DE102009030886A1 - Windenergieanlage mit einer Vielzahl von Windenergievorrichtungen und Verfahren zur Steuerung der Windenergieanlage - Google Patents

Windenergieanlage mit einer Vielzahl von Windenergievorrichtungen und Verfahren zur Steuerung der Windenergieanlage Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Windenergieanlage (1) zur Umwandlung von Windenergie eines Windfeldes in elektrische Energie mit einer Vielzahl von Windenergievorrichtungen (3) und ein Verfahren zur Steuerung der Windenergieanlage (1). Dazu weist die Windenergieanlage (1) mindestens eine Windenergievorrichtung (3) auf, die eine Windmessvorrichtung (2) besitzt. Ferner weist die Windenergieanlage (1) eine zentrale Speichervorrichtung (4) auf, in welcher eine Vielzahl von Windprofilmustern in einer Windprofilmustertabelle abgelegt ist. Die Windmessvorrichtung erfasst praediktiv aktuelle Windmesswerte. Die Windenergieanlage (1) hat eine zentrale Mustererkennungsvorrichtung (7), welche die aktuellen Windmesswerte der Windmessvorrichtung (2) mit den gespeicherten Windprofilmustern der Windprofilmustung (4) steuert individuell in Abhängigkeit eines durch Korrelation ermittelten Windprofilmusters jede einzelne Windenergievorrichtung (3) der Windenergieanlage.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Windenergieanlage zur Umwandlung von Windenergie eines Windfeldes in elektrische Energie mit einer Vielzahl von Windenergievorrichtungen und ein Verfahren zur Steuerung der Windenergieanlage. Dazu weist die Windenergieanlage mindestens eine Windenergievorrichtung auf, die eine Windmessvorrichtung besitzt.
  • Aus der Druckschrift DE 101 37 272 A1 ist ein Frühwarnsystem für Windenergieanlagen bzw. Windparks bekannt, die eine Vielzahl von Windenergievorrichtungen aufweisen. Für das Frühwarnsystem werden Messdaten einer ersten Windenergievorrichtung des Windparks, die dem Wind zuerst ausgesetzt ist, an wenigstens eine zweite Windenergievorrichtung, die in Windrichtung hinter der ersten Windenergievorrichtung angeordnet ist, übertragen. Bei dem Frühwarnsystem wird in Abhängigkeit der gemessenen Daten über die Windlage im Bereich der ersten Windenergievorrichtung die zweite Windenergievorrichtung im Windschatten der ersten Windenergievorrichtung gesteuert.
  • Dabei wird die Erkenntnis genutzt, dass nicht nur wie bisher die Windverhältnisse an einer einzigen Windenergievorrichtung mittels Anemometer gemessen werden können, sondern diese Messergebnisse auch für Windenergievorrichtungen, die in Windrichtung hinter der ersten Windenergievorrichtung angeordnet sind, verwendet werden können, so dass diese im Bedarfsfall z. B. bei Auftreten von Böen noch rechtzeitig vor dem Auftreffen der Böe auf den Windpark eine Blatteinstellungswinkelveränderung vornehmen können, wodurch dann beim Auftreffen der Böe auf den Windpark die Belastung nicht so groß wird, dass diese zu Beschädigungen an Windenergievorrichtungen führen könnte.
  • Ein derartiges Frühwarnsystem hat den Nachteil, dass es lediglich für Extremfälle der Windprofile wie einer Sturmwarnung oder einer Böenwarnung die Windenergievorrichtungen der Windenergieanlage schützt. Jedoch ist dieses System nicht in der Lage, die Windenergievorrichtungen des Windparks bzw. der Windenergieanlage individuell so zu steuern, dass auch mit normalen Windprofilen eine optimale Nutzung der Windenergieanlage möglich ist.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile im Stand der Technik zu überwinden und eine Windenergieanlage mit einer Vielzahl von Windenergievorrichtungen zur Umwandlung von Windenergie eines Windfeldes in elektrische Energie und ein Verfahren zur Steuerung der Windenergieanlage anzugeben, so dass einerseits die Vielzahl der Windenergievorrichtungen der Windenergieanlage vor Beschädigungen geschützt wird und andererseits eine optimal angepasste Energieausbeute bei langer Lebensdauer der Windenergievorrichtungen möglich ist.
