ES2820315T3 - Método y sistema para calibrar un anemómetro - Google Patents

Método y sistema para calibrar un anemómetro Download PDF

Info

Publication number
ES2820315T3
ES2820315T3 ES19157532T ES19157532T ES2820315T3 ES 2820315 T3 ES2820315 T3 ES 2820315T3 ES 19157532 T ES19157532 T ES 19157532T ES 19157532 T ES19157532 T ES 19157532T ES 2820315 T3 ES2820315 T3 ES 2820315T3
Authority
ES
Spain
Prior art keywords
anemometer
wind
wind speed
determined
measured
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.)
Active
Application number
ES19157532T
Other languages
English (en)
Inventor
Niko Mittelmeier
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
Application granted granted Critical
Publication of ES2820315T3 publication Critical patent/ES2820315T3/es
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03DWIND MOTORS
    • F03D17/00Monitoring or testing of wind motors, e.g. diagnostics
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03DWIND MOTORS
    • F03D7/00Controlling wind motors 
    • F03D7/02Controlling wind motors  the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor
    • F03D7/0204Controlling wind motors  the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor for orientation in relation to wind direction
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01PMEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P13/00Indicating or recording presence, absence, or direction, of movement
    • G01P13/02Indicating direction only, e.g. by weather vane
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01PMEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P21/00Testing or calibrating of apparatus or devices covered by the preceding groups
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05BINDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2200/00Mathematical features
    • F05B2200/10Basic functions
    • F05B2200/12Subtraction
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05BINDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2260/00Function
    • F05B2260/80Diagnostics
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05BINDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2260/00Function
    • F05B2260/83Testing, e.g. methods, components or tools therefor
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05BINDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2260/00Function
    • F05B2260/84Modelling or simulation
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05BINDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2270/00Control
    • F05B2270/30Control parameters, e.g. input parameters
    • F05B2270/32Wind speeds
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05BINDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2270/00Control
    • F05B2270/30Control parameters, e.g. input parameters
    • F05B2270/321Wind directions
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05BINDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2270/00Control
    • F05B2270/80Devices generating input signals, e.g. transducers, sensors, cameras or strain gauges
    • F05B2270/802Calibration thereof
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70Wind energy
    • Y02E10/72Wind turbines with rotation axis in wind direction

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Wind Motors (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)

Abstract

Un metodo (100) para calibrar un anemometro (3) de una planta de energia eolica (10), que se dispone a sotavento de un rotor (12) de la planta de energia eolica (10) junto con dos anemometros (2a, 2b), que comprende las siguientes etapas: medir (S1) una primera velocidad del viento (WS1) por medio de un primer anemometro (2a), una segunda velocidad del viento (WS2) por medio de un segundo anemometro (2b) y una direccion del viento (μ) por el anemometro (3), en donde se registran una pluralidad de valores medidos durante un periodo de tiempo determinado; determinar (S2) las diferencias entre la primera velocidad del viento (WS1) y la segunda velocidad del viento (WS2) en al menos en los mismos momentos, respectivamente; determinar (S3) una funcion modelo (Δi, Δj) para una relacion entre las direcciones del viento medidas (μ) y las diferencias determinadas que corresponden al menos sustancialmente a los mismos momentos, en donde al menos una primera funcion modelo (Δi) se determina para un primer binomio de velocidad del viento (i) y una segunda funcion modelo (j) se determina para un segundo binomio de velocidad del viento (Δj); determinar (S4) al menos un valor del punto de interseccion (SP) de la direccion del viento medida (μ) en el que se intersectan la primera funcion modelo (Δi) y la segunda funcion modelo (Δj); entregar (S5) el valor del punto de interseccion (SP) como angulo de instalacion (Φ) del anemometro (3).

