EP3894964A1 - Method and system for parameterisation of a controller of a wind turbine and/or operation of a wind turbine - Google Patents

Method and system for parameterisation of a controller of a wind turbine and/or operation of a wind turbine

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Publication number
EP3894964A1
EP3894964A1 EP19817283.5A EP19817283A EP3894964A1 EP 3894964 A1 EP3894964 A1 EP 3894964A1 EP 19817283 A EP19817283 A EP 19817283A EP 3894964 A1 EP3894964 A1 EP 3894964A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
wind
determined
controller
wind turbine
wind energy
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP19817283.5A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Martin Von Mutius
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens Gamesa Renewable Energy Service GmbH
Original Assignee
Siemens Gamesa Renewable Energy Service GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens Gamesa Renewable Energy Service GmbH filed Critical Siemens Gamesa Renewable Energy Service GmbH
Publication of EP3894964A1 publication Critical patent/EP3894964A1/en
Pending legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B13/00—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion
    • G05B13/02—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric
    • G05B13/0265—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric the criterion being a learning criterion
    • G05B13/027—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric the criterion being a learning criterion using neural networks only
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D7/00—Controlling wind motors 
    • F03D7/02—Controlling wind motors  the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor
    • F03D7/04—Automatic control; Regulation
    • F03D7/042—Automatic control; Regulation by means of an electrical or electronic controller
    • F03D7/043—Automatic control; Regulation by means of an electrical or electronic controller characterised by the type of control logic
    • F03D7/046—Automatic control; Regulation by means of an electrical or electronic controller characterised by the type of control logic with learning or adaptive control, e.g. self-tuning, fuzzy logic or neural network
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    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • F03D7/00—Controlling wind motors 
    • F03D7/02—Controlling wind motors  the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor
    • F03D7/04—Automatic control; Regulation
    • F03D7/042—Automatic control; Regulation by means of an electrical or electronic controller
    • F03D7/048—Automatic control; Regulation by means of an electrical or electronic controller controlling wind farms
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    • F03D80/00—Details, components or accessories not provided for in groups F03D1/00 - F03D17/00
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    • F05B2270/40—Type of control system
    • F05B2270/404—Type of control system active, predictive, or anticipative
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction

Definitions

  • the present invention relates to a method for, in particular multi-stage and / or adaptive, parameterization of a controller of a wind power installation, a method for operating the wind power installation, the controller using this method
  • Wind turbines should convert wall energy into electrical power as optimally as possible.
  • Wind turbines manipulated variables such as blade pitch and
  • Generator (braking) moments are set depending on input variables such as in particular the wind speed.
  • Design state - unchanged blade setting angle and generator (braking) moment can lead to reduced performance in particular.
  • the object of the present invention is to improve the parameterization or the operation of wind energy plants.
  • a controller for at least one wind energy installation which is referred to in the present case as the first wind energy installation without restricting generality, is used for one or more different ones
  • Icing states of the wind power plant are parameterized, in particular compared to a non-iced or ice-free one
  • Wind turbine can be reduced.
  • the controller provides a one- or multi-dimensional manipulated variable during operation
  • Wind turbine in particular for one or more actuators
  • Wind turbine depending on a one-dimensional or multi-dimensional
  • IPC Intelligent Pitch Control
  • the input variable can, in particular, depend on a wind speed, in particular its direction and / or amount, and can specify, in particular, it in one embodiment. Additionally or alternatively, the input variable can be designed as a speed and / or electrical and / or mechanical power
  • an adjustment angle (“pitch”) of one or more blades of a rotor of the wind energy installation in particular a so-called blade adjustment angle about a longitudinal axis of the (respective) blade, is entered or dependent on the manipulated variable.
  • a wind tracking of the rotor of the wind energy installation is set or adjusted as a function of the manipulated variable, in one development a rotation of the rotor about a vertical or longitudinal axis of a tower on which the rotor is rotatably mounted.
  • a braking torque of a generator of the wind energy installation is set or adjusted depending on the manipulated variable, which is coupled to the rotor, in one embodiment via a gear.
  • heating of one or more blades of a rotor of the wall energy installation is set as a function of the manipulated variable, in particular (de) activated.
  • the operation of the wall energy installation can be controlled particularly effectively and / or reliably, in particular in combination of two or more of the aforementioned versions.
  • the controller is or is parameterized on the basis of at least one or with at least one parameter value (s) that a (first) artificial intelligence for the (respective, in particular current (determined) icing condition of the wind energy installation or ( each) determined (has) specific ice status based on a power, load and / or flow, which is (is) predicted (with the help of) a mathematical model of the first wind turbine for one or more ice conditions, in particular for this ice condition, if this ice condition
  • the artificial intelligence parameterizes the controller, in another development it only provides a parameter value that is advantageous for this purpose, which, for example, a user can choose to take over in whole or in part, while automatic parameterization by the artificial intelligence advantageously improves efficiency and / or increase reliability, a determination of a parameter value, which is subsequently, in particular optionally, adopted, can advantageously enable a plausibility check and thus increase security.
  • the controller is or is parameterized on the basis of at least one or at least one parameter value (s), and is re-parameterized in a further development which the same or a further artificial intelligence for the (respective, in particular current ( determined)
  • this artificial intelligence parameterizes the controller; in another development, it merely provides an advantageous one
  • the configuration of the controller can advantageously be adapted to an icing condition, in one embodiment to one of several icing conditions, of the wind energy installation, and the operation of the first wind energy installation can thereby be improved.
  • the version of the controller can be adapted particularly precisely to the respective icing condition.
  • the (parameter) value for an icing condition can be determined in one embodiment on the basis of other icing conditions, for which the power, load and / or outflow of the
  • Wind energy plant has been forecast, in particular by interpolation and / or extrapolation or the like. As a result, a larger number of different icing conditions can be covered in one embodiment.
  • the power In one version for determining the (parameter) value for an icing condition, the power,
  • the controller can be adapted particularly precisely to the respective icing condition in one embodiment. Similarly, in one
  • Icing conditions are determined, for which the power, load and / or outflow of the wind energy installation has been determined, in particular by
  • an icing condition is dependent on an ice load or an ice mass adhering to one or more rotor blades of the wind energy installation, in particular its amount and / or distribution, and can in particular indicate or define it.
  • there may be a first icing condition if a first rotor blade has a first ice load and a second rotor blade has a second ice load, and a second icing state different from this, if conversely the first
  • Rotor blade has the second ice load and the second rotor blade has the first ice load. Then, in one embodiment, the controller can be parameterized differently for this first and second icing condition, or a different (parameter) value can be determined, so that the controller individually adjusts the two rotor blades according to their ice load.
  • the corresponding components of the controller can be parameterized differently for this first and second icing condition, or a different (parameter) value can be determined, so that the controller individually adjusts the two rotor blades according to their ice load.
  • (Parameter) value can be swapped, so that the controller adjusts the same iced rotor blades or rotates rotor blades depending on their determined (individual) icing condition (individually).
  • the (respective) artificial intelligence determines the (respective) (parameter) value in one embodiment in such a way that the performance of the wind turbine is optimized in one
  • the (parameter) value is determined in one embodiment in such a way (or also) with the proviso that a stall (“stall”) is avoided.
  • an at least two-stage process is thus carried out, wherein: in one stage at least for at least one icing state
  • Wind energy system a parameter value is determined by means of a mathematical model of the wind energy system, in particular as an initial value
  • Parameter value by means of which the first wind energy installation is determined in particular on the basis of the initial value determined by means of the mathematical model.
  • influences from ambient conditions can be taken into account precisely, in particular free of measurement errors or the like.
  • Model-based (determined parameter values can be particularly advantageous as
  • Wind turbines are used.
  • stochastic fluctuations in the ambient conditions can advantageously be compensated for in one embodiment and / or a type of swarm intelligence can be used.
  • the (first or further) artificial intelligence determines one or more parameter values in situ during operation, which is regular in one embodiment, on the basis of at least one power, load and / or outflow of the first wind energy installation determined by measurement, the controller , in a version by artificial intelligence, re-parameterized on the basis of this parameter value or
  • the controller can be adapted adaptively and the operation of the wind energy installation can be (further) improved.
  • the parameter is or is selected from a set of possible parameters of the controller (pre), for example empirically on the basis of previous icing-specific parameterizations of, in particular different,
  • Wind turbines or the like Wind turbines or the like.
  • the (first and / or further) artificial intelligence determines a power, load and / or outflow, in particular
  • one or more components of the parameter, with respect to which a performance, load and / or outflow is sensitive are selected and in a subsequent stage the (respective) artificial intelligence only determines or varies values for these components.
  • sensitive (re) components can thus be selected using the mathematical model and only these can be determined, in particular adapted, on the basis of at least one power, load and / or outflow of the first wind energy installation and / or at least one second, in particular of the same type, wind energy installation determined by means of measurement .
  • the parameter value can be optimized particularly effectively by the artificial intelligence, in particular in a combination of two or more of the aforementioned versions.
  • Regulation or parameterization are based and are regularly in the range of at least 10 minutes, in particular to average out stochastic fluctuations and the like.
  • At least one icing condition for which a power, load and / or outflow of a wind energy installation is determined, on the basis of which the artificial intelligence determines the (respective) (parameter) value (ie a “learning icing condition”) , and / or an icing status for which the controller is or will be parameterized, if this is determined (ie a current or to be controlled icing status), each with the help of one or more, in one version
  • Wind turbine-side or fixed, wind measuring devices and / or one or more sensors which are arranged in one embodiment in particular in one or more rotor blades, and / or on the basis of a determined power of the (respective)
  • an icing condition can be determined on the basis of a comparison of wind measurements with at least one heated and at least one unheated wind measuring device. This is based in particular on the idea that an unheated wind measuring device, in particular on the wind turbine side, corresponds to an icing condition of one or more rotor blades
  • Wind turbine can be estimated in a simple manner.