  • Diese Aufgabe wird mit dem Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
  • Erfindungsgemäß wird eine Windenergieanlage zur Umwandlung von Windenergie eines Windfeldes in elektrische Energie mit einer Vielzahl von Windenergievorrichtungen und ein Verfahren zur Steuerung der Windenergieanlage geschaffen. Dazu weist die Windenergieanlage mindestens eine Windenergievorrichtung auf, die eine Windmessvorrichtung für eine praediktives Messen von Windprofilen besitzt. Ferner weist die Windenergieanlage eine zentrale Speichervorrichtung auf, in welcher eine Vielzahl von Windprofilmustern in einer Windprofilmustertabelle abgelegt ist.
  • Die Windmessvorrichtung erfasst praediktiv aktuelle Windmesswerte. Die Windenergieanlage hat eine zentrale Mustererkennungsvorrichtung, welche die aktuellen Windmesswerte der Windmessvorrichtung mit den gespeicherten Windprofilmustern der Windprofilmustertabelle korreliert. Eine zentrale Steuereinrichtung steuert individuell in Abhängigkeit eines durch Korrelation ermittelten Windprofilmusters jede einzelne Windenergievorrichtung der Windenergieanlage.
  • Eine solche Windenergieanlage hat den Vorteil, dass mit minimalem Messaufwand während des Betreibens eines Windparks mit einer Vielzahl von Windvorrichtungen sämtliche der zum Windpark gehörenden Windvorrichtungen individuell gesteuert werden können. Durch das Ablegen von Windprofilmustern in einem zentralen Speicher der Windanlage ist es möglich, die geographischen Eigenschaften des Einsatzgebietes der Windenergieanlage wie Hanglagen, Taleinschnitte, Höhenlagen, Waldschneisen und andere geographische Gegebenheiten, in denen die einzelne Windenergievorrichtung einer Windenergieanlage arbeitet, bereits in der gespeicherten Windprofilmustertabelle vorzusehen bzw. zu berücksichtigen.
  • So ist es möglich, dass bei einer Hanglage die zum Hügel hin aufgestellten Windenergievorrichtungen einen kleineren Anstellwinkel der Rotorblätter aufgrund der höheren Windgeschwindigkeit fahren, während die talwärts angeordneten Windenergievorrichtungen mit einem größeren Anstellwinkel noch arbeiten können. Die Anstellwinkel für Rotorblätter werden auch allgemein „Pitch” genannt.
  • Diese geographisch bedingten Unterschiede innerhalb des Einsatzgebietes der Windenergieanlage bzw. des Windparks können sogar dazu führen, dass ein Teil der Windenergieanlage bereits sicherheitshalber auf eine Segelstellung der Rotorblätter eingestellt wird, während andere Bereiche der Windenergieanlage noch in vollem Betrieb gehalten werden können. Um dieses zu ermöglichen, ist vorzugsweise mindestens eine der Windenergievorrichtungen zum praediktiven Erfassen eines aktiven Windprofils vorgesehen. Jedoch können bei extremen geographischen Verhältnissen auch mehrere der Vielzahl von Windenergievorrichtungen mit entsprechenden Windmessvorrichtungen ausgestattet sein, die jeweils in extremen Randstellungen des Windparks angeordnet sind.
