅考虑标称参数相比，特定的涡轮机是否能够产生更多的功率。在风力涡轮机的情况下，是否能够利用改进的控制参数来控制涡轮机以计算其在给定风速下的理论功率输出的确定将从相关联的功率相对于风速图中导出，该图可以从给定的涡轮机模型的输出中导出，该给定的涡轮机模型将风力涡轮机的一个或多个特性值作为输入参数进行处理。
因此，在涡轮机模型中考虑特性值，以从相关联的功率相对于风速图中导出实际的和涡轮机特定的控制参数。通过使用给定的涡轮机模型的这种功率最大化机制不会对现有的涡轮机结构（诸如发电机、功率转换器等）产生负面影响，因为它们的操作考虑标称和/或实际特性值。
例如，在特定涡轮机的实际特性值优于它们通常据其操作的标称参数的情况下，有可能——在不损坏涡轮机的情况下提供一种安全机制——利用该附加的裕量，从而得到更高的AEP水平。因此，考虑特性值允许涡轮机以基于其DNA的优化方式操作。
根据优选实施例，涡轮机模型是基于通过模拟和/或验证的测试数据和/或查找表找到的多个方程的物理模型。此外，涡轮机模型可以考虑多个测量的性能参数，诸如温度、当前负载曲线等，以确定寿命信息。
所述一个或多个特性值可以通过接口从数据库中检索和接收。接口和处理单元是计算机系统的一部分。计算机系统可以是涡轮机的控制实例的一部分。可替代地，计算机系统可以是外部控制系统的一部分。数据库可以存储在该计算机系统上，或者可以是连接到该计算机系统的外部数据库。所述一个或多个特性值由特性值的标称参数（即标称特性值）和/或在制造过程期间通过测量获得并针对多个涡轮机中的每一个在数据库中进行整理的特性值（即实际特性值）的制造公差带内的实际值或实现值组成。
所述一个或多个特性值包括以下一个或多个：气隙（转子和定子之间）、磁体性能、磁体尺寸、热导率和线圈电阻。除了特性值之外，还可以考虑其他特性值，诸如磁体材料、线圈的热性能、定子段的变化等。
根据另一优选实施例，作为涡轮机模型的进一步的输入参数，历史涡轮机传感器数据和/或历史操作状况被处理用于由处理单元为涡轮机确定寿命信息。考虑由物理和/或虚拟传感器捕获的历史传感器数据使得能够接收与寿命考虑有关的关于组件行为的信息。除了其他之外，要考虑的历史传感器数据还可以包括环境温度、风速等。历史数据可以与在涡轮机操作期间的实时传感器数据进行比较。将测量的寿命数据与从涡轮机模型得出的寿命数据进行比较，允许灵活地利用大量的制造裕量来更用力地推动涡轮机，并且因此在风力涡轮机的情况下提高AEP。更进一步地，通过将测量的传感器数据对照由涡轮机模型预测的数据进行比较，可以获得健康监测特征。
根据另一优选实施例，涡轮机模型考虑由风力涡轮机的转子轮毂、发电机、转换器和变压器组成的传动系。在燃气涡轮机的情况下，涡轮机模型考虑由转子轮毂、发电机和转换器组成的传动系。附加地或可替代地，涡轮机模型可以考虑特定涡轮机的叶片和/或齿轮箱和/或机舱和/或塔架和/或电缆和/或变压器。
根据本发明的第二方面，提出了一种直接可加载到数字计算机的内部存储器中的计算机程序产品，包括用于当所述产品在计算机上运行时执行本文所述方法的步骤的软件代码部分。计算机程序产品可以是存储介质的形式，诸如CD-ROM、DVD、U盘或存储卡。计算机程序产品也可以是经由有线或无线通信线路可传递的信号的形式。
根据第三方面，提出了一种用于计算机实现确定涡轮机的改进的控制参数的系统。涡轮机可以是单个风力涡轮机，或者具有发电机的风电场的风力涡轮机，或者具有发电机的燃气涡轮机。该系统包括适于接收涡轮机的实际操作参数和/或环境状况信息的接口，以及适于通过模拟涡轮机的操作来确定关于涡轮机或涡轮机组件的剩余寿命的寿命信息的处理单元，该模拟是利用给定的涡轮机模型进行的，其中涡轮机的实际操作参数和/或环境状况信息以及涡轮机的一个或多个特性值被用作输入参数，并且从寿命信息中导出涡轮机的控制参数。