  • an icing condition can be determined in one embodiment on the basis of one or more temperature and / or load sensors, in particular in one or more rotor blades of the wind energy installation. This is based in particular on the idea that icing of one or more rotor blades depends on their temperature or changes their load, so that the icing condition of the wind energy installation, in particular individual rotor blades, can be reliably determined. Additionally or alternatively, an icing condition can be determined in one embodiment on the basis of a determined, in particular mechanical and / or electrical, output of the (respective) wind energy installation. This is based in particular on the idea that icing of the wind power plant reduces its output, so that the icing condition of the wind power plant can be determined simply, preferably without additional equipment.
  • an icing condition can be determined in one embodiment on the basis of a temperature and / or humidity determined in one embodiment on the wind energy installation. This is based in particular on the idea that icing of the wind energy installation depends on the meteorological ambient conditions, so that the icing condition of the wind energy installation can be easily determined, in particular predicted. Accordingly, in the present case, a determination can generally include, in particular, determining, in particular estimating, a currently existing icing condition or predicting or estimating a future (presumably existing icing condition).
  • the (first and / or further) artificial intelligence determines the
  • Parameter value (in each case) with the help of machine learning, in particular reinforcing learning (“Reinforced Learning” RL).
  • a system in particular hardware and / or software, in particular program technology, is set up to carry out a method described here and / or has:
  • an artificial intelligence for determining, in particular adapting, at least one value of a parameter of the controller for at least one icing condition of the wind power plant on the basis of a mathematical model of the latter
  • the controller which is parameterized using a method described here.
  • system and its means have:
  • Means for selecting the parameter from a set of possible parameters of the controller
  • Means for determining an icing condition with the aid of at least one, in particular wind turbine-side, wind measuring device and / or at least one sensor, in particular arranged on a rotor blade, and / or on the basis of a determined power of the wind energy installation and / or at least a determined temperature and / or humidity; and or
  • An agent in the sense of the present invention can be designed in terms of hardware and / or software, in particular one, preferably with a memory and / or
  • CPU microprocessor unit
  • GPU graphics card
  • Processing unit can be configured to execute commands as one in one Storage system stored program are implemented to process, capture input signals from a data bus and / or output signals to a data bus.
  • a storage system can have one or more, in particular different, storage media, in particular optical, magnetic, solid-state and / or other non-volatile media.
  • the program can be designed such that it embodies or is capable of executing the methods described here, so that the processing unit can carry out the steps of such methods and thus
  • the computer program product can have, in particular a non-volatile, storage medium for storing a program or with a program stored thereon, an execution of this program prompting a system or a controller, in particular a computer, to do so perform the described method or one or more of its steps.
  • one or more, in particular all, steps of the method are carried out completely or partially automatically, in particular by the system or its means.
  • the system has the first and / or at least a second,
  • Embodiments. Here shows, partly schematically:
  • Fig. 3 Characteristics of the controller determined by artificial intelligence
  • FIG. 1 shows a system for operating a first wind turbine 10 or
  • Fig. 2 a corresponding method.
  • the first wind power plant has, in a manner known per se, a nacelle 11 which is rotatably arranged on a tower 12 and has a rotor with adjustable blades 13 which is coupled to a generator 14.
  • the regulator 2 of the wind energy installation adjusts on the basis of a measured one
  • Integral and / or differential control or another type of control are integral and / or differential control or another type of control.
  • the controller according to an embodiment of the present invention is or is dependent on the determined icing condition of the wind energy plant or
  • Icing condition-specific parameters for example for different ones
  • ICE 0 , ICE ! and ICE 2 each have different, degree of icing-specific (parameter) values for gain coefficients, threshold values or the like.
  • a computer with software for reinforced (machine) learning by means of an interface 31, for example an input menu or the like, start values and / or permissible value ranges for the components of the
  • a mathematical model 10 of the wind energy installation which is used for the artificial
  • predefined parameter values of the modeled controller, predefined virtual wind speed values v and predefined virtual icing conditions each simulate or forecast an electrical power P generated in this way of the modeled wind energy installation and determine how strongly the influence of the different ones Components of the parameter, for example individual gain coefficients or the like, are within their permissible value range on the power.
  • the artificial intelligence determines (in each case) a (multi-dimensional parameter) value which optimizes the performance for the respective icing condition.
  • a load on the wind power installation, in particular on its rotor blades 13, and / or avoidance of a stall may also be taken into account.
  • a third step S30 the controller of the first wind energy installation 10 and the controller of further second type wind energy installations 50-52 are parameterized with the (parameter) values found in this way.
  • step S40 the controllers of these wind energy plants 10, 50-52 are analogous to step S20 described above with the aid of the same or one or more further artificial intelligences, in the exemplary embodiment of the or one or more further computers with software for reinforced (machine) learning , further parameterized in operation.
  • the artificial intelligence uses data from the second wind turbines 50-52 to optimize the controller of the first wind turbine 10
  • the controller is then re-parameterized specifically for the icing condition in step S40 with the (previously) determined (parameter) value, or a (parameter) value determined for this icing condition of the wind turbine is set if this icing condition is determined.
  • the in-situ (parameter) value determined so far is regulated in situ and, at the same time, this is (further) optimized on the basis of the performance determined. If in a modification - for example by means of temperature and / or load sensors in the individual rotor blades - their individual ice load is determined,
  • controller 3 shows, by way of illustration, the characteristic curves of controller 2 determined by artificial learning by means of reinforced learning for different icing conditions ICE 0 , ICE ! or ICE 2 , whereby the reference from ICE 0 to ICE ! and increases from ICEi to ICE 2 each.

Abstract

The invention relates to a method for the in particular multi-stage and/or adaptive parameterisation of a controller (2) of a first wind turbine (10), which controller sets a controlled variable (ß) of the wind turbine as a function of an input variable (λ). According to the invention, an artificial intelligence (30) determines, in particular adapts, for at least one icing condition (ICE0, ICE1, ICE2) of the wind turbine, at least one value of a parameter of the controller on the basis of a power curve (P), load and/or outflow of the wind turbine predicted for at least one, in particular the present, icing condition using a mathematical model (10') of this wind turbine, and/or an artificial intelligence (30) determines, in particular adapts, for at least one icing condition (ICE0, ICE1, ICE2) of the wind turbine, at least one value of a parameter of the controller on the basis of at least one, in particular the present, determined icing condition of the wind turbine and a power, load and/or outflow, determined therefor, in particular by measurement, of this wind turbine and/or at least one second wind turbine (50-52), in particular of identical type.

Description

Verfahren und System zum Parametrieren eines Reglers einer Windenergieanlage und/oder Betreiben einer Windenergieanlage Method and system for parameterizing a controller of a wind turbine and / or operating a wind turbine
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum, insbesondere mehrstufigen und/oder adaptiven, Parametrieren eines Reglers einer Windenergieanlage, ein Verfahren zum Betreiben der Wndenergieanlage, wobei der Regler mittels dieses Verfahrens The present invention relates to a method for, in particular multi-stage and / or adaptive, parameterization of a controller of a wind power installation, a method for operating the wind power installation, the controller using this method
parametriert ist, sowie ein System bzw. Computerprogrammprodukt zur Durchführung eines solchen Verfahrens. is parameterized, and a system or computer program product for performing such a method.
Windenergieanlagen sollen Wndenergie möglichst optimal in elektrische Leistung umsetzen. Hierzu werden nach betriebsinterner Praxis bislang von Reglern der Wind turbines should convert wall energy into electrical power as optimally as possible. For this purpose, according to in-house practice, controllers of the
Windenergieanlagen Stellgrößen wie insbesondere Blatteinstellwinkel und Wind turbines manipulated variables such as blade pitch and
Generator(brems)momente in Abhängigkeit von Eingangsgrößen wie insbesondere der Windgeschwindigkeit eingestellt. Generator (braking) moments are set depending on input variables such as in particular the wind speed.
Vereisen Rotorblätter von Wndenergieanlagen, ändert sich neben deren Gewicht bzw. Trägheitsmoment insbesondere ihre Aerodynamik, so dass sie üblicherweise weniger mechanische Leistung erzeugen, was bei - gegenüber dem nicht vereisten If rotor blades of wind turbines freeze, their aerodynamics, in addition to their weight or moment of inertia, change, so that they usually generate less mechanical power, which, however, does not freeze over
Auslegungszustand - unveränderten Blatteinstellwinkel und Generator(brems)moment insbesondere zu Leistungseinbußen führen kann. Design state - unchanged blade setting angle and generator (braking) moment can lead to reduced performance in particular.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, das Parametrieren bzw. den Betrieb von Windenergieanlagen zu verbessern. The object of the present invention is to improve the parameterization or the operation of wind energy plants.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. 6 gelöst. Ansprüche 8, 9 stellen ein System bzw. Computerprogrammprodukt zur This object is achieved by a method having the features of claims 1 and 6, respectively. Claims 8, 9 provide a system or computer program product
Durchführung wenigstens eines hier beschriebenen Verfahrens unter Schutz. Die Carrying out at least one method described here under protection. The
Unteransprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen. Subclaims relate to advantageous developments.
Nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung wird ein Regler wenigstens einer Windenergieanlage, die vorliegend ohne Beschränkung der Allgemeinheit als erste Windenergieanlage bezeichnet wird, für einen oder mehrere verschiedene According to one embodiment of the present invention, a controller for at least one wind energy installation, which is referred to in the present case as the first wind energy installation without restricting generality, is used for one or more different ones
Vereisungszustände der Windenergieanlage (jeweils vereisungszustandsspezifisch) parametriert, insbesondere also gegenüber einem nicht vereisten bzw. eisfreien Icing states of the wind power plant (each specific to the icing condition) are parameterized, in particular compared to a non-iced or ice-free one
(Auslegungs)Zustand (jeweils vereisungszustandsspezifisch) umparametriert. Hierdurch kann in einer Ausführung einer vereisungsbedingten Änderung von (Design) status (each icing status specific) re-parameterized. As a result, an icing-related change of
Masse(nverteilung) und/oder Aerodynamik Rechnung getragen und dadurch vorteilhaft eine Leistung der Windenergieanlage verbessert und/oder eine Belastung der Mass (n distribution) and / or aerodynamics taken into account and thereby advantageously improves the performance of the wind turbine and / or a load on the
Windenergieanlage reduziert werden. Wind turbine can be reduced.