  • Vorzugsweise ist jedoch die Anzahl der Windenergievorrichtungen der Windenergieanlage größer als die Anzahl der betriebenen Windmessvorrichtungen. Damit wird erreicht, dass eine deutliche Kostenreduzierung möglich ist. Ferner wird erreicht, dass frühzeitig die gesamte Windenergieanlage bzw. der Windpark den Windverhältnissen angepasst wird, indem einerseits der Pitch und andererseits der Nickwinkel jeder Einzelanlage jeweils optimal entsprechend dem ermittelten Windprofilmuster angepasst wird.
  • Um eine sichere und zuverlässige Korrelation zwischen praediktiv gemessenen aktuellen Windmesswerten und den gespeicherten Windprofilmustern zu erreichen, ist es von Vorteil, dass eine Vielzahl von Windprofilen in dem Einsatzgebiet der Windenergieanlage als Windprofilmuster erfasst wird. Durch die Vielzahl der erfassten Windprofilmuster kann sichergestellt werden, dass die Windenergieanlage auch bei außergewöhnlichen Windverhältnissen eine optimale Anpassung der einzelnen Windvorrichtungen an diese Verhältnisse vornimmt.
  • Um die aktuellen Werte praediktiv zu ermitteln, weist die Windenergieanlage als Windmessvorrichtung ein praediktives Windsensorsystem vorzugsweise ein SODAR (sound detection and ranging) oder eine LIDAR (light detection and ranging) Anemometer auf. Diese Windsensorsysteme können vorzugsweise an der Nabe des Rotors der mit dem Windmesssystem ausgestatteten Windenergievorrichtung der Windenergieanlage montiert sein, da sie dann ungestört den Bereich bzw. die Windverhältnisse zeitlich vor dem Auftreffen auf und örtlich vor der Windenergievorrichtung erfassen können. Deshalb ist es auch von Vorteil, wenn die einzelne mit einer derartigen Windmessvorrichtung ausgestattete Windenergievorrichtung an exponierter Stelle des Windparks bzw. der Windenergieanlage angeordnet ist.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weisen die Windenergievorrichtungen der Windenergieanlage jeweils eine Vorrichtung zur Nickwinkelverstellung einer rotortragenden Gondel auf, wobei die jeweilige Steuereinrichtung in Reaktion auf eine Windprofilmustererkennung den Nickwinkel der Gondel einstellt. Außerdem ist es vorgesehen, dass die Windenergievorrichtungen der Windenergieanlage jeweils eine Vorrichtung zur Anstellwinkelverstellung von Rotorblättern aufweisen, wobei die jeweilige Steuereinrichtung in Reaktion auf eine Windprofilmustererkennung den Anstellwinkel bzw. Pitch der Rotorblätter einstellt. Schließlich weist die Windenergievorrichtung der Windenergieanlage jeweils eine Azimutverstellvorrichtung auf, um die Rotorblätter mit Hilfe der Gondel in die jeweilige Windrichtung zu drehen.
  • Ferner ist es möglich, dass die Windenergievorrichtungen der Windenergieanlage eine Bremsvorrichtung in dem Antriebsstrang zur Abbremsung des Rotors aufweisen und die jeweilige Steuereinrichtung in Reaktion auf eine Windprofilmustererkennung mit Sturm- oder Böenwarnung die Rotorblätter in Segelstellung einstellt und den Rotor abbremst. Dieses kann allerdings, wie oben bereits erwähnt, in vorteilhafter Weise mit der erfindungsgemäßen Windenergieanlage nur für bestimmte exponierte Positionen von Windenergievorrichtungen in dem Windpark vorgesehen werden, wenn die Bedingungen eines Windprofils dieses erfordern, während andere Bereich noch Arbeiten.
  • Ein Verfahren zur Steuerung einer Windenergieanlage mit mindestens einer Windenergievorrichtung weist die nachfolgenden Verfahrensschritte auf. Zunächst wird eine Vielzahl von Windprofilen in einem geographischen Einsatzgebiet der Windenergieanlage vorzugsweise bereits vor dem Aufbau einzelner Windenergievorrichtungen mit einer Vielzahl von Windmessvorrichtungen erfasst. Die Vielzahl von Windprofilen wird in einer zentralen Speichervorrichtung der Windprofilanlage in Form von Windprofilmustern in einer Windprofilmustertabelle gespeichert.