Description

DESCRIPCIÓN
Método y sistema para calibrar un anemómetro
La presente invención se refiere a un método y a un sistema para calibrar un anemómetro de una planta de energía eólica, así como un método para controlar una planta de energía eólica, un método para operar una planta de energía eólica, un programa informático y un medio legible por ordenador.
Para obtener un rendimiento óptimo con una baja carga de una planta de energía eólica, se busca la alineación óptima del rotor de la planta de energía eólica con el viento. Normalmente la alineación de una góndola portadora del rotor con respecto al viento se basa en la dirección del viento determinada por un anemómetro. Un anemómetro defectuoso, por ejemplo, debido a daños en los rodamientos causados por el envejecimiento o a una instalación incorrecta, por ejemplo, con una alineación incorrecta, proporciona valores de medición incorrectos, por lo que no es posible una alineación óptima del rotor con respecto al viento.
Normalmente el anemómetro se monta en la góndola. Esto significa que la dirección del viento solo se puede determinar selectivamente y detrás del rotor. Debido a las turbulencias generadas por el rotor y especialmente al giro y las dimensiones de este, tal medición de la dirección del viento es, por lo tanto, falsa o no representativa de la dirección del viento desde la que este impacta la superficie del rotor. Además, la velocidad variable del rotor y los ángulos de ajuste variables de las palas del rotor cambian las turbulencias generadas, de modo que la dirección del viento determinada por el anemómetro situado detrás del rotor también se cambia sin modificar la dirección real del viento desde la que este impacta el rotor.
Para compensar estas falsedades, se suelen llevar a cabo series de mediciones que llevan mucho tiempo para determinar los factores de corrección con los que se puede corregir la dirección del viento determinada por el anemómetro.
Todos estos métodos son relativamente complejos e imprecisos, de modo que la influencia de la turbulencia o el remolino en la dirección del viento medida no se puede determinar con precisión o solo con gran esfuerzo.
La patente alemana núm. DE 102016 100647 A1 se refiere a un método para operar una planta de energía eólica, en donde se registra una carga que se produce en tres palas del rotor ajustables del rotor de una planta de energía eólica a su paso por dos sectores circulares definidos. A partir de los picos de carga, se determinan las diferencias para cada una de las tres palas del rotor que se producen entre el paso por los sectores circulares, y se corrige el ángulo de acimut de una góndola de la planta de energía eólica en función de las diferencias.
La patente europea núm. EP 1505 299 se refiere a la determinación de un ángulo de acimut de un rotor por dos anemómetros en caso de fallo de un sensor de guiñada.
La invención tiene como uno de sus objetivos permitir una alineación precisa de la góndola de una planta de energía eólica. En particular, uno de los objetivos dela invención es corregir la desalineación de un anemómetro.
Este objetivo se logra mediante un método y un sistema de calibración de un anemómetro de una planta de energía eólica, un método de vigilancia de una planta de energía eólica y un método para operar una planta de energía eólica de acuerdo con las reivindicaciones independientes. Las modalidades ventajosas de la invención son objeto de las reivindicaciones dependientes.
Un primer aspecto de la invención se refiere a un método para calibrar un anemómetro de una planta de energía eólica, que se dispone a sotavento de un rotor de la planta de energía eólica junto con dos anemómetros. El método comprende las siguientes etapas: (i) Medir una primera velocidad del viento por medio de un primer anemómetro, una segunda velocidad del viento por medio de un segundo anemómetro y una dirección del viento por el anemómetro, en donde se registran una pluralidad de valores medidos durante un período de tiempo determinado; (ii) Determinar las diferencias entre la primera velocidad del viento y la segunda velocidad del viento en al menos en los mismos momentos, respectivamente; iii) Determinar una función modelo para una relación entre las direcciones del viento medidas y las diferencias determinadas que corresponden al menos sustancialmente a los mismos momentos, en donde al menos una primera función modelo se determina para un primer binomio de velocidad del viento y una segunda función modelo se determina para un segundo binomio de velocidad del viento; iv) Determinar al menos un valor del punto de intersección de la dirección del viento medida en el que se intersectan la primera función modelo y la segunda función modelo; v) Entregar el valor del punto de intersección como ángulo de instalación del anemómetro.
Un segundo aspecto de la invención se refiere a un método para calibrar un anemómetro de una planta de energía eólica, que se dispone a sotavento de un rotor de la planta de energía eólica junto con dos anemómetros. El método comprende las siguientes etapas: (i) Medir una primera velocidad del viento por medio de un primer anemómetro, una segunda velocidad del viento por medio de un segundo anemómetro y una dirección del viento por el anemómetro, en donde se registran una pluralidad de valores medidos durante un período de tiempo determinado; (ii) Determinar las diferencias entre la primera velocidad del viento y la segunda velocidad del viento en al menos los mismos momentos; iii) Determinar una función modelo para una relación entre las direcciones del viento medidas y las diferencias determinadas, que corresponden a momentos al menos sustancialmente iguales, para un binomio de velocidad del viento; iv) Determinar un valor de la dirección del viento medido en el que la función modelo asume un valor de diferencia predeterminado, en particular al menos sustancialmente cero; y v) Entregar el valor determinado como ángulo de instalación del anemómetro.
La determinación de las diferencias en cada caso en al menos sustancialmente los mismos momentos en el sentido de la invención es, en particular, la determinación de las diferencias entre la primera y la segunda velocidad del viento medidas, en donde cada diferencia se determina en base a al menos dos valores medidos registrados en al menos sustancialmente el mismo momento. Preferentemente las diferencias entre la primera y la segunda velocidad del viento se determinan en base a las diferencias entre los valores medios de la primera y la segunda velocidad del viento formados a partir de la pluralidad de valores medidos, a fin de reducir al mínimo la influencia del ruido de la medición. Los valores medios se forman preferentemente a lo largo de intervalos de promediación de al menos 10 segundos, preferentemente al menos 30 segundos, en particular alrededor de 1 minuto.
La determinación de una función modelo en el sentido de la invención es, en particular, una determinación de coeficientes, preferentemente de regresión, de un modelo en el que se basa la función modelo. Una función modelo se puede determinar, por ejemplo, mediante un ajuste de los valores medidos.
En base a una función modelo en el sentido de la invención, en particular se puede asignar una diferencia entre la primera y la segunda velocidad del viento a cada dirección del viento medida, de manera particularmente precisa.
Un binomio de velocidad del viento en el sentido de la invención es en particular un intervalo de velocidad del viento. Los valores medidos registrados se pueden asignar a un binomio de velocidad del viento, en donde una velocidad del viento medida en al menos sustancialmente el mismo momento o un valor medio correspondiente de varias mediciones de velocidad del viento se puede asignar al correspondiente binomio de velocidad del viento. En particular, las tuplas de los valores medidos registrados al menos sustancialmente al mismo tiempo se pueden asignar a un binomio de velocidad del viento en base a al menos un valor medido para una velocidad del viento contenida en la tupla.
Un ángulo de instalación de un anemómetro en el sentido de la invención es, en particular, un ángulo de diferencia entre el eje del rotor de la planta de energía eólica y una orientación definida del anemómetro para el cual el anemómetro produce valores medidos de 0°. Un ángulo de instalación puede indicar, en particular, una desalineación del anemómetro causada por un error de instalación, por ejemplo, una desviación de la orientación del anemómetro con respecto al eje del rotor.
Las direcciones del viento medidas y las diferencias determinadas que corresponden al menos sustancialmente a los mismos momentos en el sentido de la invención son en particular direcciones del viento y diferencias que se pueden asignar cada una al menos sustancialmente a los mismos momentos o a intervalos de promediación, es decir, cuyos valores medidos se registraron en cada caso al menos sustancialmente en el mismo momento o se promediaron en el mismo intervalo de promediación. Por ejemplo, una dirección del viento y una diferencia pueden corresponder a un momento si el valor medido correspondiente a la dirección del viento y los valores medidos de las velocidades del viento a partir de los cuales se forma la diferencia se registraron al menos sustancialmente en el mismo momento. Otra dirección del viento y otra diferencia corresponden a otro momento si el otro valor medido correspondiente, así como los otros valores medidos para las velocidades del viento a partir de las cuales se forma la diferencia se registraron al menos sustancialmente en el mismo momento.