Der Regler stellt im Betrieb eine ein- oder mehrdimensionale Stellgröße der The controller provides a one- or multi-dimensional manipulated variable during operation
Windenergieanlage, insbesondere für einen oder mehrere Aktoren der Wind turbine, in particular for one or more actuators
Windenergieanlage, in Abhängigkeit von einer ein- oder mehrdimensionalen, Wind turbine, depending on a one-dimensional or multi-dimensional,
insbesondere wenigstens teilweise gemessenen, Eingangsgröße ein bzw. ist hierzu eingerichtet bzw. wird hierzu verwendet. Er kann insbesondere mehrere Einzelregler, insbesondere für die individuelle Blattwinkelverstellung („Individual Pitch Control“ IPC) aufweisen. in particular at least partially measured input variable or is set up for this purpose or is used for this purpose. In particular, it can have several individual controllers, in particular for individual pitch angle adjustment (“Individual Pitch Control” IPC).
Die Eingangsgröße kann insbesondere von einer Windgeschwindigkeit, insbesondere deren Richtung und/oder Betrag, abhängen, diese in einer Ausführung angeben, insbesondere sein. Zusätzlich oder alternativ kann die Eingangsgröße in einer Ausführung von einer Drehzahl und/oder elektrischen und/oder mechanischen Leistung der The input variable can, in particular, depend on a wind speed, in particular its direction and / or amount, and can specify, in particular, it in one embodiment. Additionally or alternatively, the input variable can be designed as a speed and / or electrical and / or mechanical power
Windenergieanlage abhängen, diese in einer Ausführung angeben, insbesondere sein. Depending on the wind turbine, specify it in one version, in particular be.
Diese physikalischen Größen können gut erfasst werden und haben großen Einfluss auf die Funktion einer Windenergieanlage, sie sind daher zur Regelung von These physical quantities can be recorded well and have a great influence on the function of a wind turbine. They are therefore used to control
Windenergieanlagen besonders vorteilhaft. Wind turbines particularly advantageous.
In einer Ausführung wird ein Einstellwinkel („Pitch“) eines oder mehrerer Blätter eines Rotors der Wndenergieanlage, insbesondere ein sogenannter Blatteinstellwinkel um eine Längsachse des (jeweiligen) Blattes, in Abhängigkeit von der Stellgröße einge- bzw. In one embodiment, an adjustment angle (“pitch”) of one or more blades of a rotor of the wind energy installation, in particular a so-called blade adjustment angle about a longitudinal axis of the (respective) blade, is entered or dependent on the manipulated variable.
verstellt, in einer Weiterbildung die Einstellwinkel mehrerer Blätter individuell oder kollektiv. adjusted, in a further development, the setting angle of several blades individually or collectively.
Zusätzlich oder alternativ wird in einer Ausführung eine Windnachführung des Rotors der Windenergieanlage in Abhängigkeit von der Stellgröße einge- bzw. verstellt, in einer Weiterbildung eine Drehung des Rotors um eine vertikale bzw. Längsachse eines Turms, auf dem der Rotor drehbar gelagert ist. Zusätzlich oder alternativ wird in einer Ausführung ein Bremsmoment eines Generators der Windenergieanlage in Abhängigkeit von der Stellgröße einge- bzw. verstellt, der mit dem Rotor, in einer Ausführung über ein Getriebe, gekoppelt ist. Additionally or alternatively, in one embodiment, a wind tracking of the rotor of the wind energy installation is set or adjusted as a function of the manipulated variable, in one development a rotation of the rotor about a vertical or longitudinal axis of a tower on which the rotor is rotatably mounted. Additionally or alternatively, in one embodiment, a braking torque of a generator of the wind energy installation is set or adjusted depending on the manipulated variable, which is coupled to the rotor, in one embodiment via a gear.
Zusätzlich oder alternativ wird in einer Ausführung eine Heizung eines oder mehrerer Blätter eines Rotors der Wndenergieanlage in Abhängigkeit von der Stellgröße eingestellt, insbesondere (de)aktiviert. Hierdurch kann der Betrieb der Wndenergieanlage jeweils, insbesondere in Kombination von zwei oder mehr der genannten Ausführungen, besonders effektiv und/oder zuverlässig geregelt werden. Additionally or alternatively, in one embodiment, heating of one or more blades of a rotor of the wall energy installation is set as a function of the manipulated variable, in particular (de) activated. As a result, the operation of the wall energy installation can be controlled particularly effectively and / or reliably, in particular in combination of two or more of the aforementioned versions.
Nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung wird bzw. ist der Regler auf Basis wenigstens eines bzw. mit wenigstens einem Parameterwert(s) parametriert, den eine (erste) künstliche Intelligenz für den (jeweiligen, insbesondere aktuell( ermittelten) Vereisungszustand der Windenergieanlage bzw. (jeweils) vereisungszustandsspezifisch auf Basis einer Leistung, Belastung und/oder Abströmung ermittelt (hat), die mit(hilfe von) einem mathematischen Modell der ersten Windenergieanlage für einen oder mehrere Vereisungszustände, insbesondere für diesen Vereisungszustand, prognostiziert wird bzw. ist, falls dieser Vereisungszustand ermittelt wird. In einer Weiterbildung parametriert die künstliche Intelligenz den Regler, in einer anderen Weiterbildung liefert sie lediglich einen hierfür vorteilhaften Parameterwert, den beispielsweise ein Anwender wahlweise ganz oder teilweise übernehmen kann. Während eine automatische Parametrierung durch die künstliche Intelligenz vorteilhaft die Effizienz und/oder Zuverlässigkeit erhöhen kann, kann eine Ermittlung eines Parameterwertes, der anschließend, insbesondere wahlweise, übernommen wird, vorteilhaft eine Plausibilitätskontrolle ermöglichen und damit die Sicherheit erhöhen. According to one embodiment of the present invention, the controller is or is parameterized on the basis of at least one or with at least one parameter value (s) that a (first) artificial intelligence for the (respective, in particular current (determined) icing condition of the wind energy installation or ( each) determined (has) specific ice status based on a power, load and / or flow, which is (is) predicted (with the help of) a mathematical model of the first wind turbine for one or more ice conditions, in particular for this ice condition, if this ice condition In one development, the artificial intelligence parameterizes the controller, in another development it only provides a parameter value that is advantageous for this purpose, which, for example, a user can choose to take over in whole or in part, while automatic parameterization by the artificial intelligence advantageously improves efficiency and / or increase reliability, a determination of a parameter value, which is subsequently, in particular optionally, adopted, can advantageously enable a plausibility check and thus increase security.
Zusätzlich oder alternativ wird bzw. ist der Regler nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung auf Basis wenigstens eines bzw. mit wenigsten einem Parameterwert(s) parametriert, in einer Weiterbildung umparametriert, den dieselbe oder eine weitere künstliche Intelligenz für den (jeweiligen, insbesondere aktuell( ermittelten) Additionally or alternatively, according to an embodiment of the present invention, the controller is or is parameterized on the basis of at least one or at least one parameter value (s), and is re-parameterized in a further development which the same or a further artificial intelligence for the (respective, in particular current ( determined)
Vereisungszustand der Windenergieanlage bzw. (jeweils) vereisungszustandsspezifisch auf Basis eines oder mehrerer, insbesondere in der Vergangenheit, ermittelter Icing status of the wind power plant or (in each case) icing status specific determined on the basis of one or more, in particular in the past
Vereisungszustände der Wndenergieanlage und einer (jeweils) hierfür, insbesondere mittels Messung(en), ermittelten Leistung, Belastung und/oder Abströmung der ersten Windenergieanlage und/oder einer oder mehrerer, in einer Ausführung (jeweils) typgleicher, zweiter Windenergieanlage(n) ermittelt (hat), falls dieser Vereisungszustand ermittelt wird. In einer Weiterbildung parametriert diese künstliche Intelligenz den Regler, in einer anderen Weiterbildung liefert sie lediglich einen hierfür vorteilhaften Icing conditions of the wind turbine and one (in each case) performance, load and / or outflow of the first wind turbine and / or one or more, in one embodiment (in each case) determined by means of measurement (s). of the same type, second wind turbine (s) determined (has) if this icing condition is determined. In one development, this artificial intelligence parameterizes the controller; in another development, it merely provides an advantageous one
Parameterwert. Parameter value.
Hierdurch kann in einer Ausführung die Parametrierung des Reglers vorteilhaft an einen Vereisungszustand, in einer Ausführung an einen von mehreren Vereisungszuständen, der Windenergieanlage angepasst und dadurch der Betrieb der ersten Windenergieanlage verbessert werden. In this way, the configuration of the controller can advantageously be adapted to an icing condition, in one embodiment to one of several icing conditions, of the wind energy installation, and the operation of the first wind energy installation can thereby be improved.
Indem in einer Ausführung für die Ermittlung des (Parameter)wertes für einen In one version for determining the (parameter) value for a
Vereisungszustand modellbasiert die Leistung, Belastung und/oder Abströmung der Windenergieanlage für diesen Vereisungszustand selber prognostiziert worden ist, kann der Regler in einer Ausführung besonders präzise an den jeweiligen Vereisungszustand angepasst werden. Gleichermaßen kann in einer Ausführung der (Parameter)wert für einen Vereisungszustand auf Basis anderer Vereisungszustände ermittelt werden, für die jeweils modellbasiert die Leistung, Belastung und/oder Abströmung der If the performance, load and / or outflow of the wind turbine itself has been forecast for this icing condition based on the model, the version of the controller can be adapted particularly precisely to the respective icing condition. Similarly, the (parameter) value for an icing condition can be determined in one embodiment on the basis of other icing conditions, for which the power, load and / or outflow of the
Windenergieanlage prognostiziert worden ist, insbesondere durch Inter- und/oder Extrapolation oder dergleichen. Dadurch kann in einer Ausführung eine größere Anzahl unterschiedlicher Vereisungszustände abgedeckt werden. Indem in einer Ausführung für die Ermittlung des (Parameter) wertes für einen Vereisungszustand die Leistung, Wind energy plant has been forecast, in particular by interpolation and / or extrapolation or the like. As a result, a larger number of different icing conditions can be covered in one embodiment. In one version for determining the (parameter) value for an icing condition, the power,
Belastung und/oder Abströmung der Windenergieanlage für diesen Vereisungszustand selber ermittelt worden ist, kann der Regler in einer Ausführung besonders präzise an den jeweiligen Vereisungszustand angepasst werden. Gleichermaßen kann in einer Load and / or outflow of the wind turbine for this icing condition has itself been determined, the controller can be adapted particularly precisely to the respective icing condition in one embodiment. Similarly, in one
Ausführung der (Parameter)wert für einen Vereisungszustand auf Basis anderer Execution of the (parameter) value for an icing condition based on another
Vereisungszustände ermittelt werden, für die jeweils die Leistung, Belastung und/oder Abströmung der Windenergieanlage ermittelt worden ist, insbesondere durch Icing conditions are determined, for which the power, load and / or outflow of the wind energy installation has been determined, in particular by
Inter- und/oder Extrapolation oder dergleichen. Dadurch kann in einer Ausführung eine größere Anzahl unterschiedlicher Vereisungszustände abgedeckt werden. Interpolation and / or extrapolation or the like. As a result, a larger number of different icing conditions can be covered in one embodiment.
