CN1802505A - 运行风力发电装置的方法 - Google Patents

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Abstract

在规划和建设风力发电装置时，风力发电装置对环境的视觉干扰对于获得批准和认可具有越来越重要的作用。如果例如一个风力发电装置设置在住宅附近，那么有可能当太阳处在不利位置时，所述风力发电装置或其转子位于太阳与所述住宅之间。如果太阳光未被阴云遮挡，那么旋转的转子不断地将(频闪的)影子投射到所述不动产上。由风力发电装置投射在临近不动产上的所述阴影经常让居民们感觉非常讨厌。即使所述风力发电装置满足了法定的批准要求，也并非总是保证可以防止所述不受欢迎的阴影投射。本发明的目的在于提供一种风力发电装置，通过该风力发电装置改善对阴影投射的调控。所述目的是通过一种运行风力发电装置的方法而实现的，其中，在阳光直接辐照区域探测一个第一光强度并在阴影区域内探测一个第二光强度。如果所述第一光强度和所述第二光强度之间的差大于一个预先设定的值，那么所述风力发电装置停机。

Description

运行风力发电装置的方法
背景技术
在规划和建设风力发电装置时，可以预料视觉干扰在风力发电装置对环境的影响方面对于获得批准和认可具有越来越重要的作用。如果例如一个风力发电装置设置在住宅附近，那么有可能当太阳处在不利位置时，所述风力发电装置或其转子位于太阳与所述住宅之间。如果太阳光未受阴云的影响，那么旋转的转子不断地将(频闪的)影子投射到该不动产上。所述由风力发电装置投射在临近不动产上的阴影经常让居民们感觉非常讨厌。即使所述风力发电装置满足了法定的批准要求，也并非总是保证可以防止所述不受欢迎的阴影投射效果。
DE 199 29 970 A1公开了一种阴影投射调控系统，该阴影投射调控系统探测光强度以便基于所探测到的光强度从根本上确定是否能出现阴影。
但是应该注意，足够的光强度仅仅是出现阴影的前提条件之一。另一前提条件例如是晴朗的天空。在朦胧的视觉环境下，光线散射，从而尽管光强度高也仅仅只会出现轻微的阴影或不会出现阴影。基于光强度控制风力发电装置即使在没有阴影的情况下也可能导致停机。
发明内容
本发明的目的在于提供一种风力发电装置，通过该风力发电装置克服所述缺点。
根据本发明，所述目的是通过一种如权利要求1中所述的运行风力发电装置的方法而实现的。有利的改进在从属权利要求中描述。
本发明基于这样的认识：如果存在高光强度的直接太阳辐照，那么阴影投射仅仅在给定的太阳位置和给定的光条件或云量下才会发生。由于云量尽管不能直接探测，但是会导致不产生明显阴影的光散射，所以采用容易探测的光和影之间的亮度差。如果所述差低于预定值，那么相应地不会出现可明显察觉的阴影，从而无需使风力发电装置停机。
另一方面，令人不快的阴影即使在相对较低的光强度下也能产生。这也能通过探测光和影之间的亮度差而容易地确定。
已经知道，太阳的位置取决于一年的季节与当天的时刻，并且对于任何相关的入射点(immission point)(即能出现阴影投影的位置【区域】)可以通过测量或计算程序确定太阳位置。因此，基于阴影的风力发电装置停机的基础是所计算出的在邻近住宅(位于入射点处)处因为太阳位置和该装置的地理位置而可能出现阴影投射的时间段。在根据太阳位置确定预先设定的时间段的同时，通过光传感器测定光和影之间的差，从而检查出现阴影投射的可能性。仅仅在根据太阳位置而预先设定的时间段内(在该时间段内阴影可以投射在入射点处)出现阴影时，才会发生基于阴影的风力发电装置停机。
在根据本发明的风力发电装置的情况下，基于阴影的停机能够借助于通过输入/显示装置(LC显示器)执行。为此，能够读取当前光强度以及光和影之间的停机差的设置或值。另外，从所述显示器可以看出在当前时刻的停机状态，也就是说所述装置是开启还是关闭或者是否工作。停机时间的输入能够在一个独立菜单中预先设定或载入。
在“基于阴影停机”的模式下，显示以下参数：当前第一光强度(直接光入射)(以％表示的值)、当前第二光强度(在阴影区)(以％表示的值)、停机差(以％表示的值)、阴影停机(开/关)或阴影停机(工作/不工作)。在此方面，停机差是风力发电装置应停机时第一光强度(直接光辐照)与第二光强度(阴影)之间的差值。如果例如风力发电装置非常靠近一个入射点，那么即使在天空稍微有云时投射的阴影也是令人讨厌的。因此，在此情况下(风力发电装置非常靠近所讨论的入射点)，该装置应该采用比入射点距离风力发电装置更远的情况下更小的停机差值。至于光强度，小百分比的值意味着较低的光强度(例如当天空有云时)；而大百分比的值意味着强的光强度(例如太阳直接辐照)，这表明太阳光辐照未被云层或雾影响。阴影停机(开/关)指示是否在根本上被触发。阴影停机(工作/不工作)表明风力发电装置当前是否因为阴影投射而停机。
如果确定所述差的值大于停机差，并且同时与所输入的考虑了太阳辐照或太阳位置的时间窗口相重合，那么如果基于阴影的停机处在“开”状态则风力发电装置自动停止。当所述风力发电装置因为投射阴影而停止时，在所述显示装置的主菜单上显示相应信息。
所述停机差的值可以通过适当的输入而改变。虽然转子叶片的阴影随着与入射点距离的增加而变淡并且在某些点完全不再明显，但是当所述差较大时所投影的阴影在距离增加时仍然产生令人讨厌的影响。所述停机差必须根据当地情况设定，因为停机差还取决于当地的地理因素。
在风力发电装置停止后仍然继续测量光的状况。如果停机差降至低于其设定值持续2分钟以上、优选地10分钟以上，或者阴影移动(由于太阳位置的变化或因为太阳的路径)至在所述入射点处不再会由于阴影投射产生任何不利的影响，那么所述风力发电装置自动重新启动。