La invención se basa, en particular, en el descubrimiento de que la diferencia entre dos velocidades del viento medidas cuando dos anemómetros diferentes dispuestos a sotavento de un rotor de una planta de energía eólica fluyen desde una dirección paralela al eje del rotor es, al menos, sustancialmente independiente de la fuerza del viento.
Por ejemplo, una diferencia determinada en base a los valores medidos de los anemómetros para un primer binomio de velocidad del viento, aproximadamente a una velocidad del viento entre 5 m/seg. y 6 m/seg., corresponde al menos sustancialmente a una diferencia determinada para un segundo binomio de velocidad del viento, aproximadamente a una velocidad del viento entre 6 m/seg. y 7 m/seg.
Esta diferencia se produce porque la disminución de la velocidad del viento detrás del rotor depende principalmente de la posición radial del rotor en la que el viento pasa a través del plano del rotor. Si la dirección del viento en el lado de sotavento del rotor es paralela al eje del rotor, entonces el flujo entra a los anemómetros es siempre desde la misma posición radial.
Al determinar al menos una función modelo para la relación entre las direcciones del viento medidas por medio de un anemómetro y las diferencias entre las velocidades del viento medidas, se puede determinar con precisión una desviación entre la dirección del viento medida y la dirección desde la que los anemómetros están realmente expuestos al flujo.
Por ejemplo, el error de instalación se puede determinar a partir de una intersección de dos funciones modelo determinadas para dos binomios de velocidad del viento diferentes. En el punto de intersección, la diferencia entre las dos velocidades del viento medidas es la misma para los diferentes binomios de velocidad del viento, lo que corresponde a un flujo de entrada a los dos anemómetros desde una dirección paralela al eje del rotor. Por lo tanto, la dirección del viento asignada al punto de intersección indica con precisión el ángulo de instalación del anemómetro.
Alternativamente, la dirección del viento medida se puede determinar como el error de instalación del anemómetro, en el que la función modelo asume un valor diferencial dado, en particular se convierte en cero. La especificación de ese valor de diferencia puede ser útil, por ejemplo, si los dos anemómetros entregan valores medidos diferentes, aunque el flujo entrante sea de la misma fuerza, por ejemplo, debido a la posición relativa de los anemómetros con respecto al rotor. El valor de la diferencia se puede dar como cero, en particular si los anemómetros son idénticos en cuanto a su construcción y/o están dispuestos simétricamente, en particular a la misma distancia del eje del rotor, en particular si se miden las mismas velocidades del viento cuando el flujo entra a los anemómetros desde una dirección paralela al eje del rotor debido a la disposición de los anemómetros.
En general, la invención permite una alineación precisa de la góndola de una planta de energía eólica, en particular la corrección de una desviación de un anemómetro.
En una modalidad preferida, el modelo en el que se basa la función modelo es lineal. Por lo tanto, la función modelo se puede determinar de manera fiable con poco esfuerzo de cálculo. Por lo tanto, el método de acuerdo con la invención proporciona el ángulo de instalación de forma rápida y fiable.
En otra modalidad preferida, la función modelo se determina en base a un cálculo de ajuste, en particular en un análisis de regresión. Preferentemente, los coeficientes de regresión de la función modelo se determinan por el método de los mínimos cuadrados. La función modelo, especialmente los coeficientes de regresión, se puede determinar, por ejemplo, mediante un ajuste de las direcciones del viento medidas y las correspondientes diferencias determinadas. Esto permite determinar una función modelo que especifica de manera fiable la relación entre las direcciones del viento medidas y las diferencias determinadas y cuya evaluación, especialmente en combinación con al menos otra función modelo, permite una determinación precisa del ángulo de instalación.
En otra modalidad preferida, se determinan más de dos funciones modelo. Preferentemente, el ángulo de instalación del anemómetro se obtiene como un valor medio de varios valores del punto de intersección determinados de la dirección del viento medida, en el que se intersectan dos funciones modelo para diferentes binomios de velocidad del viento. Preferentemente, la mediana se determina como el valor medio. Alternativamente, el valor medio también puede ser la media aritmética.
Al determinar el valor medio, se determina preferentemente al menos otra cantidad estadística, en particular una desviación estándar, un valor del punto de intersección máximo o un valor del punto de intersección mínimo, y se determina junto con el ángulo de instalación. Estas variables estadísticas adicionales se pueden incorporar ventajosamente a un control de la alineación de la góndola, por ejemplo, determinando los intervalos de control o los tiempos de reacción del sistema de control en función de las variables estadísticas. En particular, una planta de energía eólica puede funcionar teniendo en cuenta al menos otra variable estadística. Por tanto, en caso de un cambio en la dirección del viento, la alineación de la góndola se puede realizar de manera particularmente precisa y fiable.
En otra modalidad preferida, para la medición de la primera velocidad del viento la pluralidad de valores medidos generados por el primer anemómetro se corrige con una primera función de corrección y/o para la medición de la segunda velocidad del viento, la pluralidad de valores medidos generados por el segundo anemómetro se corrige con una segunda función de corrección. La primera y/o segunda función de corrección puede ser, en particular, cada una de ellas una función de transferencia mediante la cual se puede determinar la velocidad del viento a barlovento en un lado del rotor a barlovento en base a una velocidad del viento medida en el lado de sotavento. Así, por ejemplo, la velocidad del viento medida se puede corregir con respecto a las influencias del rotor en la velocidad del viento. Alternativa o adicionalmente, la primera y/o segunda función de corrección se puede configurar para adaptar las velocidades del viento medidas por el primer y/o segundo anemómetro al diseño correspondiente del anemómetro o al tipo correspondiente de anemómetro y/o a una disposición espacial de los dos anemómetros entre sí, en particular con respecto al eje del rotor y/o al anemómetro. De esta manera, se pueden compensar las disposiciones espaciales de los anemómetros condicionadas por la construcción y posiblemente desfavorables desde el punto de vista metrológico, y/o determinar con especial precisión las velocidades del viento, lo que permite una determinación especialmente precisa del ángulo de instalación.
En otra modalidad preferida, se forman valores medios para la primera velocidad del viento, la segunda velocidad del viento y la dirección del viento a partir de los valores medidos registrados durante el período de tiempo especificado. En particular, las diferencias entre la primera y la segunda velocidad del viento se pueden determinar en base a los valores medios de la primera y la segunda velocidad del viento. Los valores medios pueden indicar la primera y segunda velocidad y la dirección del viento en intervalos de promediación predeterminados. Preferentemente, la promediación se lleva a cabo sobre intervalos de promediación de al menos 10 seg., en particular de al menos 30 seg., preferentemente unos 60 seg. De esta forma, la influencia de la medición del ruido se puede evitar o al menos reducir de manera fiable, de modo que el anemómetro se puede calibrar con precisión. Es particularmente ventajoso no seleccionar intervalos de promediación significativamente más largos que 10 min, en particular más cortos que 5 min, preferentemente más cortos que 2 min, de modo que una mala posición del anemómetro se pueda detectar rápidamente y corregirse si es necesario.
En otra modalidad preferida, el método también incluye la siguiente etapa: Alinear la góndola en base a las direcciones del viento medidas por el anemómetro y el ángulo de instalación de la salida. Si se conoce el ángulo de instalación, se puede tener en cuenta este o cualquier desalineación resultante de la góndola al ajustar la orientación de la góndola. Esto permite una alineación particularmente precisa de la góndola. Un tercer aspecto de la invención se refiere a un método para la vigilancia de una planta de energía eólica con un anemómetro, que se dispone a sotavento de un rotor de la planta de energía eólica junto con dos anemómetros. El método comprende las siguientes etapas: (i) aplicar cíclicamente el método de acuerdo con el primer o segundo aspecto de la invención; (ii) determinar una calidad de calibración en base a un período de tiempo del ángulo de instalación determinado cíclicamente.
Una aplicación cíclica en el sentido de la invención es, en particular, la aplicación repetida del método de acuerdo con el primer o segundo aspecto de la invención para períodos de tiempo diferentes, en particular sucesivos. Por ejemplo, de acuerdo con el primer o segundo aspecto de la invención, el método se puede aplicar varias veces durante un período de funcionamiento de varios años, registrando en cada caso los datos de medición de los dos anemómetros y el anemómetro para un período de tiempo predeterminado, por ejemplo, un mes.