Ein Vereisungszustand ist in einer Ausführung von einer Eislast bzw. einer an einem oder mehreren Rotorblättern der Windenergieanlage anhaftenden Eismasse, insbesondere deren Betrag und/oder Verteilung, abhängig, kann diese insbesondere angeben bzw. definieren. Insbesondere kann ein erster Vereisungszustand vorliegen, wenn ein erstes Rotorblatt eine erste Eislast und ein zweites Rotorblatt eine zweite Eislast aufweist, und ein hiervon verschiedener zweiter Vereisungszustand, wenn umgekehrt das erste In one embodiment, an icing condition is dependent on an ice load or an ice mass adhering to one or more rotor blades of the wind energy installation, in particular its amount and / or distribution, and can in particular indicate or define it. In particular, there may be a first icing condition if a first rotor blade has a first ice load and a second rotor blade has a second ice load, and a second icing state different from this, if conversely the first
Rotorblatt die zweite Eislast und das zweites Rotorblatt die erste Eislast aufweist. Dann kann in einer Ausführung der Regler für diesen ersten und zweiten Vereisungszustand unterschiedlich parametriert bzw. ein unterschiedlicher (Parameter)Wert ermittelt werden, so dass der Regler die beiden Rotorblätter jeweils entsprechend ihrer Eislast individuell verstellt. Dabei können insbesondere die entsprechenden Komponenten des Rotor blade has the second ice load and the second rotor blade has the first ice load. Then, in one embodiment, the controller can be parameterized differently for this first and second icing condition, or a different (parameter) value can be determined, so that the controller individually adjusts the two rotor blades according to their ice load. The corresponding components of the
(Parameter)Wertes vertauscht werden bzw. sein, so dass der Regler gleich vereiste Rotorblätter gleich bzw. Rotorblätter in Abhängigkeit von ihrem ermittelten (individuellen) Vereisungszustand (individuell) verstellt. (Parameter) value can be swapped, so that the controller adjusts the same iced rotor blades or rotates rotor blades depending on their determined (individual) icing condition (individually).
Die (jeweilige) künstliche Intelligenz ermittelt den (jeweiligen) (Parameter)Wert in einer Ausführung so, dass eine Leistung der Windenergieanlage optimiert wird, in einer The (respective) artificial intelligence determines the (respective) (parameter) value in one embodiment in such a way that the performance of the wind turbine is optimized in one
Ausführung unter Berücksichtigung einer, insbesondere maximal zulässigen und/oder mittleren, Belastung, insbesondere ihrer Rotorblätter, und/oder einer Abströmung, insbesondere unter bzw. zur Vermeidung eines Strömungsabrisses. Entsprechend wird in einer Ausführung der (Parameter) Wert derart bzw. (auch) mit der Maßgabe ermittelt, dass ein Strömungsabriss („Stall“) vermieden wird. Execution taking into account a load, in particular a maximum permissible and / or average load, in particular its rotor blades, and / or an outflow, in particular under or to avoid a stall. Accordingly, the (parameter) value is determined in one embodiment in such a way (or also) with the proviso that a stall (“stall”) is avoided.
In einer Ausführung wird somit ein wenigstens zweistufiges Verfahren durchgeführt, wobei: in einer Stufe wenigstens für wenigstens einen Vereisungszustand der In one embodiment, an at least two-stage process is thus carried out, wherein: in one stage at least for at least one icing state
Windenergieanlage ein Parameterwert mittels eines mathematischen Modells der Windenergieanlage ermittelt wird, insbesondere als Ausgangswert; und Wind energy system a parameter value is determined by means of a mathematical model of the wind energy system, in particular as an initial value; and
in einer, in einer Ausführung anschließenden, Stufe (jeweils) für wenigstens einen, insbesondere diesen, Vereisungszustand der Windenergieanlage ein (neuer) in a subsequent stage (in each case) for at least one, in particular this, icing condition of the wind energy installation a (new)
Parameterwert, mittels der ersten Windenergieanlage ermittelt wird, insbesondere auf Basis des mittels des mathematischen Modells ermittelten Ausgangswerts. Parameter value by means of which the first wind energy installation is determined, in particular on the basis of the initial value determined by means of the mathematical model.
Zusätzlich oder alternativ können in einer Ausführung ein oder mehrere zweite, Additionally or alternatively, one or more second,
insbesondere typgleiche, Windenergieanlage zur Referenzierung genutzt werden, insbesondere, indem die künstliche Intelligenz auch für einen oder mehrere ermittelte Vereisungszustände dieser zweiten Windenergieanlage(n) entsprechend( ermittelte Leistungen, Belastungen, Abströmungen und/oder (Parameter)Werte berücksichtigt, insbesondere verwendet. Auf diese Weise kann vorteilhaft eine Art Schwarmintelligenz genutzt werden. Durch die Ermittlung mittels des mathematischen Modells kann in einer Ausführung vorab eine besonders große Bandbreite möglicher Parameterkomponenten und/oder - werte(bereiche) und/oder möglicher Umgebungsbedingungen untersucht werden. in particular, of the same type, are used for referencing, especially in that the artificial intelligence also takes particular account of one or more determined icing conditions of this second wind turbine (s) (determined outputs, loads, outflows and / or (parameters)), in particular uses them A type of swarm intelligence can advantageously be used. By means of the determination by means of the mathematical model, a particularly large range of possible parameter components and / or values (ranges) and / or possible environmental conditions can be examined in one embodiment in advance.
Zusätzlich oder alternativ können hierbei Einflüsse von Umgebungsbedingungen exakt(er), insbesondere frei von Messfehlern oder dergleichen, berücksichtigt werden. Additionally or alternatively, influences from ambient conditions can be taken into account precisely, in particular free of measurement errors or the like.
Modellbasiert( ermittelte Parameterwerte können besonders vorteilhaft als Model-based (determined parameter values can be particularly advantageous as
Ausgangswerte bei der Ermittlung von (neuen) Parameterwerten anhand realer Initial values when determining (new) parameter values based on real
Windenergieanlagen verwendet werden. Wind turbines are used.
Durch die Ermittlung mittels der eigentlichen ersten Windenergieanlage können in einer Ausführung deren individuelle bzw. konkrete Umgebungsbedingungen erfasst und so deren Einflüsse besser berücksichtigt werden, insbesondere ausgehend von einem mathematischen Modell oder einer prototypenhaften zweiten Windenergieanlage. By means of the determination by means of the actual first wind energy installation, its individual or concrete environmental conditions can be recorded in an embodiment and their influences can thus be better taken into account, in particular based on a mathematical model or a prototype-like second wind energy installation.
Durch eine Ermittlung mittels der ersten sowie einer oder mehrerer weiterer, insbesondere typgleichen, zweiten Windenergieanlagen können in einer Ausführung stochastische Schwankungen in den Umgebungsbedingungen vorteilhaft kompensiert und/oder eine Art Schwarmintelligenz genutzt werden. By means of a determination by means of the first and one or more further, in particular of the same type, second wind energy plants, stochastic fluctuations in the ambient conditions can advantageously be compensated for in one embodiment and / or a type of swarm intelligence can be used.
In einer Ausführung ermittelt die (erste bzw. weitere) künstliche Intelligenz einen oder mehrere Parameterwerte in situ während des, in einer Ausführung regulären, Betriebs auf Basis wenigstens einer dabei mittels Messung ermittelten Leistung, Belastung und/oder Abströmung der ersten Windenergieanlage, wobei der Regler, in einer Ausführung durch die künstliche Intelligenz, auf Basis dieses Parameterwertes umparametriert bzw. In one embodiment, the (first or further) artificial intelligence determines one or more parameter values in situ during operation, which is regular in one embodiment, on the basis of at least one power, load and / or outflow of the first wind energy installation determined by measurement, the controller , in a version by artificial intelligence, re-parameterized on the basis of this parameter value or
aktualisiert wird. Hierdurch kann der Regler adaptiv angepasst und so der Betrieb der Windenergieanlage (weiter) verbessert werden. is updated. As a result, the controller can be adapted adaptively and the operation of the wind energy installation can be (further) improved.
In einer Ausführung wird bzw. ist der Parameter aus einer Menge möglicher Parameter des Reglers (vor)ausgewählt, beispielsweise empirisch auf Basis vorhergehender vereisungsspezifischer Parametrierungen von, insbesondere andersartigen, In one embodiment, the parameter is or is selected from a set of possible parameters of the controller (pre), for example empirically on the basis of previous icing-specific parameterizations of, in particular different,
Windenergieanlagen oder dergleichen. Wind turbines or the like.
Zusätzlich oder alternativ wird bzw. ist in einer Ausführung der (ersten und/oder weiteren) künstlichen Intelligenz (jeweils) ein einstellbarer Startwert für den Parameterwert vorgegeben bzw. einer von mehreren möglichen, insbesondere zulässigen, Startwerten vorgegeben bzw. eingestellt, von dem ausgehend sie den Parameterwert ermittelt. Additionally or alternatively, in an embodiment of the (first and / or further) artificial intelligence (in each case) an adjustable start value for the parameter value predefined or one of several possible, in particular permissible, starting values predefined or set, from which it determines the parameter value.
