[发明专利]运行风力发电站的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种运行风力发电站（wind power plant）的方法。具体来说，本发明涉及一种用于运行风力发电站的方法，其中，关于执行延伸至未来时间的时间帧的风力数据的风力预测来执行发电站的运行。本发明还涉及一种利用感测与风力发电站中的各个部件上的负载有关的运行数据的传感器组运行风力发电站的方法。该运行数据可以用于提供风力发电站的运行状态的估计，具体来说，风力发电站的部件是否存在故障状况。

背景技术

风力发电站中产生电能的成本由发电站的初期投资和维护成本产生。风力发电站中所包括的部件受到由发电站运行期间的各种负载所产生的磨损。这尤其牵涉到经受到诸如变速箱和传输元件等振荡负载或波动的部件。波动或振荡负载倾向于导致部件的疲劳。为了确保风力发电站的初期投资以尽可能低的成本发电，发电站必须有维护计划表（schedule），以便可以保护风力发电站的运行。目前的风电场维护实践包括计划内的维护和计划外的维护。

为了提高准确计划维护的可能性，已经提出了涡轮机状况监控系统。在安装了涡轮机状态监控系统的情况下，可以进行部件故障的早期检测。EP1930855中描述了用于监控变速箱部件的系统的示例。

EP1930855公开了一种变速箱寿命估计系统，其基于通过传感器测量的运行负载数据来估计变速箱的剩余寿命。计算部件上的单个负载。依据单个负载，可获得作为实时估计的剩余寿命的评估。可以使用与所计算的剩余寿命有关的信息来设定维护计划表。即使EP1930855中所描述的方法提高了决定适当维护间隔的能力，但仍期望获得进一步的提高，以便进一步减小部件发生故障的风险并减小需要计划外维护的风险。

当检测到部件故障且必须采取维修或更换操作时，通常发生计划外的维护。计划外维护的成本是涡轮机运行和维护成本中最大的部分之一。

发明内容

本发明的目的是减小计划外维护的需要。通过根据权利要求1的用于运行风力发电站的方法来实现该目的。根据本发明，运行风力发电站的方法包括以下步骤：以当前参数计划表运行风力发电站，执行延伸至未来时间的时间帧的风力数据的风力预测，确定未来时间时的风力发电站部件的期望疲劳负载水平，以及在所述风力发电站的运行期间产生更新的参数计划表，以便如果在所述时间帧期间受到预测的风力状况，则提供所述未来时间时的期望疲劳负载水平。通常，时间帧ΔT从当前时间t0延伸至未来时间T。

参数计划表包括作为风速v的函数的、实施风力发电站的期望运行特性的数值。初始的参数计划表的数值由风力发电站的设计者来选择，并且取决于所控制的实际风力发电站的细节。参数计划表可以包括作为风速的函数的期望转矩、转子转速和螺距角（pitch angle）的一系列数值。通常，参数计划表用于优化风力运行或者产生或者电能的成本。因此，参数计划表可以表示如在European Wind energy conference,1-5March 1999,Nice,France,pp 873–876中所公开的文献“Reducing cost ofenergy by a self tuning controller”中所描述的控制方案。或者，参数计划表可以用将风速映射至期望输出功率的功率曲线来表示。期望输出功率用于确定发动机的转子转速和转矩。

可以在启动风力发电站时设定初始参数计划表。在运行期间，将会更新初始的功率曲线。基于当前参数计划表，在任意给定时间运行风力发电站。根据本发明，在风力发电站的运行期间产生更新的参数计划表，以替换当前参数计划表。

通过产生更新的参数计划表，操作员可以影响所述未来时间时的疲劳负载水平，使其适合于预测的风力状况，并导致可以获得未来时间时的期望疲劳负载水平。

在EP1930855中描述了根据本文所述的实施例，控制系统可以配置为通过控制涡轮机叶片的螺距角来移动功率曲线中的运行点，以基于处理器的输出减轻负载不平衡。功率曲线中修改的运行点使得发电机可以在考虑变速箱部件的健康状态的情况下在额定功率以下运行，以便基于变速箱部件的寿命优化发电机的工作。