  • Schließlich werden aktuell und praediktiv Windmesswerte mit Hilfe einer praediktiven Windmessvorrichtung von mindestens einer Windenergievorrichtung des Windparks, nachdem er aufgebaut ist erfasst und ausgewertet. Dazu werden die aktuellen Windmesswerte mittels Mustererkennungsverfahren mit einem Windprofilmuster der Windprofilmustertabelle korreliert. Anschließend können die Windenergievorrichtungen der Windenergieanlage jeweils individuell angesteuert werden, so dass die Belastungen der Komponenten der Windenergievorrichtungen und der Energieertrag der Windenergievorrichtungen auf die Windprofile optimal abgestimmt werden können.
  • In Reaktion auf eine Windprofilmustererkennung kann eine zentrale Steuereinrichtung des Windparks jeder einzelnen Windenergievorrichtung der Windenergieanlage einen Nickwinkel eines Rotors und/oder einer Gondel unter Berücksichtigung von reaktiven Belastungsmessungen an den Komponenten der Windenergievorrichtung einstellen. Auch ist es möglich, in Reaktion auf eine Windprofilmustererkennung mit Hilfe der Steuereinrichtung jeweils unterschiedliche Anstellwinkel bzw. Pitch von Rotorblättern einzelner Windenergievorrichtungen unter Berücksichtigung von reaktiven Belastungsmessungen an den Komponenten der einzelnen Windenergievorrichtung einzustellen, wobei der Azimutwinkel, der Pitch sowie der Nickwinkel in Abhängigkeit von der Windprofilmustererkennung geregelt werden.
  • Ferner kann die jeweilige Steuereinrichtung jeder einzelnen Windenergievorrichtung der Windenergieanlage in Reaktion auf eine Windprofilmustererkennung eine Dämpfung von Schwingungen in einem Antriebstrang entsprechend verändern, um derartige Schwingungen zu minimieren. Schließlich ist es vorgesehen, dass die jeweilige Steuereinrichtung jeder einzelnen Windenergievorrichtung der Windenergieanlage in Reaktion auf eine Windprofilmustererkennung mit Sturmwarnung die Rotorblätter in Segelstellung stellt und den Rotor mittels einer Bremsvorrichtung in dem Abbremsstrang abbremst. Dieses wird jedoch nur bei extremen Windprofilen zum Schutz der einzelnen Energievorrichtung vorgesehen.
  • Die Erfindung wird nun anhand der beigefügten Figuren näher erläutert.
  • 1 zeigt eine Prinzipskizze einer Windenergieanlage mit einer Vielzahl von Windenergievorrichtungen gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
  • 2 zeigt eine Prinzipskizze einer Windenergievorrichtung für eine Windenergieanlage der Ausführungsform gemäß 1;
  • 3 zeigt eine Steuereinrichtung für die Windenergievorrichtung gemäß 2;
  • 4 zeigt eine Prinzipskizze einer zentralen Steuereinrichtung für die Windenergieanlage gemäß 1;
  • 5 zeigt ein schematisches Flussdiagramm der zentralen Steuerung der erfindungsgemäßen Windenergieanlage gemäß 1.
  • 1 zeigt eine Prinzipskizze einer Windenergieanlage 1 mit einer Vielzahl von Windenergievorrichtungen 311 bis 3nm gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Die Windenergieanlage 1 mit ihrer Vielzahl von Windenergievorrichtungen 311 bis 3nm , die in dem Einsatzgebiet 8 aufgestellt sind, ist einem aktuellen Windfeld 10 ausgesetzt, das unterschiedliche Windrichtungen a bis h und unterschiedliche Windstärken gemäß dem Windprofil 6 aufweist.