将参照附图更详细地解释本发明；
图1示出了说明用于执行确定风电场的多个风力涡轮机的改进的控制参数的方法的步骤的示意图；
图2图示了说明涡轮机模型的示意图，该涡轮机模型用于确定风力涡轮机的改进的控制参数；
图3图示了流程图的示意图，其中考虑特定风力涡轮机的组件的寿命估计来确定控制参数。
在下面的部分中，将通过参考风力涡轮机来描述本发明的示例。如本领域技术人员所理解的，该方法也可以用于其他工业应用，特别是燃气涡轮机领域。
图1示出了说明确定风电场的多个风力涡轮机的改进的控制参数的步骤的示意图。该方法的步骤可以用作本专利发明的出发点。尽管以下描述的示例涉及具有多个风力涡轮机的风电场，但是应当理解，风力涡轮机的数量可以是任意的。风力涡轮机的数量可以是一（1）个，即风电场对应于单个风力涡轮机。如果风力涡轮机的数量大于一个，则风力涡轮机优选地被布置成彼此靠近，以在单个点处向能量电网提供总产生的功率。
该方法和涡轮机模型优选考虑单独涡轮机制造公差对涡轮机性能的影响，从而避免那些风力涡轮机的利用不足。由于考虑到单独涡轮机制造公差，因此它们中的至少一些能够以高于额定的方式操作，从而导致风电场的AEP增加。然而，要理解的是，涡轮机模型也可以被馈送有标称特性值。在进一步的实现中，标称特性值和考虑制造公差的实际特性值这两者均可以用作涡轮机模型中的输入信息。
参考图1，在第一或准备步骤中，执行制造数据MMV的测量。对涡轮机性能有影响的制造公差例如是气隙AG、磁体性能MP（由于磁体材料和/或尺寸MDM和/或制造过程）、热导率TC和线圈电阻CR。这些制造公差中的每一个都是要考虑的对于每个涡轮机单独的特性值。这些特性值AG、MP、MDM、TC、CR的制造公差确实会对涡轮机性能具有直接影响。
特性值AG、MP、MDM、TC、CR的制造公差——典型地对于每个涡轮机（涡轮机DNA）都不同——被整理并存储在数据库DB中。对于每个涡轮机Tl，...，Tn（其中n对应于风电场中风力涡轮机的数量），制造数据集MDT1，... MDTn可以存储为包含特性值AG、MP、MDM、TC、CR。制造数据集MDT1，... MDTn可以被视为每个单独的风力涡轮机Tl，...，Tn的DNA。应当理解，对于本发明，由特性值AG、MP、MDM、TC、CR的制造公差组成的制造数据的存储可以以任何方式进行，诸如查找表、关联图等。
在计算机或计算机系统的接口IF处接收特性值AG、MP、MDM、TC、CR的制造公差。计算机或计算机系统包括处理单元PU。数据库数据库可以存储在计算机（系统）的存储器或计算机（系统）的外部存储器中。在另一个实现中，数据库DB可以是基于云的。处理单元PU适于为多个风力涡轮机T1，...，Tn中的每一个确定功率相对于风速图MT1，...，MTn。功率相对于风速图MT1，...，MTn是根据给定的涡轮机模型计算的，所述给定的涡轮机模型具有相应风力涡轮机T1，...，Tn的特性值AG、MP、MDM、TC、CR的制造公差作为输入参数。