阴影投射发生的时间段经过编辑后通过菜单输入。在此方面，所述值包括开始和结束日期以及启始和停止时刻。所输入的值能够在任何时间修改、扩展或删除，这可以借助于手动输入进行或通过以适当的程序读入而进行。
对应于太阳位置的所述时间段以冬季时间的格式输入。润年也在编程时加以考虑。
用于基于阴影停机的时间段总是能够在当前时刻或之后通过远程监控而调用，从而可以提供一致性方面的验证(proof in regard tocompliance)。
用于执行前述方法的风力发电装置包括一个数据处理设备，该数据处理设备中存储太阳位置或具有同样含义的数据。风力发电装置进一步包括多个光传感器、优选地包括三个光传感器。这些传感器围绕该装置等间隔地设置。
因为采用三个传感器，所以如果它们设置在一个围绕所述风力发电装置的理想圆上，那么各传感器之间的间隔为120°。当使用三个传感器时，一个传感器总是受到阳光直接入射，并且至少一个传感器处在阴影区域内。因此，总是可以测定光强度的差。
在下文中通过例子借助于一个具体实施例更详细地描述本发明。
附图说明
图1示出根据本发明的风力发电装置的侧视图；
图2示出剖切光传感器上方的塔的截面的简化俯视图；
图3示出说明在两个不同的太阳位置时的阴影投射效应的侧视图；
图4示出也在两个不同的太阳位置时的阴影投射效应的俯视图。
具体实施方式
图1示出一个风力发电装置1的简化侧视图。
风力发电装置1包括一个塔10，在塔10的头部设置有一个带有转子叶片14的舱12。在塔10上的预定高度处设置有探测光强度的传感器16。把传感器16设置在预定的高度处基本上可以防止它们遭受恶意破坏或操纵。
在此方面，所述高度可以选择成使得能够以合理的成本到达传感器16——例如为了对其进行清洁或更换。可以理解，还可以为传感器16提供加热装置以防止其结冰或消除所形成的冰。
作为将传感器16安装在风力发电装置1的塔10上的替代，可以理解，传感器16也可以安装在分离的杆(未示出)或其它适当的装置上。
图2是在传感器16上方剖切风力发电装置1的塔10所得的截面的简化视图。从此图可以看到：在此例子中优选地以等间隔将三个传感器安装在塔10的外周处。因此所述传感器之间的间隔为120°。
因为塔10的截面为圆形，塔10的外周表面的一半，也就是说一个180°的区域，总是暴露在阳光的直接照射之下。相应地，外周表面的另一半(也是180°)将处在阴影中。因此，使用至少三个传感器意味着至少一个传感器必然暴露在阳光的直接照射下且至少一个传感器处在阴影中。
相应地，在任一时刻，可以检测在直接光辐照时的光强度以及阴影区内的光强度，并且可以确定其差值。所述差值可以由所述装置的控制系统确定并且可以直接用于根据本发明控制风力发电装置。
图3示出一个风力发电装置，例如意耐康(Enercon)的E-40型风力发电装置，其距离一个房子2一个给定的距离E。该房子2也可以看作入射点A。
当早晨太阳升起时以及在冬季的整个白天，太阳仅仅升到较低的高度——总是从入射点A观测，从而当太阳在位置I时入射角度为βI。
如果太阳升得更高——太阳的位置II——从而太阳光线的入射角度为一个不同的角度βII。当阴影大致直接投射到所述入射点时也可以确立太阳光线的这些入射角度βI和βII(可以考虑任何其它角度)。
在图3中图示的场景在图4中再次从另一个角度示出。当太阳在东南时(再次以所述入射点为基准考虑)，太阳光线以角度βI照射在风力发电装置上——相对于东西轴线。
一旦太阳进一步向南向运行，太阳光线以另一角度βII入射在风力发电装置1上。
仅仅当太阳位置是地球上的地理位置的函数并且入射角α和β使得风力发电装置的阴影投影在入射点A上时，如果光和影之间的差大于预定值——即停机差，则风力发电装置停机。所述停机差不仅取决于光入射角还取决于与入射点相关的距离。如果风力发电装置非常靠近所讨论的入射点，即使在稍微阴天的情况下所产生的阴影也是令人不快的。因此在此情况下，所述风力发电装置的停机差应该设定得小于入射点距离风力发电装置更远的情况。
如果所述差小于所述停机差，风力发电装置——无论太阳在何位置——将不会停机并能继续发电。特别是在天空多云时会发生此种情况。
风力发电装置距离所述入射点越远，一般而言相应地在所述入射点出现阴影投射效应的时间段越短。
所述差可在所述入射点A或风力发电装置处直接测量。如果所述入射点和风力发电装置距离相当近，在风力发电装置处测得的光强度值对于入射点A也是有效的。
所述差本身例如可以用多个光传感器测量，所述传感器测得的值由与风力发电装置相关联的数据处理设备处理。在入射点处能够出现阴影投射的太阳位置也编程记录在所述数据处理设备内。容易理解，那些太阳“阴影投射”位置对于各风力发电装置是不同的，因此所述数据处理设备必须为各风力发电装置存储不同的能够投射阴影的太阳位置。
可以理解，在靠近入射点设置风力发电场的情况下，如果需要避免阴影投射，这能够由中央数据处理设备控制，所述中央数据处理设备在风力发电场的相应风力发电装置会投射阴影在所述入射点时关闭所述风力发电装置。
如果投射了阴影，风力发电装置不会立即停机，而是在阴影已经投射一段时间(例如在5到10分钟之间)之后停机。
如果不再投射阴影——例如因为在太阳和风力发电装置之间出现阴云，也可以规定不会再次立即开启风力发电装置，而是等待一定时间(例如5到10分钟)；并且规定，仅仅当所述的差值在那段时间内处于停机差之下时，才开启风力发电装置，并使之再次运转。
如果需要的话，在已经编程记录的停机太阳位置之外，还可以编程记录太阳的其它位置用于风力发电装置。