  • Von der Vielzahl der Windenergievorrichtungen 311 bis 3nm weist vorzugsweise mindestens eine der Windenergievorrichtung 3 eine Windmessvorrichtung auf, welche praediktiv aktuelle Windmesswerte erfassen kann. Diese aktuellen Windmesswerte werden mit einer zentralen Mustererkennungsvorrichtung 7 mit einer Vielzahl von in einer zentralen Speichervorrichtung 5 gespeicherten Windprofilmustern einer Windprofilmustertabelle korreliert. Diese Profilmuster weisen für jede der Windenergievorrichtungen 311 bis 3nm in dem Einsatzgebiet 8 die zu erwartenden Windgeschwindigkeiten und Windrichtungen auf. Anstelle einer festen Zuordnung einer Windmessvorrichtung zu einer der Windenergievorrichtungen ist es auch möglich, eine oder mehrere Windmessvorrichtungen im Bereich der Windenergieanlage unabhängig von den einzelnen Windenergievorrichtungen vorzusehen.
  • Über eine zentrale Steuereinheit 4 werden einzelne an den Windenergievorrichtungen 311 bis 3nm angeordnete Steuereinrichtungen 411 bis 4nm mit Steuersignalen m versorgt, sodass jede Windenergievorrichtung 311 bis 3nm auf die zu erwartende Windstärke und Windrichtung eingestellt werden kann. Dazu verfügt die Steuereinheit 4 über entsprechende Steuerleitung 2011 bis 20nm bzw. über eine oder mehrere Busleitungen, über die Steuersignale im Multiplexverfahren an die Vielzahl der Windenergievorrichtungen 311 bis 3nm der Windenergieanlage 1 übertragen werden können.
  • 2 zeigt eine Prinzipskizze einer Windenergievorrichtung 3 für eine Windenergieanlage 1 gemäß der Ausführungsform in 1. Dazu weist die stationäre Windenergievorrichtung 3 einen Rotor 12 und eine Gondel 9 auf, die weitere Komponenten 19 der Windenergievorrichtung 3 zur Umwandlung von Windenergie in elektrische Energie aufweist. Die Windenergievorrichtung 3 der Windenergieanlage 1 ist dazu in einem Windfeld 10 angeordnet, das mit Hilfe einer an der Nabe 16 des Rotors 12 angeordneten praediktiven Windmessvorrichtung 2 mit den Windrichtungen a bis h und unterschiedlichen Windgeschwindigkeiten, wie es das Windprofil 6 zeigt, erfasst wird. Die praediktiv gemessenen Windverhältnisse sowie die gemessenen Schlag- und Schwenkmomente der Rotorblätter 11 bzw. der Nick- und Giermomente der Gondel 9 werden in der Pitchregelung berücksichtigt und durch die entsprechende Anstellwinkelverstellung 14 der Rotorblätter 11 des Rotors 12 eingestellt. Außerdem wird mit einer Azimutverstellvorrichtung 31 der Rotor mit Hilfe der Gondel in die jeweilige Windrichtung gedreht. Dabei werden die Belastungsgrenzwerte der Komponenten 19 der Windenergievorrichtung 3 mitberücksichtigt.
  • 3 zeigt eine dieser dezentralen Steuereinrichtung 4 für die Windenergievorrichtung 3 unter Einwirkung eines beabstandet stromaufwärts der Windenergievorrichtung 3 gemessenen Windfeldes 10. Die stationäre Windenergievorrichtung 3 ist in dieser Ausführungsform der Erfindung eine Windkraftvorrichtung, die beispielsweise einen IPC-Regler 18 (individual pitch control) aufweist, welcher an den Rotorblättern unterschiedliche Pitchwinkel beispielsweise β1, β2 und β3 für einen dreiblättrigen Rotor einstellt.