对于每种类型的风力涡轮机，可以提供特定的涡轮机模型。在替代实施例中，特定的涡轮机模型可以用于风电场的相应风力涡轮机。在另一替代实施例中，通用涡轮机模型可用于风电场的所有风力涡轮机。涡轮机模型是一种物理模型，其基于通过模拟和/或验证的测试数据和/或查找表找到的多个方程。涡轮机模型可以被视为每个单独风力涡轮机的“数字孪生体”。每个单独风力涡轮机Tl，...，Tn的功率相对于风速图MT1，... MTn是由涡轮机模型和特性值AG、MP、MDM、TC、CR的制造公差产生的独特的图。
图2图示了用于对单独的风力涡轮机进行建模的涡轮机模型TM的实施例。在该实施例中，涡轮机模型TM考虑由转子轮毂ROT、发电机GEN、转换器CON、电缆CAB和附件/辅助组件AUX以及变压器TRF组成的风力涡轮机的电传动系。然而，涡轮机模型TM还可以考虑风力涡轮机的其他组件，诸如叶片、机舱、塔架、变电站、齿轮箱（用于齿轮传动涡轮机）等。
涡轮机模型TM计算传动系内组件的损失，以计及在机电能量转换和辅助或支持系统期间涡轮机叶片输入和（电网）输出之间的功率/能量损失。由于损耗机构是温度相关的并且它们自身生成热量，因此涡轮机模型TM耦合或者包括发电机GEN（发电机热模型GTM）的热模型和/或转换器CON（转换器热模型CTM）的热模型，并且被迭代求解。发电机热模型GTM和转换器热模型CTM耦合到影响传动系冷却的组件，诸如冷却系统COOLS（例如冷却风扇）、热交换器HX和机舱环境NAAMB。
涡轮机模型TM基于风速WS和温度ATMP的输入环境状况计算（电网）输出处的可用功率Pout。涡轮机模型TM可以用于通过输入给定时间段内的历史和/或预测风力状况来评估给定风力涡轮机和场所的潜在AEP。热模型CTM、GTM的使用虑及任何控制特征，诸如高温缩减被准确地计及。可替代地，涡轮机模型TM可以被实时采用，以评估控制决策对特定发电机操作点的潜在输出和/或影响。更进一步地，它可以用作对照实际涡轮机的参考，比较响应于操作状况的实际操作和预测操作，以充当健康监测器。
热模型允许精确预测传动系内各种组件的温度，而不必增加各种传感器的成本和复杂性。
涡轮机模型TM可以在多个不同的环境/编程代码中实现。典型地，它可以基于迭代求解器例程来处置热耦合和控制算法。在可能的情况下，降阶模型、查找表或函数（方程）被用于使用适当的近似和/或假设来表示复杂的行为，以确保短的计算时间，同时维持适当的精度水平。
如图2所示，涡轮机模型TM可以扩展到包括涡轮机的叶片模型或结构模型。
除了风力涡轮机之外，这样的模型还可以用于表示任何电力驱动/发电机系统。
更详细的涡轮机模型TM包括以下子模型：
一种转子模型，用于通过将风速WS转换为转子/叶片转速RS和机械功率Pmech（即输入转矩M）来对转子ROT进行建模。
一种可选的轴承模型，用于通过计及非理想主轴承并且因此计及功率损耗来对轴承进行建模。
一种发电机模型，用于通过考虑主要的机械能到电能的转换来对发电机GEN进行建模，所述机械能到电能的转换计及转矩能力、电压产生和转换中引致的损耗：这可以通过电磁性能的数值计算（例如有限元分析）、分析模型或这些的混合来实现，其使用降阶模型（ROM），其中发电机性能通过先验数值建模来导出，并提炼到更简单的函数或查找表中。发电机模型也适用于计算转换中引致的损耗，诸如绕组铜损耗、定子电钢铁损耗和转子涡流损耗。它计及控制决策。
一种转换器模型，用于对转换器CON进行建模：例如，在直接驱动永磁发电机中，发电机的可变频率输出经由电力电子转换器（有源整流器-DC环节-逆变器）与固定频率电网接合，该电力电子转换器允许控制发电机操作状况。计及了转换器中与负载相关的开关和传导损耗。
一种电缆损耗模型，用于通过考虑连接电缆中的欧姆损耗来对电缆CAB进行建模。