Claims (11)

1.一种运行风力发电装置的方法，其中在一个光直接辐照区域探测一个第一光强度并在一个阴影区域探测一个第二光强度，并且其中如果所述第一光强度和所述第二光强度之间的差大于一个预先设定的值，那么所述风力发电装置停机。
2.如权利要求1所述的方法，其中仅仅当太阳在一个预先设定的位置时使所述风力发电装置停机。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，当太阳在一个预先设定的位置时，所述风力发电装置至少临时停机。
4.如权利要求2或3所述的方法，其特征在于，能够触发所述装置停机的太阳预先设定位置存储在所述风力发电装置内，或存储在一个与所述风力发电装置相关联的控制和/或数据处理设备内。
5.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，光和影之间的差借助于多个光传感器而确定，并且能够借助于一个数据处理程序对所测定的差进行评价。
6.一种用于执行如前述权利要求中任一项所述的方法的风力发电装置，包括一个数据处理设备，该所述数据处理设备控制所述风力发电装置并且其中存储太阳位置或代表了相同含义的值，在所述太阳位置或达到所述值能够使风力发电装置停机。
7.如权利要求6所述的风力发电装置，其特征在于，所述风力发电装置偶联多个光传感器，借助于所述光传感器相应地测量光和影的当前强度或在一段时间内确定的光和影的强度，并且所述光传感器测得的数据由所述数据处理设备进行处理，并且如果当太阳处在一个预先设定的位置时光和影之间的差值高于一个预先设定的值，那么使所述风力发电装置停机。
8.如权利要求7所述的风力发电装置，其特征在于，至少三个等间隔的传感器围绕所述风力发电装置设置。
9.如权利要求6至8中任一项所述的风力发电装置，其特征在于，所述风力发电装置具有一个显示装置，借助于该显示装置能够重现所述基于阴影停机的状态。
10.如权利要求6至9中任一项所述的风力发电装置，其特征在于，在已存储的太阳位置之外，可以通过适当编程而存储用于其它入射点的新太阳位置。
11.一种风力发电场，具有多个如前述权利要求中任一项所述的风力发电装置。
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