  • Der IPC-Regler erhält als Eingangssignale mit Sensoren 15 gemessene Belastungen der Windenergievorrichtung 3 wie Blattwurzelbiegemomente in Schlag- und/oder Schwenkrichtung, Gier- und/oder Nickmomente an der Rotorwelle usw. und ist so ausgelegt, dass er die gemessenen Belastungen und/oder daraus abgeleitete Kenngrößen durch das Einstellen individueller Pitchwinkel minimiert. Der IPC-Regler ist jedoch zunächst reaktiv, so dass er erst dann reagiert, wenn eine Belastung bereits gemessen ist. Erfindungsgemäß wird nun, wie die 2 und 3 zeigen, im Vorfeld der Windenergievorrichtung 3 ein Windfeld 10 mit einer Windmessvorrichtung 2 mit beispielsweise einem SODAR-(sound detection and ranging) oder einem LIDAR-(light detection and ranging)Anemometer vermessen. Daraus berechnet die Störgrößenaufschaltung 13, wie die Pitchwinkel β1, β2 und β3 der Rotorblätter beim Auftreffen des Windfelds eingestellt werden müssen, um die oben genannten Belastungen bzw. Kenngrößen zu minimieren.
  • Diese berechneten Pitchwinkel β1, β2 und β3 werden nun von der Windenergievorrichtung 3 eingestellt. Dieser Signalpfad ist praediktiv, d. h. er reagiert durch die Störgrößenaufschaltung 13, bevor überhaupt Belastungen reaktiv gemessen wer den können. Dabei wird die Windenergievorrichtung 3 so eingestellt, dass im Moment des Auftreffens des gemessenen Windes die Belastungen der Komponenten bei einem maximal möglichen Energieertrag innerhalb der gewünschten Grenzen bleiben. Durch diese Störgrößenaufschaltung 13 werden an der Windenergievorrichtung 3 nun wesentlich kleinere Belastungen anliegen.
  • Ganz lassen sich die Belastungen nicht vermeiden, da sich das Windfeld 10 bis zum Auftreffen an der Windenergievorrichtung 3 verändert und Modellfehler nicht auszuschließen sind. Der IPC-Regler 18 jeder einzelnen Windenergievorrichtung muss nur noch diese kleineren Belastungen über einen Signalpfad 21 ausregeln, wobei im IPC-Regler 18 über die Signalleitung 22 die Sensorwerte der Sensoren 15 zur Verfügung gestellt werden. Insgesamt ist eine deutliche Belastungsreduktion gegenüber herkömmlichen Windenergievorrichtungen 3 möglich, bei denen ein derartiger Regler 18 ohne Störgrößenaufschaltung 13 auskommen muss. Dabei werden die beiden Signalpfade 21 und 23 werden an dem Addierer 17 zusammengeführt.
  • 4 zeigt eine Prinzipskizze einer zentralen Steuereinrichtung für die Windenergieanlage 1 gemäß 1. Das Windfeld 10 wird von der Windenergievorrichtung 3, welche in einem LIDAR (light detection and ranging) Anemometer als Windmessvorrichtung 2 ausgestattet ist, erfasst und der Mustererkennungsvorrichtung 7 zugeführt, welche das aktive gemessene Windfeld mit entsprechenden in einer Speichervorrichtung 5 gespeicherten Windprofilmustern korreliert und eines der Vielzahl der gespeicherten Windprofilmuster, das dem aktuellen Windfeld 10 am nächsten kommt, einer zentralen Steuereinrichtung 4 zuführt. Diese zentrale Steuereinheit versorgt die einzelnen individuellen und dezentralen Steuereinheiten der übrigen Windenergievorrichtungen 311 und 3nm , wie es in 1 gezeigt wird, mit entsprechenden Steuersignalen zur Optimierung der Energieausbeute und zum Schutz vor übermäßigen Belastungen der Windenergieanlagen 311 und 3nm .