Zusätzlich oder alternativ wird in einer Ausführung der (ersten und/oder weiteren) künstlichen Intelligenz (jeweils) ein zulässiger Wertebereich des Parameters, Additionally or alternatively, in an embodiment of the (first and / or further) artificial intelligence (in each case) a permissible value range of the parameter,
insbesondere einer oder mehrerer Komponenten des Parameters, vorgegeben, innerhalb dessen sie den Parameterwert ermittelt bzw. variieren darf. in particular one or more components of the parameter, within which it can determine or vary the parameter value.
Zusätzlich oder alternativ ermittelt die (erste und/oder weitere) künstliche Intelligenz (jeweils) eine Leistungs-, Belastungs- und/oder Abströmungs-, insbesondere Additionally or alternatively, the (first and / or further) artificial intelligence (in each case) determines a power, load and / or outflow, in particular
Strömungsabrisssensitivität bezüglich verschiedener Komponenten des Parameters.Stall sensitivity to various components of the parameter.
Dann können in einer Ausführung, insbesondere durch die (jeweilige) künstliche Then in one version, in particular through the (respective) artificial
Intelligenz, ein oder mehrere Komponenten des Parameters, bezüglich der eine Leistung, Belastung und/oder Abströmung sensitiv(er) ist, ausgewählt werden und in einer nachfolgenden Stufe die (jeweilige) künstliche Intelligenz nur noch für diese Komponenten Werte ermitteln bzw. variieren. Insbesondere können somit mittels des mathematischen Modells sensitive(re) Komponenten ausgewählt und nur noch diese auf Basis wenigstens einer mittels Messung ermittelten Leistung, Belastung und/oder Abströmung der ersten Windenergieanlage und/oder wenigstens einer zweiten, insbesondere typgleichen, Windenergieanlage ermittelt, insbesondere anpasst werden. Intelligence, one or more components of the parameter, with respect to which a performance, load and / or outflow is sensitive, are selected and in a subsequent stage the (respective) artificial intelligence only determines or varies values for these components. In particular, sensitive (re) components can thus be selected using the mathematical model and only these can be determined, in particular adapted, on the basis of at least one power, load and / or outflow of the first wind energy installation and / or at least one second, in particular of the same type, wind energy installation determined by means of measurement .
Hierdurch kann der Parameterwert durch die künstliche Intelligenz jeweils, insbesondere in Kombination von zwei oder mehr der genannten Ausführungen, besonders effektiv optimiert werden. As a result, the parameter value can be optimized particularly effectively by the artificial intelligence, in particular in a combination of two or more of the aforementioned versions.
In einer Ausführung wird wenigstens ein Vereisungszustand, für den eine Leistung, Belastung und/oder Abströmung einer Windenergieanlage ermittelt wird, auf deren Basis die künstliche Intelligenz den (jeweiligen) (Parameter)Wert ermittelt (d.h. ein In one embodiment, at least one icing state, for which a power, load and / or outflow of a wind energy installation is determined, on the basis of which the artificial intelligence determines the (respective) (parameter) value (i.e. an
„Lern-Vereisungszustand“), und/oder ein Vereisungszustand, für den der Regler parametriert ist bzw. wird, falls dieser ermittelt wird (d.h. ein aktueller bzw. zu regelnder Vereisungszustand), jeweils für ein Zeitintervall von höchstens 5 Minuten und/oder wenigstens 10 Sekunden ermittelt. "Learning icing status"), and / or an icing status for which the controller is or will be parameterized, if this is determined (ie a current or to be controlled icing status), each for a time interval of at most 5 minutes and / or at least Determined 10 seconds.
Dem liegt insbesondere die Erkenntnis zugrunde, dass sich Vereisungszustände von Windenergieanlagen in derart kurzen Zeitfenster so signifikant verändern können, dass dies eine Umparametrisierung erfordern kann, was insbesondere im Vergleich zu den längeren (Beobachtungs)Zeiträumen überraschend ist, die üblicherweise bei der This is based in particular on the knowledge that the icing conditions of wind energy plants can change so significantly in such a short time window that this may require re-parameterization, which is particularly surprising when compared to the longer (observation) periods that are usually used in the
Regelung bzw. Parametrierung zurgundegelegt werden und regelmäßig im Bereich von wenigstens 10 Minuten liegen, um insbesondere stochastische Schwankungen und dergleichen auszumitteln. Regulation or parameterization are based and are regularly in the range of at least 10 minutes, in particular to average out stochastic fluctuations and the like.
Zusätzlich oder alternativ wird in einer Ausführung wenigstens ein Vereisungszustand, für den eine Leistung, Belastung und/oder Abströmung einer Windenergieanlage ermittelt wird, auf deren Basis die künstliche Intelligenz den (jeweiligen) (Parameter) Wert ermittelt (d.h. ein„Lern-Vereisungszustand“), und/oder ein Vereisungszustand, für den der Regler parametriert ist bzw. wird, falls dieser ermittelt wird (d.h. ein aktueller bzw. zu regelnder Vereisungszustand), jeweils mithilfe einer oder mehrere, in einer Ausführung Additionally or alternatively, at least one icing condition, for which a power, load and / or outflow of a wind energy installation is determined, on the basis of which the artificial intelligence determines the (respective) (parameter) value (ie a “learning icing condition”) , and / or an icing status for which the controller is or will be parameterized, if this is determined (ie a current or to be controlled icing status), each with the help of one or more, in one version
windanlagenseitigen bzw. -festen, Windmesseinrichtungen und/oder eines oder mehrerer, in einer Ausführung an insbesondere in, einem oder mehreren Rotorblättern angeordneter, Sensoren und/oder auf Basis einer ermittelten Leistung der (jeweiligen) Wind turbine-side or fixed, wind measuring devices and / or one or more sensors, which are arranged in one embodiment in particular in one or more rotor blades, and / or on the basis of a determined power of the (respective)
Windenergieanlage und/oder wenigstens einer ermittelten Temperatur und/oder Feuchte ermittelt. Wind turbine and / or at least one determined temperature and / or humidity determined.
Dabei kann in einer Ausführung ein Vereisungszustand auf Basis eines Vergleiches von Windmessungen mit wenigstens einer beheizten und wenigstens einer unbeheizten Windmesseinrichtung ermittelt werden. Dem liegt insbesondere der Gedanke zugrunde, dass eine, insbesondere windanlagenseitige, unbeheizte Windmesseinrichtung einen einem Vereisungszustand eines oder mehrerer Rotorblätter entsprechenden In one embodiment, an icing condition can be determined on the basis of a comparison of wind measurements with at least one heated and at least one unheated wind measuring device. This is based in particular on the idea that an unheated wind measuring device, in particular on the wind turbine side, corresponds to an icing condition of one or more rotor blades
Vereisungszustand aufweist und dieser durch Vergleich mit einer beheizten und damit zuverlässig nicht vereisten Windmesseinrichtung der Vereisungszustand der Has the state of icing and this compares with a heated and therefore reliably non-iced wind measuring device the state of icing of the
Windenergieanlage auf einfache Weise abgeschätzt werden kann. Wind turbine can be estimated in a simple manner.
Zusätzlich oder alternativ kann in einer Ausführung ein Vereisungszustand auf Basis eines oder mehrerer Temperatur- und/oder Lastsensoren an, insbesondere in, einem oder mehreren Rotorblättern der Windenergieanlage ermittelt werden. Dem liegt insbesondere der Gedanke zugrunde, dass eine Vereisung eines oder mehrerer Rotorblätter von deren Temperatur abhängt bzw. deren Belastung ändert, so dass der Vereisungszustand der Windenergieanlage, insbesondere einzelner Rotorblätter, zuverlässig(er) ermittelt werden kann. Zusätzlich oder alternativ kann in einer Ausführung ein Vereisungszustand auf Basis einer ermittelten, insbesondere mechanischen und/oder elektrischen, Leistung der (jeweiligen) Windenergieanlage ermittelt werden. Dem liegt insbesondere der Gedanke zugrunde, dass eine Vereisung der Windenergieanlage deren abgegebene Leistung reduziert, so dass der Vereisungszustand der Windenergieanlage einfach, vorzugsweise ohne zusätzlichen apparativen Aufwand, ermittelt werden kann. Additionally or alternatively, an icing condition can be determined in one embodiment on the basis of one or more temperature and / or load sensors, in particular in one or more rotor blades of the wind energy installation. This is based in particular on the idea that icing of one or more rotor blades depends on their temperature or changes their load, so that the icing condition of the wind energy installation, in particular individual rotor blades, can be reliably determined. Additionally or alternatively, an icing condition can be determined in one embodiment on the basis of a determined, in particular mechanical and / or electrical, output of the (respective) wind energy installation. This is based in particular on the idea that icing of the wind power plant reduces its output, so that the icing condition of the wind power plant can be determined simply, preferably without additional equipment.
Zusätzlich oder alternativ kann in einer Ausführung ein Vereisungszustand auf Basis einer, in einer Ausführung an der Windenergieanlage, ermittelten Temperatur und/oder Feuchte ermittelt werden. Dem liegt insbesondere der Gedanke zugrunde, dass eine Vereisung der Windenergieanlage von den meteorologischen Umgebungsbedingungen abhängen, so dass der Vereisungszustand der Windenergieanlage einfach ermittelt, insbesondere vorausgesagt, werden kann. Entsprechend kann vorliegend allgemein ein Ermitteln ein Ermitteln, insbesondere Abschätzen, eines aktuell vorliegenden Vereisungszustandes oder ein Voraussagen bzw. Abschätzen eines zukünftig( voraussichtlich vorliegenden Vereisungszustandes umfassen, insbesondere sein. Additionally or alternatively, an icing condition can be determined in one embodiment on the basis of a temperature and / or humidity determined in one embodiment on the wind energy installation. This is based in particular on the idea that icing of the wind energy installation depends on the meteorological ambient conditions, so that the icing condition of the wind energy installation can be easily determined, in particular predicted. Accordingly, in the present case, a determination can generally include, in particular, determining, in particular estimating, a currently existing icing condition or predicting or estimating a future (presumably existing icing condition).