Una calidad de calibración en el sentido de la invención es, en particular, una medida de la fiabilidad de la alineación de la góndola de la planta de energía eólica en función de una dirección del viento medida por el anemómetro. La calidad de la calibración puede depender, por ejemplo, de la desviación absoluta del ángulo de instalación determinado de un ángulo de referencia predeterminado, en particular cero, promediado preferentemente durante un intervalo de tiempo. Alternativamente, la calidad de la calibración puede depender, por ejemplo, de un ángulo de instalación acumulativo determinado sucesivamente.
En particular, el ángulo de instalación determinado cíclicamente se puede usar para determinar si la desalineación de la góndola está aumentando. Esto puede ser un indicio de un mal funcionamiento asociado al envejecimiento de los componentes de la planta de energía eólica. Por ejemplo, el desgaste de un cojinete de un anemómetro o del anemómetro puede provocar un deterioro de la calidad de la calibración, o una desviación de una alineación definida de la góndola debido a un mecanismo de alineación envejecido. Mediante el método de acuerdo con la invención, se pueden detectar es malfuncionamientos y se pueden tomar contramedidas para que una alineación fiable de la góndola sea posible en cualquier momento.
Un cuarto aspecto de la invención se refiere a un método para operar una planta de energía eólica con una góndola dispuesta en una torre, un rotor y un anemómetro dispuesto a sotavento del rotor junto con dos anemómetros. El método comprende las siguientes etapas: (i) determinar un ángulo de instalación mediante un método de acuerdo con el método del primer o segundo aspecto de la invención; (ii) ajustar el anemómetro en base al ángulo de instalación determinado; y (iii) alinear la góndola en base a las direcciones del viento medidas por el anemómetro ajustado. El anemómetro ajustado permite una alineación precisa de la góndola.
Un ajuste del anemómetro en el sentido de la invención es, en particular, un ajuste mecánico, que se logra preferentemente mediante una reorientación o corrección manual de la alineación del anemómetro con respecto al eje del rotor. Sin embargo, de manera alternativa o adicional, un ajuste puede ser también un ajuste electrónico, que se realiza preferentemente teniendo en cuenta el ángulo de instalación dado en un control de la orientación de la góndola. En particular, una orientación definida del anemómetro, en la que el anemómetro da el valor 0°, se puede redefinir en base al ángulo de instalación determinado.
Un quinto aspecto de la invención se refiere a un programa informático que comprende instrucciones que, al ser ejecutadas por un ordenador, hacen que este realice las etapas de un método de acuerdo con el método de acuerdo con el primer, el segundo, el tercer o el cuarto aspecto de la invención.
Un sexto aspecto de la invención se refiere a un medio legible por ordenador en el que se almacena un programa informático de acuerdo con el quinto aspecto de la invención.
Un séptimo aspecto de la invención se refiere a un sistema para calibrar un anemómetro de una planta de energía eólica, que comprende un anemómetro para medir la dirección del viento, un primer anemómetro para medir una primera velocidad del viento, un segundo anemómetro para medir una segunda velocidad del viento y un dispositivo de control. Preferentemente el anemómetro, el primer anemómetro y el segundo anemómetro están dispuestos a sotavento de un rotor de la planta de energía eólica. Además, preferentemente el dispositivo de control comprende: (i) un medio para registrar una pluralidad de valores medidos del primer y el segundo anemómetro y del anemómetro durante un período de tiempo predeterminado; (ii) un medio para determinar las diferencias entre la primera velocidad del viento y la segunda velocidad del viento en momentos al menos sustancialmente iguales; (iii) un medio para determinar una primera función modelo para una relación entre las direcciones del viento medidas por el anemómetro y las diferencias determinadas, que corresponden al menos sustancialmente a los mismos momentos, para un primer binomio de velocidad del viento; iv) un medio para determinar una segunda función modelo para una relación entre las direcciones del viento medidas por el anemómetro y las diferencias determinadas correspondientes a momentos al menos sustancialmente iguales para un segundo binomio de velocidad del viento; v) un medio para determinar al menos un valor del punto de intersección de la dirección del viento medida, en la que se intersectan la primera función modelo y la segunda función modelo; y vi) un sitio de intersección, que está configurado para determinar el valor del punto de intersección determinado como ángulo de instalación del anemómetro.
El primer anemómetro, el segundo anemómetro y/o el anemómetro se configuran preferentemente para determinar los valores medidos de las velocidades o direcciones del viento, de manera que se puedan registrar por el dispositivo de control. El dispositivo de control tiene preferentemente una memoria para registrar los valores medidos y un procesador para procesar los valores medidos. Los medios para registrar, para determinar las diferencias, para determinar una primera y una segunda función modelo y para determinar al menos un valor del punto de intersección se pueden diseñar en particular como uno o más módulos de software que formen preferentemente el programa informático de acuerdo con el quinto aspecto de la invención.
En una modalidad preferida, el primer anemómetro y el segundo anemómetro están dispuestos en un plano perpendicular al eje del rotor junto con el anemómetro. Preferentemente el primer y segundo anemómetro están dispuestos junto con el anemómetro en una estructura común de la góndola, en particular en un mástil de medición de la góndola. Esto permite, en particular, que los valores medidos generados por el primer y segundo anemómetro y el anemómetro se puedan registrar fácilmente, al menos de manera sustancialmente simultánea. Además, el ángulo de instalación se puede determinar con especial precisión con esta disposición, ya que la turbulencia generada por el rotor tiene, por tanto, el mismo efecto en las mediciones.
En otra modalidad preferida, el primer anemómetro y el segundo anemómetro están dispuestos separados entre sí. Preferentemente el primer anemómetro y el segundo anemómetro están dispuestos desplazados en dirección horizontal. Esto permite que las diferencias entre las velocidades del viento medidas por el primer y segundo anemómetro sean lo suficientemente grandes como para permitir que se establezca una función modelo que refleje la relación entre las direcciones del viento y las diferencias con particular precisión.
El primer anemómetro y el segundo anemómetro pueden estar dispuestos preferentemente en un plano, en particular en un plano perpendicular al eje del rotor. Preferentemente el primer anemómetro y el segundo anemómetro se coloquen a la misma distancia del anemómetro. Alternativamente, el primer anemómetro y el segundo anemómetro pueden estar dispuestos asimétricamente con respecto al eje del rotor y/o al anemómetro. En particular, el segundo anemómetro puede estar situado a una distancia del anemómetro diferente a la del primero.
En particular, el anemómetro puede estar dispuesto asimétricamente con respecto al eje del rotor, de modo que, si los anemómetros están dispuestos simétricamente con respecto al eje del rotor, se producirán diferentes distancias entre los anemómetros y el anemómetro.
En otra modalidad preferida, el primer anemómetro es idéntico en su construcción al segundo anemómetro. Esto asegura que las diferencias determinadas entre la primera y la segunda velocidad del viento son causadas principalmente por la turbulencia generada en el rotor o el efecto de remolino.
Las características y ventajas descritas con respecto al primer aspecto de la invención y su diseño ventajoso también se aplican, al menos cuando sea técnicamente razonable, al segundo, tercero, cuarto, quinto, sexto y séptimo aspecto de la invención y a su diseño ventajoso y viceversa.
A continuación, se explica la invención con más detalle a partir de ejemplos de modalidades no restrictivos que se muestran en las figuras. En ellas se muestra al menos parcialmente esquematizado:
En la figura 1, un ejemplo preferido de un sistema de acuerdo con la invención;
En la figura 2, un ejemplo de modalidad preferida de varias funciones modelo;
En la figura 3, un ejemplo de modalidad preferida de un método de acuerdo con la invención para calibrar un anemómetro;
En la figura 4, un ejemplo de modalidad preferida de un método de acuerdo con la invención para operar una planta de energía eólica; y
En la figura 5, un ejemplo de modalidad preferida de un método de vigilancia de una planta de energía eólica de acuerdo con la invención.
En la figura 1 se muestra un ejemplo de modalidad preferida de un sistema de acuerdo con la invención 1 con un primer anemómetro 2a para medir la primera velocidad del viento, un segundo anemómetro 2b para medir la segunda velocidad del viento, un anemómetro 3 para medir la dirección del viento p y un dispositivo de control 4 que está conectado a los dos anemómetros 2a, 2b y al anemómetro 3.
Los dos anemómetros 2a, 2b y el anemómetro 3 están dispuestos preferentemente en una góndola 11 de una planta de energía eólica 10, en donde la góndola porta un rotor 12 con al menos dos, en particular tres, palas del rotor. Los anemómetros 2a, 2b y el anemómetro 3 se pueden disponer en particular en un lado de sotavento del rotor 12. El viento que fluye hacia el rotor 12 a barlovento de una dirección del viento WR es desviado por el rotor 12 de manera que la dirección del viento p medida por el anemómetro 3 no se corresponde con la dirección del viento de barlovento WR.