一种附件/辅助损耗模型，用于通过计及由诸如冷却风扇、泵和液压控制系统之类的支持服务消耗的功率来对附件/辅助组件AUX进行建模，因为这些损耗会减损电网处的可用功率。
一种变压器损耗模型，用于通过计及取决于负载状况的欧姆绕组损耗和铁芯损耗来对变压器TRF进行建模。
发电机GEN和转换器CON的热模型：上述组件的性能和损耗与温度有关。例如，由定子电绕组产生的电阻并且因此铜损耗由于铜电阻率对温度的依赖性而增加，并且由永磁体（发电机中的场源）产生的磁通量由于材料剩磁随温度的改变而变化。由于损耗本身使组件温度升高，因此上述损耗模型是利用相应热模型GTM、CTM迭代计算的。与发电机模型一样，这可以通过使用从数值建模（例如CFD和热FEA）中导出的参数来创建等效电路或集总参数网络的降阶模型来实现。
在图1的P-WS示图（功率相对于风速图PWM）中图示了涡轮机模型TM产生的多个图MR、MT1和MT3。在该示图中，图示了基于标称参数（特性值）计算的风力涡轮机的图MR以及涡轮机T1、T3的两个图MT1和MT3。仅举例来说，涡轮机T1、T3的图MT1和MT3示出特性值AG、MP、MDM、TC、CR的制造公差（的至少一些）不同于标称涡轮机的制造公差，从而导致给定速度WS的附加功率P。
可以为用于控制风力涡轮机的每个单独的涡轮机基于它们相关联的功率相对于风速图，导出控制参数CP。在图1的图示中，风电场由五个涡轮机T1，...，T5组成。与具有标称特性值的涡轮机的额定输出PR相关的实际功率输出P1，...，P5在涡轮机T1，...，T5下方示出。如可以容易看出的那样，涡轮机T1、T3和T5生成高于具有标称特性值的涡轮机的额定输出的功率输出P1、P3、P5。通过更用力地推动涡轮机T1、T3、T5，涡轮机T2的减少的产量可以至少部分地得到补偿，该减少的产量例如由于维护或错误而减少。风力涡轮机T4的功率输出P4对应于具有标称特性值的涡轮机的额定输出。这意味着，风力涡轮机T4的制造公差在规范范围内，但并非是更好的。
考虑单独的涡轮机制造公差对涡轮机性能的影响，并在每个单独涡轮机的涡轮机模型中使用它们，允许通过基于其单独涡轮机性能在每个位置以优化的方式操作涡轮机，来通过风电场优化最大化AEP。
如果特定涡轮机的实际公差优于它们通常据其操作的标称数据，则涡轮机模型TM可以提供一种利用该附加裕量结果产生更高的AEP水平的安全机制。
除了制造数据之外，比较从处理单元接收的历史数据AD形式的测量寿命数据，允许灵活地采用大量的制造裕量来安全地更用力推动涡轮机，并且因此增加AEP。此外，处理单元PU能够通过将诸如组件温度之类的所测量参数对照可以由涡轮机模型TM预测的那些参数进行比较来合并有健康监测特征。
可以将物理涡轮机数据与相关联的涡轮机模型TM进行比较，以监控涡轮机可能表现不佳的情况，以及提供对表现不佳的原因的可能洞察。该比较可以标记潜在问题并要求维修以及为将来的涡轮机开发提供学习。
根据本发明，考虑了关键磨损组件的寿命。例如，风力涡轮机的发电机的电气绝缘具有由发电机的热循环确定的有限寿命。常规地，组件寿命可能未得到充分利用。尽管可以单独使用温度最大值来估计寿命，但它们可能在寿命的估计上具有较大的误差。
涡轮机模型TM可以用于通过虚拟温度和电气和/或机械参数估计来评估特定参数。可以关于涡轮机可以利用最大寿命生成多少功率或者以最有利可图的方式利用寿命做出决策，例如，在考虑电价的情况下通过（即，当价格高时）过载/增压，以及相反地当价格低时保留寿命。这在图3的流程图中图示。