In einer Ausführung ermittelt die (erste und/oder weitere) künstliche Intelligenz den In one embodiment, the (first and / or further) artificial intelligence determines the
Parameterwert (jeweils) mithilfe von maschinellem, insbesondere verstärkendem, Lernen („Reinforced Learning“ RL). Dies stellt eine für die vorliegende Anwendung besonders vorteilhafte, insbesondere effiziente und/oder zuverlässige, Form künstlicher Intelligenz dar, wobei in einer Ausführung die künstliche Intelligenz vorteilhaft Dynamic Programming und parametrisierte Funktionsapproximatoren, insbesondere Neuronale Netze, Parameter value (in each case) with the help of machine learning, in particular reinforcing learning (“Reinforced Learning” RL). This represents a form of artificial intelligence that is particularly advantageous, in particular efficient and / or reliable, for the present application, in one embodiment the artificial intelligence advantageously dynamic programming and parameterized function approximators, in particular neural networks,
miteinander kombiniert. combined with each other.
Nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung ist ein System, insbesondere hard- und/oder Software-, insbesondere programmtechnisch, zur Durchführung eines hier beschriebenen Verfahrens eingerichtet und/oder weist auf: According to an embodiment of the present invention, a system, in particular hardware and / or software, in particular program technology, is set up to carry out a method described here and / or has:
- eine künstliche Intelligenz zum Ermitteln, insbesondere Anpassen, wenigstens eines Wertes eines Parameters des Reglers für wenigstens einen Vereisungszustand der Windenergieanlage auf Basis einer mit einem mathematischen Modell dieser - an artificial intelligence for determining, in particular adapting, at least one value of a parameter of the controller for at least one icing condition of the wind power plant on the basis of a mathematical model of the latter
Windenergieanlage für wenigstens einen, insbesondere diesen, Vereisungszustand prognostizierten Leistung, Belastung und/oder Abströmung der Windenergieanlage; und/oder - eine, insbesondere dieselbe oder eine andere, künstliche Intelligenz zum Ermitteln, insbesondere Anpassen, wenigstens eines Wertes eines Parameters des Reglers für wenigstens einen Vereisungszustand der Windenergieanlage auf Basis wenigstens eines, insbesondere dieses, ermittelten Vereisungszustandes der Windenergieanlage und einer mittels Messung hierfür ermittelten Leistung, Belastung und/oder Wind energy plant for at least one, in particular this, icing condition predicted power, load and / or outflow of the wind energy plant; and or one, in particular the same or another, artificial intelligence for determining, in particular adapting, at least one value of a parameter of the controller for at least one icing condition of the wind energy plant on the basis of at least one, in particular this, ascertained icing condition of the wind energy plant and a power determined for this purpose by means of measurement, Load and / or
Abströmung dieser Windenergieanlage und/oder wenigstens einer zweiten, insbesondere typgleichen, Windenergieanlage; und/oder Outflow of this wind energy installation and / or at least one second, in particular of the same type, wind energy installation; and or
- den Regler, der mittels eines hier beschriebenen Verfahrens parametriert ist. - The controller, which is parameterized using a method described here.
In einer Ausführung weist das System bzw. seine Mittel auf: In one embodiment, the system and its means have:
Mittel zum Einstellen eines Einstellwinkels wenigstens eines Blattes und/oder einer Heizung eines Rotors der ersten Windenergieanlage, einer Windnachführung des Rotors und/oder eines Bremsmoments eines Generators der ersten Windenergieanlage in Abhängigkeit von der Stellgröße; Means for setting a setting angle of at least one blade and / or heating a rotor of the first wind turbine, wind tracking of the rotor and / or braking torque of a generator of the first wind turbine depending on the manipulated variable;
Mittel zum Auswählen des Parameters aus einer Menge möglicher Parameter des Reglers; Means for selecting the parameter from a set of possible parameters of the controller;
Mittel, um der künstlichen Intelligenz ein einstellbarer Startwert und/oder ein zulässiger Wertebereich des Parameters vorzugeben; Means for specifying an adjustable start value and / or a permissible value range of the parameter for the artificial intelligence;
Mittel zum Ermitteln einer Leistungs-, Belastungs- und/oder Abströmungssensitivität bezüglich verschiedener Komponenten des Parameters mittels der künstlichen Intelligenz; Means for determining a sensitivity to performance, load and / or outflow with regard to various components of the parameter by means of the artificial intelligence;
Mittel zum Ermitteln eines Vereisungszustandes mithilfe wenigstens einer, insbesondere windanlagenseitigen, Windmesseinrichtung und/oder wenigstens eines, insbesondere an einem Rotorblatt angeordneten, Sensors und/oder auf Basis einer ermittelten Leistung der Windenergieanlage und/oder wenigstens einer ermittelten Temperatur und/oder Feuchte; und/oder Means for determining an icing condition with the aid of at least one, in particular wind turbine-side, wind measuring device and / or at least one sensor, in particular arranged on a rotor blade, and / or on the basis of a determined power of the wind energy installation and / or at least a determined temperature and / or humidity; and or
Mittel zum Ermitteln des Parameterwerts durch die künstliche Intelligenz mithilfe von maschinellem, insbesondere verstärkendem, Lernen. Means for determining the parameter value by means of artificial intelligence with the aid of machine, in particular reinforcing, learning.
Ein Mittel im Sinne der vorliegenden Erfindung kann hard- und/oder softwaretechnisch ausgebildet sein, insbesondere eine, vorzugsweise mit einem Speicher- und/oder An agent in the sense of the present invention can be designed in terms of hardware and / or software, in particular one, preferably with a memory and / or
Bussystem daten- bzw. signalverbundene, insbesondere digitale, Verarbeitungs-, insbesondere Mikroprozessoreinheit (CPU), Graphikkarte (GPU) oder dergleichen, und/oder ein oder mehrere Programme oder Programmmodule aufweisen. Die Bus system data or signal-linked, in particular digital, processing, in particular microprocessor unit (CPU), graphics card (GPU) or the like, and / or have one or more programs or program modules. The
Verarbeitungseinheit kann dazu ausgebildet sein, Befehle, die als ein in einem Speichersystem abgelegtes Programm implementiert sind, abzuarbeiten, Eingangssignale von einem Datenbus zu erfassen und/oder Ausgangssignale an einen Datenbus abzugeben. Ein Speichersystem kann ein oder mehrere, insbesondere verschiedene, Speichermedien, insbesondere optische, magnetische, Festkörper- und/oder andere nicht-flüchtige Medien aufweisen. Das Programm kann derart beschaffen sein, dass es die hier beschriebenen Verfahren verkörpert bzw. auszuführen imstande ist, sodass die Verarbeitungseinheit die Schritte solcher Verfahren ausführen kann und damit Processing unit can be configured to execute commands as one in one Storage system stored program are implemented to process, capture input signals from a data bus and / or output signals to a data bus. A storage system can have one or more, in particular different, storage media, in particular optical, magnetic, solid-state and / or other non-volatile media. The program can be designed such that it embodies or is capable of executing the methods described here, so that the processing unit can carry out the steps of such methods and thus
insbesondere die erste Windenergieanlage betreiben bzw. deren Regler parametrieren bzw. hierzu wenigstens einen Parameterwert ermitteln kann. Ein in particular operate the first wind energy installation or parameterize its controller or, for this purpose, can determine at least one parameter value. A
Computerprogrammprodukt kann in einer Ausführung ein, insbesondere nicht-flüchtiges, Speichermedium zum Speichern eines Programms bzw. mit einem darauf gespeicherten Programm aufweisen, insbesondere sein, wobei ein Ausführen dieses Programms ein System bzw. eine Steuerung, insbesondere einen Computer, dazu veranlasst, ein hier beschriebenes Verfahren bzw. einen oder mehrere seiner Schritte auszuführen. In einer Ausführung werden ein oder mehrere, insbesondere alle, Schritte des Verfahrens vollständig oder teilweise automatisiert durchgeführt, insbesondere durch das System bzw. sein(e) Mittel. In one embodiment, the computer program product can have, in particular a non-volatile, storage medium for storing a program or with a program stored thereon, an execution of this program prompting a system or a controller, in particular a computer, to do so perform the described method or one or more of its steps. In one embodiment, one or more, in particular all, steps of the method are carried out completely or partially automatically, in particular by the system or its means.
In einer Ausführung weist das System die erste und/oder wenigstens eine zweite, In one embodiment, the system has the first and / or at least a second,
Windenergieanlage auf. Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus den Unteransprüchen und den Wind turbine on. Further advantages and features result from the subclaims and the
Ausführungsbeispielen. Hierzu zeigt, teilweise schematisiert: Embodiments. Here shows, partly schematically:
Fig. 1 : ein System zum Betreiben einer ersten Windenergieanlage 10 bzw. 1: a system for operating a first wind turbine 10 or
Parametrieren eines Reglers dieser Wndenergieanlage nach einer Parameterizing a controller of this wall energy plant according to a
Ausführung der vorliegenden Erfindung; Fig. 2: ein Verfahren zum Betreiben der ersten Windenergieanlage bzw. Implementation of the present invention; 2: a method for operating the first wind turbine or
Parametrieren des Reglers nach einer Ausführung der vorliegenden Parameterization of the controller after an execution of the present
Erfindung; und Invention; and
Fig. 3: durch eine künstliche Intelligenz ermittelte Kennlinien des Reglers für Fig. 3: Characteristics of the controller determined by artificial intelligence
unterschiedliche Vereisungszustände. Fig. 1 zeigt ein System zum Betreiben einer ersten Windenergieanlage 10 bzw. different icing conditions. 1 shows a system for operating a first wind turbine 10 or
Parametrieren eines Reglers 2 dieser Windenergieanlage nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung, Fig. 2 ein entsprechendes Verfahren. Parameterizing a controller 2 of this wind turbine according to an embodiment of the present invention, Fig. 2 a corresponding method.
Die erste Windenergieanlage weist in an sich bekannter Weise eine Gondel 11 auf, die drehbar auf einem Turm 12 angeordnet ist und einen Rotor mit verstellbaren Blättern 13 aufweist, der mit einem Generator 14 gekoppelt ist. The first wind power plant has, in a manner known per se, a nacelle 11 which is rotatably arranged on a tower 12 and has a rotor with adjustable blades 13 which is coupled to a generator 14.