Normalmente el anemómetro se alinea involuntariamente en un ángulo de instalación $ con respecto a un eje de rotor X del rotor 12. El ángulo de instalación $ se corresponde en particular con el ángulo entre el eje del rotor X y una orientación definida L del anemómetro 3, al que se refieren las direcciones del viento determinadas por el anemómetro 3. La orientación definida L se distingue particularmente por el hecho de que cuando una veleta 3a del anemómetro 3 está alineada a lo largo de la orientación definida L, el anemómetro da el valor 0° para la dirección del viento medida P.
En el ejemplo mostrado, la veleta 3a está orientada a unos 45° con respecto al eje del rotor X. Sin embargo, debido a la desalineación correspondiente al ángulo de instalación $, el anemómetro 3 da el valor 90°.
El ángulo de instalación $ se puede determinar cuando la dirección del viento p fluye hacia el anemómetro a lo largo del eje del rotor X, porque en este caso el ángulo de instalación $ es igual a la dirección del viento p, es decir, igual al valor determinado por el anemómetro 3. La existencia de este caso se puede identificar en base a las velocidades del viento medidas por los anemómetros 2a, 2b, ya que la diferencia entre la velocidad del viento medida por el primer anemómetro 2a y la velocidad del viento medida por el segundo anemómetro es al menos sustancialmente constante incluso para diferentes velocidades del viento cuando el flujo proviene de una dirección paralela al eje del rotor X.
Preferentemente los dos anemómetros 2a, 2b están dispuestos junto con el anemómetro 3 en un plano E que es perpendicular al eje del rotor X. Además, preferentemente los dos anemómetros 2a, 2b están dispuestos a la misma distancia del anemómetro 3. En particular, los dos anemómetros 2a, 2b se pueden disponer simétricamente con respecto al eje del rotor X. Además, se prefiere disponer los dos anemómetros 2a, 2b lo más separados posible, por ejemplo, a una distancia de al menos 1 m, preferentemente de al menos 2 m, en particular de al menos 3 m, de manera que se pueda asegurar que el viento desviado en el rotor 12 fluya hacia los anemómetros 2a, 2b de manera diferente.
El dispositivo de control 4 tiene preferentemente un medio 4a para registrar una pluralidad de valores medidos por el primer y el segundo anemómetro 2a, 2b y el anemómetro 3, que se generan y se proporcionan durante un período de tiempo predeterminado por los anemómetros 2a, 2b y el anemómetro 3. Preferentemente, el dispositivo de control 4 comprende además un medio 4b para determinar las diferencias entre la primera velocidad del viento y la segunda velocidad del viento al menos sustancialmente durante el mismo momento. Para ello, los anemómetros 2a, 2b están preferentemente sincronizados, es decir, configurados para generar valores medidos esencialmente de forma sincrónica, de modo que el medio 4b para determinar las diferencias en cada momento, en el que los anemómetros 2a, 2b generan un valor medido, pueda determinar la diferencia entre la primera y la segunda velocidad del viento medida. Los valores medidos proporcionados por los anemómetros 2a, 2b y el anemómetro 3 se promedian preferentemente a lo largo del tiempo antes de su procesamiento ulterior en el dispositivo de control 4. Los intervalos de promediación preferidos son, en particular, de al menos 10 seg., preferentemente de al menos 30 seg., en particular de alrededor de 1 minuto.
Alternativa o adicionalmente, el medio 4a para registrar una pluralidad de valores medidos se puede configurar para registrar sincrónicamente un correspondiente valor medido generado más recientemente por el primer y el segundo anemómetro 2a, 2b. Preferentemente, los dos anemómetros 2a, 2b generan los valores medidos a una alta frecuencia, por ejemplo más a menudo que a 5 Hz, preferentemente más a menudo que a 1 Hz.
Preferentemente, el dispositivo de control 4 comprende además un medio 4c para determinar una primera función modelo para una relación entre las direcciones del viento p medidas por el anemómetro y las diferencias determinadas, que corresponden al menos sustancialmente a los mismos momentos, para un primer binomio de velocidad del viento. El dispositivo de control 4 comprende preferentemente un medio 4d para determinar una segunda función modelo para una relación entre las direcciones del viento p medidas por el anemómetro y las diferencias determinadas, que corresponden al menos sustancialmente a los mismos momentos, para un segundo binomio de la velocidad del viento. El medio 4c para determinar una primera función modelo y el medio 4d para determinar una segunda función modelo pueden formar parte preferentemente de un medio superior para determinar las funciones modelo para las relaciones entre las direcciones del viento medidas y las diferencias de velocidad del viento determinadas para los diferentes binomios de velocidad del viento.
Los medios 4c, 4d para determinar una primera y segunda función modelo se establecen preferentemente para encontrar una relación matemática para la dependencia de las diferencias de la velocidad del viento determinada en la dirección del viento medida p en cada uno de los binomios de velocidad del viento. Por ejemplo, los medios 4c, 4b se pueden configurar para realizar un cálculo de compensación, en cuyo contexto la función modelo se basa en particular en un modelo lineal. Por ejemplo, los medios 4c, 4b se pueden configurar para aproximar la dependencia de las diferencias de velocidad del viento en las direcciones del viento medidas p con un ajuste lineal.
Por ejemplo, la relación entre la dirección del viento medida y las diferencias determinadas se puede describir mediante un modelo de regresión lineal Ai = fto¡ P ir j en donde Ai es la diferencia de velocidad del viento, j es la dirección del viento medida y Po¡, Pi ¡ son coeficientes de regresión a determinar. El índice i indica el binomio de velocidad del viento.
Preferentemente, el dispositivo de control 4 tiene también un medio 4e para determinar al menos un valor del punto de intersección de la dirección del viento medido j , en el que se intersectan la primera función modelo y la segunda función modelo, y un sitio de intersección 4f, en donde el sitio de intersección está configurado para determinar al menos un valor de intersección determinado como ángulo de instalación $ del anemómetro 3.
El medio 4e para determinar al menos un valor del punto de intersección se pueden configurar en particular para equiparar las funciones modelo determinadas a fin de determinar el valor del punto de intersección que caracteriza una dirección del viento medida. El valor del punto de intersección viene dado preferentemente por j = (Poj - Po¡) / (Pii - Pij), en donde el índice i denota el primer binomio de velocidad del viento i y el índice j denota el segundo binomio de velocidad del viento j.
La dirección del viento j caracterizada por el valor del punto de intersección determinado corresponde a una dirección del viento en la que el viento desviado por el rotor 12 fluye esencialmente paralelo al eje del rotor X. Esto se debe a que, independientemente de la fuerza del viento que actúa sobre el rotor, en este caso la diferencia entre la fuerza del viento medida por el primer anemómetro 2a y la fuerza del viento medida por el segundo anemómetro 2b es constante. El punto de intersección de las funciones modelo para dos diferentes binomios de velocidad del viento indica, por lo tanto, una dirección del viento que corresponde a un ángulo de instalación $ del anemómetro 3.
En la figura 2 se muestra un ejemplo de modalidad preferida de varias funciones modelo A¡ con i = 6, 7, 8, 9 de una relación entre las direcciones del viento j medidas por un anemómetro y las diferencias determinadas entre las velocidades del viento WS1 medidas por un primer anemómetro y las velocidades del viento WS2 medidas por un segundo anemómetro, en donde los valores medidos para las direcciones del viento j y las velocidades del viento WS1, WS2 se registran preferentemente durante un período de tiempo definido, en particular predeterminado, en una góndola de una planta de energía eólica en el lado de sotavento de un rotor de la planta de energía eólica. Los valores medidos se pueden registrar aproximadamente como una tupla, en particular como una tupla 3, de modo que en cada caso se asignan una dirección del viento j medida al menos sustancialmente al mismo tiempo, una primera velocidad del viento medida WS1 y una segunda velocidad del viento medida WS2.
Los valores medidos para las velocidades del viento WS1, WS2, en particular un valor medio de la primera y la segunda velocidad del viento WS1, WS2 de una tupla, se asignan preferentemente a diferentes binomios de velocidad del viento i, y cada una de las funciones modelo A¡ se determinan en base a todos los valores medidos asignados a un binomio de velocidad del viento i. Por ejemplo, todos los valores medidos registrados en momentos en que la velocidad media del viento medida estaba entre 5 m/seg. y 6 m/seg. se asignan a un binomio de velocidad del viento i = 6, mientras que todos los valores medidos registrados en momentos en que la velocidad media del viento medida estaba entre 6 m/seg. y 7 m/seg. se asignan a un binomio de velocidad del viento i = 7.
Las funciones modelo A¡ se basan preferentemente en un modelo de regresión lineal A¡ = Po¡ P ir j, de modo que las relaciones entre las direcciones de los vientos medidos j y las diferencias determinadas, que corresponden esencialmente a los mismos momentos, están determinadas por dos coeficientes de regresión Po¡, Pi¡. Los coeficientes de regresión Po¡, Pi¡ se pueden determinar, en particular, mediante un cálculo de compensación, por ejemplo, un ajuste de los valores medidos.