  • 5 zeigt ein schematisches Flussdiagramm der zentralen Steuerung der erfindungsgemäßen Windenergieanlage 1 gemäß 1. Im Block 25 wird eine Vielzahl von Windprofilen mit Hilfe von SODAR oder LIDAR Anemometern gemessen und im Block 26 wird diese Vielzahl von Windprofilen gespeichert. Diese Vielzahl von Windprofilen steht im Block 28 für eine Korrelation zwischen aktuellen Messungen und gespeicherten Windprofilen mittels eines Mustererkennungsverfahrens zur Verfügung. Dazu wird zu dem Block 28 aus dem Block 27 das aktuelle Windprofil, das an wenigen diskreten Messpunkten des Einsatzgebietes der Windkraftanlage praediktiv erfasst wurde, zugeleitet und korreliert.
  • Das Ergebnis in Form eines der gespeicherten Windprofilmuster wird mit Block 29 in einer zentralen Steuerung in eine Vielzahl von Steuerbefehlen, die an jede der in Block 30 aufgeführten mit Energievorrichtungen 311 und 3nm übertragen, so dass diese Windenergieanlagen 311 bis 3nm individuell auf das aktuelle Windprofil eingestellt werden können.
    • 1
    Windenergieanlage
    2
    Windmessvorrichtung
    3
    Windenergievorrichtung
    4
    Steuereinrichtung
    5
    Speichervorrichtung
    6
    Windprofil
    7
    Mustererkennungsvorrichtung
    8
    Einsatzgebiet
    9
    Gondel
    10
    Windfeld
    11
    Rotorblatt
    12
    Rotor
    13
    Störgrößenaufschaltung
    14
    Anstellwinkelverstellung
    15
    Sensor
    16
    Nabe
    17
    Addierer
    18
    Regler
    19
    Komponenten
    20
    Steuerleitung
    21
    Signalpfad
    22
    Signalleitung
    23
    Signalpfad
    24
    Flussdiagramm
    25
    Block des Flussdiagramms
    26
    Block des Flussdiagramms
    27
    Block des Flussdiagramms
    28
    Block des Flussdiagramms
    29
    Block des Flussdiagramms
    30
    Block des Flussdiagramms
    31
    Azimutverstellvorrichtung
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • - DE 10137272 A1 [0002]

Claims (14)

  1. Windenergieanlage mit einer Vielzahl von Windenergievorrichtungen (3nm ) zur Umwandlung von Windenergie eines Windfeldes (10) in elektrische Energie mit mindestens einer Windenergievorrichtung (3), die eine Windmessvorrichtung (2) aufweist, wobei – die Windenergieanlage (1) eine zentrale Speichervorrichtung (5) aufweist, in welcher eine Vielzahl von Windprofilmustern in einer Windprofilmustertabelle abgelegt ist, – die Windmessvorrichtung (2) praediktiv aktuelle Windmesswerte erfasst, – die Windenergieanlage (1) eine Mustererkennungsvorrichtung (7) aufweist, welche die aktuellen Windmesswerte der Windmessvorrichtung (2) mit den gespeicherten Windprofilmustern der Windprofilmustertabelle korreliert, und wobei – eine zentrale Steuereinrichtung (4) in Abhängigkeit eines durch Korrelation ermittelten Windprofilmusters jede einzelne Windenergievorrichtung (3nm ) der Windenergieanlage individuell steuert.
  2. Windenergieanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Windenergievorrichtungen (3nm ) der Windenergieanlage (1) gleich, vorzugsweise größer als die Anzahl der betriebenen Windmessvorrichtungen (2) ist.
  3. Windenergieanlage nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vielzahl von Windprofilen im Einsatzgebiet (8) der Windenergieanlage (1) als Windprofilmuster erfasst ist.
  4. Windenergieanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Windenergieanlage (1) als Windmessvorrichtung (2) ein praediktives Windsensorsystem vorzugsweise ein SODAR (sound detection and ranging) oder ein LIDAR (light detection and ranging) Anemometer aufweist.