Der Regler 2 der Windenergieanlage verstellt auf Basis einer gemessenen The regulator 2 of the wind energy installation adjusts on the basis of a measured one
Generatorleistung und/oder einer mittels zweier windenergieanlagefester Generator power and / or one by means of two wind turbine fixed
Windmesseinrichtungen 15, 15‘ gemessenen Windgeschwindigkeit ein Bremsmoment des Generators, eine Windnachführung der Gondel um eine in Fig. 1 vertikale Gierachse und/oder kollektiv oder individuell Einstellwinkel ß der Rotorblätter, beispielsweise mittels einer, in einer Ausführung kaskadierten, Schwellwert- und/oder Proportional-, Wind measuring devices 15, 15 'measured wind speed, a braking torque of the generator, a wind tracking of the nacelle about a vertical yaw axis in FIG. 1 and / or a collective or individual setting angle β of the rotor blades, for example by means of a threshold value and / or proportional cascaded in one embodiment -,
Integral- und/oder Differentialregelung oder einer andersartigen Regelung. Integral and / or differential control or another type of control.
Hierzu wird bzw. ist der Regler nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung je nach ermitteltem Vereisungszustand der Windenergieanlage bzw. For this purpose, the controller according to an embodiment of the present invention is or is dependent on the determined icing condition of the wind energy plant or
vereisungszustandsspezifisch parametriert, beispielsweise für unterschiedliche Icing condition-specific parameters, for example for different ones
Vereisungsgrade ICE0, ICE! und ICE2 jeweils unterschiedliche, vereisungsgradspezifisch (Parameter)Werte für Verstärkungskoeffizienten, Schwellwerte oder dergleichen eingestellt. ICE 0 , ICE ! and ICE 2 each have different, degree of icing-specific (parameter) values for gain coefficients, threshold values or the like.
Dazu werden in einem ersten Schritt S10 (vgl. Fig. 2) einer künstlichen Intelligenz 30, im Ausführungsbeispiel einem Computer mit Software zum Reinforced (Machine) Learning, mittels einer Schnittstelle 31 , beispielsweise einem Eingabemenü oder dergleichen, Startwerte und/oder zulässige Wertebereiche für die Komponenten des For this purpose, in a first step S10 (cf. FIG. 2) of an artificial intelligence 30, in the exemplary embodiment a computer with software for reinforced (machine) learning, by means of an interface 31, for example an input menu or the like, start values and / or permissible value ranges for the components of the
mehrdimensionalen Parameters vorgegeben. multi-dimensional parameters.
In einem zweiten Schritt S20 wird durch die künstliche Intelligenz mithilfe eines mathematischen Modells 10 der Windenergieanlage, das für von der künstlichen In a second step S20, the artificial intelligence is used by means of a mathematical model 10 of the wind energy installation, which is used for the artificial
Intelligenz vorgegebene Parameterwerte des mitmodellierten Reglers, vorgegebene virtuelle Windgeschwindigkeitswerte v und vorgegebene virtuelle Vereisungszustände jeweils eine hierbei erzeugte elektrische Leistung P der modellierten Windenergieanlage simuliert bzw. prognostiziert, ermittelt, wie stark der Einfluss der verschiedenen Komponenten des Parameters, beispielsweise also einzelner Verstärkungskoeffizienten oder dergleichen, innerhalb ihres zulässigen Wertebereichs auf die Leistung ist. Die künstliche Intelligenz ermittelt in Schritt S20 dann (jeweils) einen (mehrdimensionalen Parameter)Wert, der die Leistung für den jeweiligen Vereisungszustand optimiert. Dabei kann auch eine Belastung der Windenergieanlage, insbesondere ihrer Rotorblätter 13, und/oder eine Vermeidung eines Strömungsabrisses berücksichtigt werden. Intelligence predefined parameter values of the modeled controller, predefined virtual wind speed values v and predefined virtual icing conditions each simulate or forecast an electrical power P generated in this way of the modeled wind energy installation and determine how strongly the influence of the different ones Components of the parameter, for example individual gain coefficients or the like, are within their permissible value range on the power. In step S20, the artificial intelligence then determines (in each case) a (multi-dimensional parameter) value which optimizes the performance for the respective icing condition. A load on the wind power installation, in particular on its rotor blades 13, and / or avoidance of a stall may also be taken into account.
In einem dritten Schritt S30 werden der Regler der ersten Windenergieanlage 10 und Regler weiterer zweiter typgleicher Windenergieanlagen 50-52 mit den so gefundenen (Parameter)Werten parametriert. In a third step S30, the controller of the first wind energy installation 10 and the controller of further second type wind energy installations 50-52 are parameterized with the (parameter) values found in this way.
Die Regler dieser Windenergieanlagen 10, 50-52 werden in einem vierten Schritt S40 analog zu dem vorstehend beschriebenen Schritt S20 mithilfe derselben oder einer oder mehrerer weiterer künstlicher Intelligenzen, im Ausführungsbeispiel des bzw. eines oder mehrerer weiterer Computer mit Software zum Reinforced (Machine) Learning, im Betrieb weiter umparametriert. In a fourth step S40, the controllers of these wind energy plants 10, 50-52 are analogous to step S20 described above with the aid of the same or one or more further artificial intelligences, in the exemplary embodiment of the or one or more further computers with software for reinforced (machine) learning , further parameterized in operation.
Hierbei nutzt die künstliche Intelligenz für die Optimierung des Reglers der ersten Windenergieanlage 10 Daten von den zweiten Windenergieanlagen 50-52 zur Here, the artificial intelligence uses data from the second wind turbines 50-52 to optimize the controller of the first wind turbine 10
Referenzierung, so dass vorteilhaft eine Art Schwarmintelligenz genutzt werden kann. Referencing, so that a kind of swarm intelligence can be used to advantage.
Im Betrieb der Windenergieanlagen 10, 50-52 wird deren aktueller Vereisungszustand jeweils für ein kurzes Zeitintervall von etwa 0,5 - 2 Minuten mittels eines Vergleiches der durch das unbeheizte Schalen-Anemometer 15 und der durch das beheizte Ultraschall- Anemometer 15‘ gemessenen Windgeschwindigkeiten ermittelt. When the wind energy plants 10, 50-52 are operating, their current icing condition is determined for a short time interval of approximately 0.5-2 minutes by comparing the wind speeds measured by the unheated shell anemometer 15 and the heated ultrasound anemometer 15 ' .
Auf Basis des solcherart ermittelten Vereisungszustands wird dann der Regler in Schritt S40 mit dem hierfür (bisher) ermittelten (Parameter)Wert vereisungszustandsspezifisch umparametriert bzw. jeweils ein für diesen Vereisungszustand der Windenergieanlage ermittelten (Parameter)Wert eingestellt, falls dieser Vereisungszustand ermittelt wird. Somit wird in situ zugleich mit dem bislang ermittelten vereisungszustandsspezifischen (Parameter)Wert geregelt und dieser zugleich auf Basis der dabei ermittelten Leistung (weiter) optimiert. Wenn in einer Abwandlung - beispielsweise mittels Temperatur- und/oder Lastsensoren in den einzelnen Rotorblättern - deren individuelle Eislast ermittelt wird, können On the basis of the icing condition determined in this way, the controller is then re-parameterized specifically for the icing condition in step S40 with the (previously) determined (parameter) value, or a (parameter) value determined for this icing condition of the wind turbine is set if this icing condition is determined. In this way, the in-situ (parameter) value determined so far is regulated in situ and, at the same time, this is (further) optimized on the basis of the performance determined. If in a modification - for example by means of temperature and / or load sensors in the individual rotor blades - their individual ice load is determined,
Komponenten des (Parameter) Werts, die die individuellen Blatteinstellwinkel der Components of the (parameter) value representing the individual blade pitch of the
Rotorblätter bestimmen, individuell an den jeweiligen Vereisungszustand der Rotorblätter angepasst und rein exemplarisch ein stärker vereistes Blatt im Teillastbetrieb stärker angestellt bzw. gepitcht werden, um dessen verschlechterter Aerodynamik Rechnung zu tragen und insbesondere einen Strömungsabriss zu vermeiden. Determine rotor blades, adapt them individually to the respective icing condition of the rotor blades and purely as an example, a more iced blade in partial load operation is pitched or pitched to take account of its deteriorated aerodynamics and in particular to avoid stalling.
Fig. 3 zeigt zur Illustration von der künstliche Intelligenz mittels Reinforced Learning ermittelte Kennlinien des Reglers 2 für unterschiedliche Vereisungszustände ICE0, ICE! bzw. ICE2, wobei die Verweisung von ICE0 zu ICE! und von ICEi zu ICE2 jeweils zunimmt. Die für diese Vereisungszustände ermittelten vereisungszustandsspezifischen 3 shows, by way of illustration, the characteristic curves of controller 2 determined by artificial learning by means of reinforced learning for different icing conditions ICE 0 , ICE ! or ICE 2 , whereby the reference from ICE 0 to ICE ! and increases from ICEi to ICE 2 each. The specific icing conditions determined for these icing conditions
(Parameter)Werte bestimmen Form und Lage der Kennlinien, mittels derer der Regler die Blattwinkel ß der Rotorblätter in Abhängigkeit von der Schnelllaufzahl l und damit der Drehzahl und Windgeschwindigkeit individuell einstellt. Obwohl in der vorhergehenden Beschreibung exemplarische Ausführungen erläutert wurden, sei darauf hingewiesen, dass eine Vielzahl von Abwandlungen möglich ist. (Parameters) Values determine the shape and position of the characteristic curves, by means of which the controller individually adjusts the blade angle ß of the rotor blades depending on the high-speed number l and thus the speed and wind speed. Although exemplary embodiments have been explained in the preceding description, it should be pointed out that a large number of modifications are possible.