Suponiendo que para una dirección del viento j , en la que el viento fluye a sotavento de un rotor a lo largo del eje del rotor (ver la figura i), la diferencia entre las velocidades del viento W Si, WS2 medidas por el primer y el segundo anemómetro es esencialmente la misma para los distintos binomios de velocidad del viento i , el ángulo en el que el anemómetro está instalado en la góndola con respecto al eje del rotor se puede determinar a partir del valor del punto de intersección SP de dos funciones modelo A¡.
En la figura 2 los valores del punto de intersección SP de dos funciones modelo Ai están indicados por líneas verticales. Para un número n de funciones modelo A¡ o de binomios de velocidad del viento i resulta un número c de valores del punto de intersección SP: c = n-(n - i) / 2. Preferentemente un valor medio, especialmente la mediana, de todos los valores del punto de intersección SP se determina como el ángulo de instalación del anemómetro. Además, también se puede determinar el valor del punto de intercepción SP máximo, el valor del punto de intersección SP mínimo y una desviación estándar del valor medio.
En la figura 3 se muestra un ejemplo de modalidad de un método ioo para calibrar un anemómetro de una planta de energía eólica, en donde el anemómetro se dispone a sotavento de un rotor de la planta de energía eólica junto con dos anemómetros.
En la etapa S i , una primera velocidad del viento W Si se mide con un primer anemómetro, una segunda velocidad del viento WS2 se mide con un segundo anemómetro y una dirección del viento j se mide con el anemómetro. Preferentemente, una pluralidad de valores medidos del primer y el segundo anemómetro, así como del anemómetro se registran durante un período de tiempo predeterminado. Los valores medidos se introducen preferentemente como valores medios en varias tupias, en particular 3 tupias, para una primera velocidad del viento WS1, una segunda velocidad del viento WS2 y una dirección del viento p, en donde preferentemente se registran los valores medios para las velocidades del viento WS1, WS2 y la dirección del viento p dentro de un intervalo de promediación sustancialmente igual. El intervalo de promediación preferido para el promedio de los valores medidos que entran en una tupla es de al menos 10 seg., preferentemente de al menos 30 seg., en particular de al menos 60 seg.
En otra etapa S2, las diferencias entre la primera velocidad del viento WS1 y la segunda velocidad del viento WS2 se determinan al menos sustancialmente en los mismos tiempos. En particular, para cada tupla de valores medidos se determina una diferencia entre las dos velocidades del viento, preferentemente promediadas, WS1, WS2.
En otra etapa S3, se determina una primera función modelo Ai para un primer binomio de velocidad del viento i para una relación entre las direcciones del viento medidas p y las diferencias determinadas que corresponden al menos sustancialmente a los mismos momentos. Para un segundo binomio de velocidad del viento j, se determina una segunda función modelo Aj para una relación entre las direcciones del viento medidas p y las diferencias determinadas que corresponden al menos sustancialmente a los mismos momentos.
Cada una de las funciones modelo Ai, Aj se determina preferentemente en base a los valores medidos asignados al primer binomio de velocidad del viento i o al segundo binomio de velocidad del viento j utilizando las velocidades del viento WS1, WS2, en particular un valor medio de las velocidades del viento WS1, WS2. La asignación se puede realizar durante las etapas S2 o S3.
Las funciones modelo Ai, Aj se determinan preferentemente en base a un cálculo de compensación, en particular un análisis de regresión. Los coeficientes de regresión de las funciones modelo se determinan preferentemente, por ejemplo, utilizando el método de los mínimos cuadrados.
En otra etapa S4, se determina al menos un valor del punto de intersección SP de la dirección del viento medida p, en el que se intersectan la primera función modelo Ai y la segunda función modelo Aj. Para ello, preferentemente las dos funciones modelo Ai, Aj se equiparan y se resuelven de acuerdo con la dirección del viento p. En particular, mediante los coeficientes de regresión determinados en la etapa S3 anterior, se puede calcular un valor para la dirección del viento p que se corresponde con el valor de intersección SP.
Alternativamente, se puede determinar un valor para la dirección del viento medida en la etapa S4, en el que la primera función modelo Ai asume un valor de diferencia especificado, en particular esencialmente cero. Para ello, preferentemente la función modelo Ai se establece igual al valor de la diferencia especificada y se resuelve de acuerdo con la dirección del viento p.
Esto puede ser particularmente ventajoso si los dos anemómetros están dispuestos a sotavento detrás del rotor de la planta de energía eólica, de tal manera que cuando un flujo se aproxima a los dos anemómetros desde una dirección paralela al eje del rotor, ambos anemómetros miden la misma velocidad del viento o se conoce la desviación de los correspondientes valores medidos.
Dado que en este caso la determinación de la segunda función modelo Aj no es absolutamente necesaria, se puede omitir la determinación de la segunda función modelo Aj para el segundo binomio de velocidad del viento j en la etapa S3.
En otra etapa S5, el valor del punto de intersección SP determinado o el valor determinado se determina como ángulo de instalación $ del anemómetro, en particular en relación con un eje del rotor de la planta de energía eólica. El anemómetro se puede ajustar en base al ángulo de instalación $ determinado y la góndola de la planta de energía eólica se puede alinear usando las direcciones del viento p medidas por el anemómetro ajustado.
La figura 4 muestra un ejemplo de modalidad preferida de un método 300 de acuerdo con la invención para operar una planta de energía eólica. De acuerdo con la invención, el método 100 se utiliza para calibrar un anemómetro, como se muestra en relación con la figura 3.
El ángulo de instalación $ determinado en este caso se puede utilizar en una etapa S6 para ajustar el anemómetro. Por ejemplo, un técnico de mantenimiento puede realinear el anemómetro en la góndola de la planta de energía eólica, en particular girándolo en el ángulo de instalación $ determinado. Alternativamente, el ángulo de instalación determinado se puede tener en cuenta en un ajuste electrónico durante la alineación de la góndola.
En otra etapa S7, la góndola se alinea en base a las direcciones del viento medidas por el anemómetro ajustado.
En la figura 5 se muestra un ejemplo de modalidad preferida de un método 200 para la vigilancia de una planta de energía eólica de acuerdo con la invención, en el que se determina cíclicamente un ángulo de instalación $, en particular durante un período de funcionamiento de una planta de energía eólica de 15 meses.
El valor del punto de intersección determinado como ángulo de instalación $ se calcula repetidamente de acuerdo con el método para calibrar un anemómetro descrito anteriormente en relación con la figura 3. En este ejemplo, el período de tiempo predeterminado en el que se registraron cada uno de los valores medidos para una primera velocidad del viento de un primer anemómetro, los valores medidos para una segunda velocidad del viento de un segundo anemómetro y los valores medidos para una dirección del viento de un anemómetro es de un mes.
El anemómetro se ajustó en base a los ángulos de instalación $ para los meses de septiembre de 2016 y octubre de 2016. Al mismo tiempo, una llamada compensación, es decir, una corrección constante de la alineación, se cambió para la alineación de la góndola de la planta de energía eólica, lo que provocó que los ángulos de instalación de la salida $ se desviaran más fuertemente de cero durante los meses noviembre de 2016 a marzo de 2017. Durante los meses de abril de 2017 a noviembre de 2017, el desplazamiento se reajustó a un valor que permite una alineación óptima de la góndola con respecto a una dirección del viento que fluye hacia un rotor de la planta de energía eólica. Los ángulos de instalación $ resultantes están en el rango entre -1° y 1°, lo que indica un anemómetro ajustado con precisión.
La calidad de la calibración se puede determinar en base a los cambios relativos entre sí de los ángulos de instalación $ determinados cíclicamente. Si los ángulos de instalación determinados se desvían entre sí en una dirección durante un período de tiempo más largo, es decir, si el ángulo de instalación $ determinado aumenta o disminuye cada vez más, la calidad de la calibración disminuye. Esto puede ser un indicio de un defecto, por ejemplo, en un cojinete desgastado de uno de los anemómetros o un mecanismo de alineación defectuoso de la góndola.
Lista de referencia de los dibujos:
I Sistema
2a, 2b primer, segundo anemómetro
3 Anemómetro
3a Veleta
4 Dispositivo de control
4a Medio de medición
4b Medio para determinar las diferencias
4c Medio para determinar una primera función modelo
4d Medio para determinar una segunda función modelo
4e Medio para determinar un valor de intersección
4f Sitio de intersección
10 Planta de energía eólica
I I Góndola
12 Rotor
100 Método para calibrar un anemómetro
200 Método de vigilancia de una planta de energía eólica
300 Método para operar una planta de energía eólica
S1 - S7 Etapas del método
X Eje del rotor
L Alineación definida
E Plano
Ai, Aj primero, segundo modelo de función
|j dirección del viento medida
WR dirección del viento de barlovento
WS1, WS2 primera, segunda velocidad del viento
SP Valor del punto de intersección
O Ángulo de instalación