  5. Windenergieanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Windenergievorrichtungen (3nm ) der Windenergieanlage (1) jeweils eine Vorrichtung zur Nickwinkelverstellung einer rotortragenden Gondel aufweisen und die jeweilige Steuereinrichtung (4nm ) in Reaktion auf eine Windprofilmustererkennung den Nickwinkel der Gondel einstellt.
  6. Windenergieanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Windenergievorrichtungen (3nm ) der Windenergieanlage (1) jeweils eine Vorrichtung zur Anstellwinkelverstellung von Rotorblättern aufweist und die jeweilige Steuereinrichtung (4nm ) in Reaktion auf eine Windprofilmustererkennung den Anstellwinkel bzw. Pitch der Rotorblätter (11) einstellt.
  7. Windenergieanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Windenergievorrichtungen (3nm ) der Windenergieanlage (1) eine Bremsvorrichtung in dem Antriebsstrang zur Abbremsung des Rotors (12) aufweist und die jeweilige Steuereinrichtung (4nm ) in Reaktion auf eine Windprofilmustererkennung mit Sturmwarnung die Rotorblätter (11) in Segelstellung einstellt und den Rotor (12) abbremst.
  8. Verfahren zur Steuerung einer Windenergieanlage (1) mit mindestens einer Windenergievorrichtung (3), das folgende Verfahrensschritt aufweist, – Erfassen einer Vielzahl von Windprofilen in einem geographischen Einsatzgebiet (8) der Windenergieanlage (1); – Speichern der Vielzahl von Windprofilen in einer zentralen Speichervorrichtung in Form von Windprofilmustern in einer Windprofilmustertabelle; – Erfassen von aktuellen praediktiven Windmesswerten mit Hilfe einer praediktiven Windmessvorrichtung (2); – Korrelieren der aktuellen Windmesswerte mittels Mustererkennungsverfahren mit einem Windprofilmuster der Windprofilmustertabelle; – individuelles Ansteuern der Windenergievorrichtungen (3nm ) einer Windenergieanlage (1).
  9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erfassung der Vielzahl von Windprofilen (6) eine höhere Anzahl an Windmessvorrichtungen (2) eingesetzt wird, als zur Erfassung der aktuellen praediktiven Windmessungen.
  10. Verfahren nach Anspruch 8 oder Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass als Windmessvorrichtung (2) ein praediktives Windsensorsystem vorzugsweise ein SODAR-(sound detection and ranging) oder ein LIDAR-(light detection and ranging)Anemometer eingesetzt wird.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass in Reaktion auf eine Windprofilmustererkennung die zentrale Steuereinrichtung (4) jeder einzelnen Windenergievorrichtung (3nm ) der Windenergieanlage (1) einen Nickwinkel eines Rotors (12) und/oder einer Gondel (9) unter Berücksichtigung von reaktiven Belastungsmessungen an Komponenten der Windenergievorrichtung (3nm ) einstellt.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass in Reaktion auf eine Windprofilmustererkennung die zentrale Steuereinrichtung (4) jeder einzelnen Windenergievorrichtung (3nm ) der Windenergieanlage (1) einen Anstellwinkel bzw. Pitch von Rotorblättern (11) unter Berücksichtigung von reaktiven Belastungsmessungen an Komponenten der Windenergievorrichtung (3nm ) einstellt.
  13. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Steuereinrichtung (4nm ) jeder einzelnen Windenergievorrichtung (3nm ) der Windenergieanlage (1) in Reaktion auf eine Windprofilmustererkennung eine Dämpfung von Schwingungen in einem Antriebstrang verändert.
  14. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Steuereinrichtung (4nm ) jeder einzelnen Windenergievorrichtung (3nm ) der Windenergieanlage (1) in Reaktion auf eine Windprofilmustererkennung mit Sturmwarnung die Rotorblätter (11) in Segelstellung stellt und den Rotor (12) mittels einer Bremsvorrichtung in dem Abbremsstrang abbremst.
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