图3图示了涡轮机模型TM，其接收要考虑的涡轮机的制造公差数据MDT和风力涡轮机处的操作状况OC和/或环境状况AC（一般地：负载状况）作为输入参数。涡轮机模型TM通过估计来确定一个或多个虚拟温度ET，所述估计被用作寿命估计LTE（例如，电绝缘的寿命估计LTE）的输入。寿命估计LTE基于温度的直方图。寿命估计LTE对于本领域技术人员来说是已知的，这就是为什么不对其进行详细描述。寿命估计LTE得出要考虑的组件（例如，电绝缘）的剩余寿命RLT，其被用作确定控制参数CP的输入。除了剩余寿命RLT之外，控制参数CP还基于操作状况OC和/或环境状况AC、电价EP和电网需求GD的组合来确定。
基于所述负载状况持续更新可用或剩余寿命RLT的寄存器。其轨迹可以通过更改负载需求来监控和调整。这导致适配的控制参数。
通过将这种管理应用于每个涡轮机，风电场WP的发电量可以在其设计寿命内或甚至更长时间内最大化。
根据该过程，涡轮机模型TM用于分别提供对风力涡轮机寿命和其剩余寿命RLT的估计，而不是使用直接来自风力涡轮机上的外部传感器的输入。涡轮机上的传感器可以仅用作涡轮机模型TM的输入比较器，以确保结果的准确性。定制的寿命估计基于涡轮机的特性，即涡轮机模型中考虑的涡轮机特定制造数据MDT。涡轮机模型的使用允许预测和/或监测更宽的温度范围，而不需要增加复杂性和成本的附加物理传感器。
在工厂操作时段结束时对组件寿命的评估使得能够延长其组件仍然具有寿命的风力涡轮机的操作寿命。这导致最大化的AEP成本比率。
虽然上述示例是通过对关键位置处的传感器无法监控的关键区域进行虚拟监控而针对发电机电绝缘进行的，但是剩余寿命可以被持续估计。当状况允许涡轮机性能被延长时，这允许充分利用发电机绝缘寿命，从而最大化涡轮机的盈利能力。
除了涡轮机发电机之外，其他电马达，诸如驱动冷却风扇的电马达，也可以在绕组的性能和温度方面被虚拟监控和/或通过传感器进行监控，以便准确估计热寿命。
该实施例也可以用于管理风力涡轮机的结构寿命。通过考虑风电场的环境状况以及已知的制造公差和涡轮机的结构特性，可以根据风力涡轮机的专有模型来估计和计算关键组件上的疲劳。
“数字孪生体”也可以用于指定硬件改变和涡轮机的控制参数改变。这些硬件改变可以在涡轮机批量生产之前或批量生产期间在涡轮机的修正中实现，或者在涡轮机维修期间追溯实现。
虽然优选考虑电传动系中组件的制造公差，但是涡轮机模型也可以考虑整个涡轮机，包括叶片、塔架、轴承、转换器等。性能包络基于功率相对于风速图，并且因此基于导出的控制参数。

Claims (15)

1.一种用于计算机实现确定涡轮机（T1，...，Tn）的控制参数（CP）的方法，所述涡轮机（T1，...，Tn）是具有发电机的风力涡轮机或者具有发电机的燃气涡轮机，所述方法包括以下步骤：
S1）通过接口（IF）接收涡轮机（T1，...，Tn）的实际操作（OC）参数和/或环境状况（AC）信息；
S2）由处理单元（PU）通过对涡轮机（T1，...，Tn）的操作的模拟来确定关于涡轮机（T1，...，Tn）或者涡轮机组件的剩余寿命的寿命信息（RLT），所述模拟是利用给定的涡轮机模型（TM）进行的，在所述给定的涡轮机模型（TM）中，涡轮机（T1，...，Tn）的实际操作（OC）参数和/或环境状况（AC）信息以及涡轮机（T1，...，Tn）的一个或多个特性值（AG，MP，MDM，TC，CR）被用作输入参数；
S3）由处理单元（PU）从所述寿命信息（RLT）导出涡轮机（T1，...，Tn）的控制参数（CP）。