Claims (14)

REIVINDICACIONES
1. Un método (100) para calibrar un anemómetro (3) de una planta de energía eólica (10), que se dispone a sotavento de un rotor (12) de la planta de energía eólica (10) junto con dos anemómetros (2a, 2b), que comprende las siguientes etapas:
medir (S1) una primera velocidad del viento (WS1) por medio de un primer anemómetro (2a), una segunda velocidad del viento (WS2) por medio de un segundo anemómetro (2b) y una dirección del viento (|j) por el anemómetro (3), en donde se registran una pluralidad de valores medidos durante un período de tiempo determinado;
determinar (S2) las diferencias entre la primera velocidad del viento (WS1) y la segunda velocidad del viento (WS2) en al menos en los mismos momentos, respectivamente;
determinar (S3) una función modelo (Ai, Aj) para una relación entre las direcciones del viento medidas ( j) y las diferencias determinadas que corresponden al menos sustancialmente a los mismos momentos, en donde al menos una primera función modelo (Ai) se determina para un primer binomio de velocidad del viento (i) y una segunda función modelo (j) se determina para un segundo binomio de velocidad del viento (Aj); determinar (S4) al menos un valor del punto de intersección (SP) de la dirección del viento medida ( j) en el que se intersectan la primera función modelo (Ai) y la segunda función modelo (Aj);
entregar (S5) el valor del punto de intersección (SP) como ángulo de instalación ($) del anemómetro (3).
2. Un método (100) para calibrar un anemómetro (3) de una planta de energía eólica (10), que se dispone a sotavento de un rotor (2) de la planta de energía eólica (10) junto con dos anemómetros (2a, 2b), que comprende las siguientes etapas:
medir (S1) una primera velocidad del viento (WS1) por medio de un primer anemómetro (2a), una segunda velocidad del viento (WS2) por medio de un segundo anemómetro (2b) y una dirección del viento ( j) por el anemómetro (3), en donde se registran una pluralidad de valores medidos durante un período de tiempo determinado;
determinar (S2) las diferencias entre la primera velocidad del viento (WS1) y la segunda velocidad del viento (WS2) en al menos en los mismos momentos, respectivamente;
determinar (S3) una función modelo (Ai) para una relación entre las direcciones del viento medidas ( j) y las diferencias determinadas, que corresponden a momentos al menos sustancialmente iguales, para un binomio de velocidad del viento (i);
determinar (S4) un valor de la dirección del viento medido ( j) en el que la función modelo (Ai) asume un valor de diferencia predeterminado, en particular al menos sustancialmente cero; y
entregar (S5) el valor determinado como ángulo de instalación ($) del anemómetro.
3. Un método (100) de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en donde el modelo en el que se basa la función modelo (Ai, Aj) es lineal.
4. Un método (100) de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en donde la función modelo (Ai, Aj) se determina en base a un cálculo de compensación, en particular de un análisis de regresión.
5. Un método (100) de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en donde se determinan más de dos funciones modelo (Ai, Aj) y el ángulo de instalación ($) del anemómetro (3) se obtiene como el valor medio de una pluralidad de valores de puntos de intersección (SP) determinados de la dirección del viento medida (j), en el que, en cada caso, se determinan dos funciones modelo (Ai, Aj) para diferentes binomios de velocidad del viento (i, j).
6. Un método (100) de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en donde para medir la primera velocidad del viento (WS1) se corrige la pluralidad de valores medidos generados por el primer anemómetro (2a) con una primera función de corrección y/o para medir la segunda velocidad del viento (WS2) se corrige la pluralidad de valores medidos generados por el segundo anemómetro (2b) con una segunda función de corrección.
7. Un método (200) para la vigilancia de una planta de energía eólica (10) con un anemómetro (3) que se dispone a sotavento de un rotor (12) de la planta de energía eólica (10) junto con dos anemómetros (2a, 2b), que comprende las etapas:
aplicar cíclicamente el método (100) de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores;
determinar una calidad de calibración en base a un período de tiempo del ángulo de instalación determinado cíclicamente ($).
8. Un método para operar una planta de energía eólica (10) con una góndola (5) dispuesta en una torre, un rotor (12) y un anemómetro (3) dispuesto a sotavento del rotor (12) junto con dos anemómetros (2a, 2b), que comprende las siguientes etapas:
determinar un ángulo de instalación ($) mediante un método (100) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6;
ajustar (S6) el anemómetro (3) en base al ángulo de instalación determinado ($); y
alinear (S7) la góndola (5) con base en las direcciones del viento (|j) medidas por el anemómetro ajustado (3).
9. Un programa informático que comprende instrucciones que, al ser ejecutadas por un ordenador, hacen que este realice las etapas de un método (100, 200) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8.
10. Un medio legible por ordenador en el que se almacena un programa informático de acuerdo con la reivindicación 9.
11. Un sistema (1) para calibrar un anemómetro de una planta de energía eólica (10) que comprende un anemómetro (3) para medir la dirección del viento (j) , un primer anemómetro (2a) para medir una primera velocidad del viento (WS1), un segundo anemómetro (2b) para medir una segunda velocidad del viento (WS2) y un dispositivo de control (4), en donde el anemómetro (3), el primer anemómetro (2a) y el segundo anemómetro (2b) están dispuestos a sotavento de un rotor (12) de la planta de energía eólica (10) y constituyen el dispositivo de control (4):
medio (4a) para registrar una pluralidad de valores medidos del primer y el segundo anemómetro (2a, 2b) y del anemómetro (3) durante un período de tiempo predeterminado;
medio (4b) para determinar las diferencias entre la primera velocidad del viento (WS1) y la segunda velocidad del viento (WS2) en momentos al menos sustancialmente iguales;
medio (4c) para determinar una primera función modelo (Ai) para una relación entre las direcciones del viento ( j) medidas por el anemómetro (3) y las diferencias determinadas, que corresponden al menos sustancialmente a los mismos momentos, para un primer binomio de velocidad del viento (i);
medio (4d) para determinar una segunda función modelo (Aj) para una relación entre las direcciones del viento ( j) medidas por el anemómetro (3) y las diferencias determinadas correspondientes a momentos al menos sustancialmente iguales para un segundo binomio de velocidad del viento (j);
medio (4e) para determinar al menos un valor de intersección (SP) de la dirección del viento medida ( j) en la que se intersectan la primera función modelo (Ai) y la segunda función modelo (Aj); y
un sitio de intersección (4f), que está configurada para determinar el valor del punto de intersección (SP) determinado como ángulo de instalación ($) del anemómetro (3).
12. El sistema (1) de acuerdo con la reivindicación 11, en donde el primer anemómetro (2a) y el segundo anemómetro (2b) están dispuestos en un plano (E) perpendicular al eje del rotor (X) del rotor (12) junto con el anemómetro (3).
13. El sistema (1) de acuerdo con la reivindicación 11 o 12, en donde el primer anemómetro (2a) y el segundo anemómetro (2b) están dispuestos separados entre sí y en donde el primer anemómetro (2a) y el segundo anemómetro (2b) están dispuestos desplazados en dirección horizontal, preferentemente en un plano (E), más preferentemente a la misma distancia con respecto al anemómetro (3).
14. El sistema (1) de acuerdo con una de las reivindicaciones 11 a 13, en donde el primer anemómetro (2a) es idéntico, desde el punto de vista constructivo, al segundo anemómetro (2b).
ES19157532T 2018-02-19 2019-02-15 Método y sistema para calibrar un anemómetro Active ES2820315T3 (es)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102018001270.1A DE102018001270A1 (de) 2018-02-19 2018-02-19 Verfahren und System zur Kalibrierung eines Anemotropometers