Außerdem sei darauf hingewiesen, dass es sich bei den exemplarischen Ausführungen lediglich um Beispiele handelt, die den Schutzbereich, die Anwendungen und den Aufbau in keiner Weise einschränken sollen. Vielmehr wird dem Fachmann durch die vorausgehende Beschreibung ein Leitfaden für die Umsetzung von mindestens einer exemplarischen Ausführung gegeben, wobei diverse Änderungen, insbesondere in Hinblick auf die Funktion und Anordnung der beschriebenen Bestandteile, vorgenommen werden können, ohne den Schutzbereich zu verlassen, wie er sich aus den Ansprüchen und diesen äquivalenten Merkmalskombinationen ergibt. It should also be pointed out that the exemplary embodiments are only examples that are not intended to restrict the scope of protection, the applications and the structure in any way. Rather, the above description gives the person skilled in the art a guideline for the implementation of at least one exemplary embodiment, it being possible for various changes, in particular with regard to the function and arrangement of the described components, to be carried out without leaving the scope of protection as it is the claims and these equivalent combinations of features.
Bezugszeichenliste Reference symbol list
10 erste Windenergieanlage 10 first wind turbine
10 Modell 10 model
1 1 Gondel 1 1 gondola
12 Turm 12 tower
13 Rotor(blatt) 13 rotor (blade)
14 Generator 14 generator
15; 15‘ Windmesseinrichtung 15; 15 'wind measuring device
2 Regler 2 controllers
30 Computer mit Software zum Reinforced Learning (Kl)30 computers with software for reinforced learning (Kl)
31 Schnittstelle 31 interface
50, 51 , 52 zweite Wndenergieanlage 50, 51, 52 second wind turbine
P elektrische Leistung P electrical power
v gemittelte Windgeschwindigkeit v average wind speed
ß Blatteinstellwinkel ß Blade pitch
l Schnelllaufzahl l high speed number

Claims

Patentansprüche Claims
1. Verfahren zum, insbesondere mehrstufigen und/oder adaptiven, Parametrieren eines Reglers (2) einer ersten Windenergieanlage (10), der eine Stellgröße (ß) der 1. Method for, in particular multi-stage and / or adaptive, parameterization of a controller (2) of a first wind turbine (10), which is a manipulated variable (β)
Windenergieanlage in Abhängigkeit von einer Eingangsgröße (l) einstellt, wobei eine künstliche Intelligenz (30) für wenigstens einen Vereisungszustand (ICE0, ICE^ ICE2) der Windenergieanlage wenigstens einen Wert eines Parameters des Reglers auf Basis einer mit einem mathematischen Modell (10‘) dieser Windenergieanlage für wenigstens einen, insbesondere diesen, Vereisungszustand prognostizierten Wind energy system depending on an input variable (l), whereby an artificial intelligence (30) for at least one icing condition (ICE 0 , ICE ^ ICE 2 ) of the wind energy system at least one value of a parameter of the controller based on a with a mathematical model (10 ' ) of this wind turbine for at least one, in particular this, icing condition predicted
Leistungskurve (P), Belastung und/oder Abströmung der Windenergieanlage ermittelt, insbesondere anpasst, und/oder eine künstliche Intelligenz (30) für wenigstens einen Vereisungszustand (ICE0, ICE^ ICE2) der Windenergieanlage wenigstens einen Wert eines Parameters des Reglers auf Basis wenigstens eines, insbesondere dieses, ermittelten Vereisungszustandes der Windenergieanlage und einer hierfür, insbesondere mittels Messung, ermittelten Leistung, Belastung und/oder Abströmung dieser Windenergieanlage und/oder wenigstens einer zweiten, insbesondere typgleichen, Windenergieanlage (50-52) ermittelt, insbesondere anpasst. The power curve (P), load and / or outflow of the wind energy installation are determined, in particular adapted, and / or an artificial intelligence (30) for at least one icing condition (ICE 0 , ICE ^ ICE 2 ) of the wind energy installation is based on at least one value of a parameter of the controller at least one, in particular this, determined icing condition of the wind energy installation and a power installation, load and / or outflow of this wind energy installation and / or at least one second, in particular of the same type, wind energy installation (50-52) determined, in particular adapted, in particular by means of measurement, determination.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Vereisungszustand für ein Zeitintervall von höchstens 5 Minuten und/oder mithilfe wenigstens einer, insbesondere windanlagenseitigen, Windmesseinrichtung (15, 15‘) und/oder wenigstens eines, insbesondere an einem Rotorblatt (13) angeordneten, Sensors und/oder auf Basis einer ermittelten Leistung der Windenergieanlage und/oder wenigstens einer ermittelten Temperatur und/oder Feuchte ermittelt wird 2. The method according to claim 1, characterized in that the icing condition for a time interval of at most 5 minutes and / or with the aid of at least one, in particular wind turbine-side, wind measuring device (15, 15 ') and / or at least one, in particular on a rotor blade (13) arranged, sensors and / or on the basis of a determined power of the wind energy installation and / or at least one determined temperature and / or humidity
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingangsgröße von einer Windgeschwindigkeit (v), Drehzahl und/oder elektrischen und/oder mechanischen Leistung (P) der Windenergieanlage abhängt und/oder ein Einstellwinkel (ß) und/oder eine Heizung wenigstens eines Blattes eines Rotors (13) der ersten Windenergieanlage, eine Windnachführung des Rotors und/oder ein Bremsmoment eines Generators (14) der ersten Windenergieanlage in Abhängigkeit von der Stellgröße eingestellt wird. 3. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the input variable depends on a wind speed (v), speed and / or electrical and / or mechanical power (P) of the wind energy installation and / or an angle of incidence (β) and / or a Heating of at least one blade of a rotor (13) of the first wind energy installation, wind tracking of the rotor and / or braking torque of a generator (14) of the first wind energy installation is set as a function of the manipulated variable.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Parameter aus einer Menge möglicher Parameter des Reglers ausgewählt wird und/oder der künstlichen Intelligenz ein einstellbarer Startwert und/oder ein zulässiger Wertebereich des Parameters vorgegeben wird und/oder die künstliche Intelligenz eine Leistungs-, Belastungs- und/oder Abströmungssensitivität bezüglich 4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the parameter is selected from a set of possible parameters of the controller and / or the artificial intelligence is given an adjustable start value and / or a permissible value range of the parameter and / or the artificial intelligence is sensitive to performance, load and / or outflow
verschiedener Komponenten des Parameters ermittelt. various components of the parameter are determined.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die künstliche Intelligenz den Parameterwert mithilfe von maschinellem, insbesondere verstärkendem, Lernen ermittelt. 5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the artificial intelligence determines the parameter value with the aid of machine, in particular reinforcing, learning.
6. Verfahren zum Betreiben einer Windenergieanlage (10), wobei ein Regler (2), der mittels eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche für einen Vereisungszustand der Windenergieanlage parametriert ist, die Stellgröße der Windenergieanlage in Abhängigkeit von der Eingangsgröße einstellt, falls dieser Vereisungszustand ermittelt wird. 6. A method for operating a wind power plant (10), wherein a controller (2), which is parameterized by means of a method according to one of the preceding claims for an icing condition of the wind power plant, adjusts the manipulated variable of the wind power plant as a function of the input variable, if this determines the icing condition becomes.
7. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Vereisungszustand für ein Zeitintervall von höchstens 5 Minuten und/oder mithilfe wenigstens einer, insbesondere windanlagenseitigen, Windmesseinrichtung und/oder wenigstens eines, insbesondere an einem Rotorblatt angeordneten, Sensors und/oder auf Basis einer ermittelten Leistung der Windenergieanlage und/oder wenigstens einer ermittelten Temperatur und/oder Feuchte ermittelt wird. 7. The method according to the preceding claim, characterized in that the icing condition for a time interval of at most 5 minutes and / or using at least one, in particular wind turbine-side, wind measuring device and / or at least one, in particular arranged on a rotor blade, sensor and / or on the basis a determined power of the wind turbine and / or at least one determined temperature and / or humidity is determined.
8. System zum Parametrieren eines Reglers (2) einer ersten Windenergieanlage (10), der eine Stellgröße (ß) der Windenergieanlage in Abhängigkeit von einer 8. System for parameterizing a controller (2) of a first wind turbine (10), which is a manipulated variable (β) of the wind turbine as a function of
Eingangsgröße (l) einstellt, und/oder Betreiben einer Windenergieanlage (10), das zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche eingerichtet ist und/oder aufweist: Sets input variable (l) and / or operates a wind energy installation (10) which is set up to carry out a method according to one of the preceding claims and / or has:
- eine künstliche Intelligenz (30) zum Ermitteln, insbesondere Anpassen, - an artificial intelligence (30) for determining, in particular adapting,
wenigstens eines Wertes eines Parameters des Reglers für wenigstens einen Vereisungszustand der Windenergieanlage auf Basis einer mit einem at least one value of a parameter of the controller for at least one icing condition of the wind power plant on the basis of one with a
mathematischen Modell (10‘) dieser Windenergieanlage für wenigstens einen, insbesondere diesen, Vereisungszustand prognostizierten Leistung, Belastung und/oder Abströmung der Windenergieanlage; mathematical model (10 ′) of this wind energy installation for at least one power, load and / or outflow of the wind energy installation predicted, in particular, this state of icing;
- eine künstliche Intelligenz (30) zum Ermitteln, insbesondere Anpassen, - an artificial intelligence (30) for determining, in particular adapting,
wenigstens eines Wertes eines Parameters des Reglers für wenigstens einen Vereisungszustand der Windenergieanlage auf Basis wenigstens eines, insbesondere dieses, ermittelten Vereisungszustandes der Windenergieanlage und einer mittels Messung hierfür ermittelten Leistung, Belastung und/oder Abströmung dieser Wndenergieanlage und/oder wenigstens einer zweiten, insbesondere typgleichen, Windenergieanlage (50-52); und/oder at least one value of a parameter of the controller for at least one Icing status of the wind power plant on the basis of at least one, in particular this, determined icing status of the wind power plant and a power, load and / or outflow of this wind power plant and / or at least a second, in particular of the same type, wind power plant (50-52) determined by means of measurement for this; and or
- den Regler (2), der mittels eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche parametriert ist. - The controller (2), which is parameterized by means of a method according to one of the preceding claims.
9. Computerprogrammprodukt mit einem Programmcode, der auf einem von einem Computer lesbaren Medium gespeichert ist, zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche. 9. Computer program product with a program code, which is stored on a medium readable by a computer, for carrying out a method according to one of the preceding claims.
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