2.根据权利要求1所述的方法，其中涡轮机（T1，...，Tn）的控制参数（CP）从涡轮机（T1，...，Tn）的实际操作（OC）参数和/或环境状况（AC）信息导出。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中涡轮机（T1，...，Tn）的控制参数（CP）从电价（EP）和/或风力涡轮机（T1，...，Tn）连接到的电网的电网需求导出。
4.根据前述权利要求之一所述的方法，其中具有关于涡轮机（T1，...，Tn）或涡轮机组件的剩余寿命的寿命信息（RLT）的寄存器被持续更新。
5.根据前述权利要求之一所述的方法，其中基于过去的负载状况和根据导出的控制参数（CP）的预期负载状况来估计寿命信息（RLT）。
6.根据前述权利要求之一所述的方法，其中基于一个或多个涡轮机组件的材料参数来估计寿命信息（RLT），所述材料参数根据从给定的涡轮机模型（TM）导出的一个或多个虚拟温度和/或电参数和/或机械参数来评估。
7.根据前述权利要求之一所述的方法，其中涡轮机模型（TM）是基于通过模拟和/或验证的测试数据和/或查找表找到的多个方程的物理模型。
8.根据前述权利要求之一所述的方法，其中所述一个或多个特性值（AG，MP，MDM，TC，CR）是从数据库（DB）接收的。
9.根据前述权利要求之一所述的方法，其中所述一个或多个特性值（AG，MP，MDM，TC，CR）是特性值（AG，MP，MDM，TC，CR）的标称参数和/或在通过测量获得的特性值（AG，MP，MDM，TC，CR）的制造公差带内的实际值或实现值。
10.根据前述权利要求之一所述的方法，其中所述一个或多个特性值（AG，MP，MDM，TC，CR）包括以下中的一个或多个：
-气隙（AG）；
-磁体性能（MP）；
-磁体尺寸（MDM）；
-热导率（TC）；
-线圈电阻（CR）。
11.根据前述权利要求之一所述的方法，其中作为涡轮机模型（TM）的进一步的输入参数，历史涡轮机传感器数据和/或操作状况被处理用于由处理单元（PU）为涡轮机（T1，...，Tn）确定寿命信息（RLT）。
12.根据前述权利要求之一所述的方法，其中涡轮机模型（TM）考虑由风力涡轮机的转子轮毂、发电机或马达、转换器和变压器组成的传动系。
13.根据前述权利要求之一所述的方法，其中涡轮机模型（TM）考虑风力涡轮机的叶片和/或齿轮箱和/或机舱和/或塔架和/或电缆和/或变压器。
14.一种直接可加载到数字计算机的内部存储器中的计算机程序产品，包括当所述产品在计算机上运行时用于执行前述权利要求之一的步骤的软件代码部分。
15.一种用于计算机实现确定涡轮机（T1，...，Tn）的控制参数（CP）的系统，所述涡轮机（T1，...，Tn）是具有发电机的风力涡轮机或具有发电机的燃气涡轮机，所述系统包括
接口（IF），适于：
-接收涡轮机（T1，...，Tn）的实际操作（OC）参数和/或环境状况（AC）信息；以及
处理单元，适于：
-通过对涡轮机（T1，...，Tn）的操作的模拟来确定关于涡轮机（T1，...，Tn）或涡轮机组件的剩余寿命的寿命信息，所述模拟是利用给定的涡轮机模型（TM）进行的，在所述给定的涡轮机模型（TM）中，涡轮机（T1，...，Tn）的实际操作（OC）参数和/或环境状况（AC）信息以及涡轮机（T1，...，Tn）的一个或多个特性值（AG，MP，MDM，TC，CR）被用作输入参数；并且
-从所述寿命信息（RLT）导出涡轮机（T1，...，Tn）的控制参数（CP）。
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