Publications (1)

Publication Number Publication Date
ES2820315T3 true ES2820315T3 (es) 2021-04-20

Family

ID=65443787

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ES19157532T Active ES2820315T3 (es) 2018-02-19 2019-02-15 Método y sistema para calibrar un anemómetro

Country Status (5)

Country Link
US (1) US10927820B2 (es)
EP (1) EP3527818B1 (es)
DE (1) DE102018001270A1 (es)
DK (1) DK3527818T3 (es)
ES (1) ES2820315T3 (es)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3719306A1 (en) * 2019-04-01 2020-10-07 Siemens Gamesa Renewable Energy A/S Wind turbine with tower deflection detection
CN110894820B (zh) * 2019-12-09 2020-09-29 三一重能有限公司 风力发电机组偏航控制系统及方法
CN111024986B (zh) * 2019-12-19 2022-03-11 北京源清慧虹信息科技有限公司 超声波风速风向仪数据校准方法、装置及设备、存储介质
CN111878312B (zh) * 2020-08-31 2024-01-09 龙源(北京)风电工程技术有限公司 解决风电机组背风发电故障的系统及方法
CN111878325B (zh) * 2020-08-31 2024-01-09 龙源(北京)风电工程技术有限公司 背风发电状态识别及故障预警系统及方法
CN112577702B (zh) * 2020-12-09 2022-10-18 中国建筑第八工程局有限公司 在建工地风环境模拟预测方法
CN113494429B (zh) * 2021-06-24 2022-11-01 明阳智慧能源集团股份公司 一种风机叶片气动不平衡监测方法
CN113653609B (zh) * 2021-09-17 2022-04-19 中节能风力发电股份有限公司 风电机组风向标故障识别方法、系统、设备和存储介质

Family Cites Families (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19934415B4 (de) 1999-07-22 2005-03-17 Frey, Dieter, Dr.-Ing. Verfahren zur Windnachführung bei Windenergieanlagen
JP4304023B2 (ja) * 2003-08-07 2009-07-29 富士重工業株式会社 水平軸風車及び水平軸風車の制御方法
JP4434661B2 (ja) * 2003-08-11 2010-03-17 富士重工業株式会社 水平軸風車及び吹上角計測方法
JP4589633B2 (ja) * 2004-01-29 2010-12-01 富士重工業株式会社 水平軸風車及び水平軸風車の制御方法
US7363808B2 (en) 2005-12-05 2008-04-29 General Electric Company Method, system and computer program product for nacelle wind speed correction
JP5022102B2 (ja) 2007-05-25 2012-09-12 三菱重工業株式会社 風力発電装置、風力発電システムおよび風力発電装置の発電制御方法
EP2166223B1 (en) * 2008-09-17 2011-11-16 Siemens Aktiengesellschaft Method for aligning a component into a wind direction and sensor for determining misalignment of the component relative to a wind direction
DK2182205T3 (en) * 2008-10-28 2016-06-06 Siemens Ag Wind turbine device and method for adjusting a wind turbine according to the wind direction
WO2012089214A2 (en) * 2010-12-29 2012-07-05 Vestas Wind Systems A/S Sensor alignment using directional compass
US20120263591A1 (en) * 2011-04-17 2012-10-18 Yat Wai Edwin Kwong Systems and methods for enhancing performance of windmills
TW201402940A (zh) 2012-02-08 2014-01-16 Romo Wind Ag 用於調整風力機之橫擺的裝置
KR101383792B1 (ko) 2013-01-02 2014-04-10 한국에너지기술연구원 라이다 측정을 이용한 나셀 풍속계 보정 방법
GB2515578A (en) * 2013-06-30 2014-12-31 Wind Farm Analytics Ltd Wind Turbine Nacelle Based Doppler Velocimetry Method and Apparatus
US10393093B2 (en) 2013-11-21 2019-08-27 General Electric Company System and method for assessing the performance impact of wind turbine upgrades
DK178403B1 (en) 2014-07-17 2016-02-08 Tsp Wind Technologies Shanghai Co Ltd Wind turbine generator yaw correction system and Method for operating WTG yaw correction system
CN104481804B (zh) * 2014-12-05 2017-02-22 北京金风科创风电设备有限公司 风力发电机组对风矫正控制方法、装置和系统
US20180003153A1 (en) * 2015-01-28 2018-01-04 Kk Wind Solutions A/S Calibrating a wind vane of a wind turbine
DE102016100647A1 (de) 2016-01-15 2017-08-03 Gerhard Lenschow Verfahren zum Betreiben einer Windenergieanlage und Windenergieanlage
EP3225838A1 (en) * 2016-03-30 2017-10-04 Siemens Aktiengesellschaft Method and arrangement for performing a wind direction measurement
EP3225837B1 (en) 2016-03-30 2022-10-19 Siemens Gamesa Renewable Energy A/S Method and arrangement for continuous calibration of a wind direction measurement
US11168662B2 (en) 2016-04-13 2021-11-09 Vestas Wind Systems A/S Control method for a wind turbine
DE102016121961A1 (de) 2016-11-15 2018-05-17 Wobben Properties Gmbh Verfahren zur Steuerung einer Windenergieanlage und zugehörige Windenergieanlage
CN107577647A (zh) 2017-08-31 2018-01-12 上海绿孚科技有限公司 一种风速采集装置及其机舱传递函数的标定方法
DE102018001269A1 (de) * 2018-02-19 2019-08-22 Senvion Gmbh Verfahren und System zum Ermitteln einer Ausrichtungskorrekturfunktion

Also Published As

Publication number Publication date
US10927820B2 (en) 2021-02-23
DE102018001270A1 (de) 2019-08-22
US20190360468A1 (en) 2019-11-28
EP3527818A1 (de) 2019-08-21
EP3527818B1 (de) 2020-08-05
DK3527818T3 (da) 2020-09-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
ES2820315T3 (es) Método y sistema para calibrar un anemómetro
ES2393046T3 (es) Disposición y método para controlar la guiñada de una turbina eólica
ES2355804T3 (es) Turbina eólica de eje horizontal y método para controlar la turbina eólica de eje horizontal.
ES2296143T3 (es) Procedimiento y aparato para determinar la velocidad y la direccion del viento experimentadas por una banda eolica.
ES2431829T3 (es) Sistema sensor eólico que utiliza señales de aspas
ES2822571T3 (es) Sensor de error de guiñada, turbina eólica y ajuste de ángulo de guiñada
US8410625B2 (en) Method for wind turbine yaw control
ES2929780T3 (es) Método y disposición para calibración continua de una medición de dirección del viento
US8901763B2 (en) Apparatus and method for reducing yaw error in wind turbines
US11560874B2 (en) Method for determining a yaw position offset of a wind turbine
KR20180095633A (ko) 풍력 발전 설비의 방위각을 결정하기 위한 방법
ES2600861B1 (es) Sistema de control para detectar y evitar situaciones de desalineamiento en aerogeneradores
US20190323483A1 (en) Device and Method for Calibrating a Wind Vane of a Wind Turbine
CN101676555A (zh) 将元件对准风向的方法和确定元件与风向未对准的传感器
ES2658364T3 (es) Procedimiento de control del ángulo de paso de al menos una pala de turbina eólica
DK2860392T3 (en) Method for adjusting the angle of rotation of a wind turbine in relation to a given wind direction
BR102014028790B1 (pt) Dispositivo para o registro de deformações de uma lâmina de rotor de uma turbina eólica e lâmina de rotor de uma turbina eólica com um dispositivo para registrar deformações
ES2408246B1 (es) Método de operación de un aerogenerador
US20220074390A1 (en) A method and a system for determing the wind speed or the wind direction experienced by a wind turbine
CN114207278B (zh) 叶片传感器配置
ES2703974B2 (es) Dispositivo para la correccion instantanea de las medidas del flujo de viento en aerogeneradores
BR102018010244A2 (pt) configuração construtiva em dispositivo de medição das caracteristicas do vento
Pedersen 5.5 Spinner anemometry as an alternative to nacelle anemometry
FI118744B (fi) Tuulivoimalan tuulen mittausmenetelmä