[发明专利]用于自动功率估计调整的系统

说明书

用于自动功率估计调整的系统。本发明描述了一种用于变速风力涡轮机（2）的自动调整系统（1），该自动调整系统（1）包括功率矢量发生器（10），用于生成风力涡轮机输出功率的功率矢量（P_vec）；映射单元（11），用于基于风力涡轮机（2）的功率矢量（P_vec）和操作轨迹（130、131）来建立风力涡轮机输出功率与旋转速度和俯仰角之间的关系（β_vec、ω_vec）；风速估计器（13），用于估计风速（v_est）；可用功率计算器（14），用于基于估计风速（v_est）和建立的关系（β_vec、ω_vec）来计算风力涡轮机（2）的可用功率（P_est）。

技术领域

本发明描述了一种用于变速风力涡轮机的自动调整系统、执行变速风力涡轮机的可用功率估计的自动调整的方法；计算机程序产品；以及风力涡轮机。

背景技术

风场的风力涡轮机可以在降低功率设定点下操作以确保正在由风力涡轮机输送至电网的功率与在电网中正在消耗的功率之间的令人满意的平衡。降低的功率设定点避免了其中风力涡轮机将共同地生成比在电网或电力网中所消耗的更多的功率的情形，其将导致生成功率的不期望的频率增加。可在电力网法规中规定此类降低的功率设定点。然而，风力涡轮机收益一般地基于可以由风力涡轮机输送给电力网的功率，即该风力涡轮机的“可用功率”，即风力涡轮机收益可能不一定基于实际上由风力涡轮机输送给电力网的功率。可用功率是在当时条件下可以由风力涡轮机生成的功率。其中最重要的是当前风速，因为这控制风力涡轮机转子的旋转速度。

通常，风场或者甚至风力涡轮机装配有诸如风速计之类的一个或多个风速测量设备。测量的风速被用作根据其估计可用功率的基础。通常，这通过查阅先前在用于该风力涡轮机类型的校准程序中生成的功率曲线表来完成。然而，可用功率的估计可能相当不精确，因为难以以任何程度的准确度来测量转子平面上的风速。阵风和湍流（特别是在在另一风力涡轮机下游的风力涡轮机的情况下）导致质量差的风速测量结果。此外，即使风速计直接位于风力涡轮机上，例如在其吊舱（nacelle）上，也可能不能提供用于该涡轮机处的风速的确切测量。例如，如果风速计位于转子平面的下风向，则其测量的风速将不同于转子平面中的风速，但是其为整个转子平面上的在风中的可用功率量方面相关的风速。

在另一方法中，作为使用诸如风速计之类的设备来测量风速并使用该风速来确定可用功率的替代，可以使用由风力涡轮机生成的功率来推导出实际风速。由此，可以估计可用功率。然而，此类调整程序是复杂的，并且要花费一些时间执行。此外，由于该方法要求手动干预且因为必须考虑许多因素，所以误差累积起来是相对容易的，导致风力涡轮机的次最佳控制。

另一问题可能在调整风力涡轮机的控制以降低噪声水平、尤其是由转子叶片引起的空气动力噪声时出现。如果基于不正确的估计风速值而降低旋转速度，则结果可能是风力涡轮机在低效率水平下操作。

发明内容

因此本发明的目的是提供一种可靠地估计可用功率的改善方式，其避免的上述问题。

由权利要求1的自动调整系统；由执行功率估计值的自动调整的权利要求7的方法；由权利要求14的计算机程序产品；以及由权利要求15的风力涡轮机来实现此目的。

根据本发明，用于变速风力涡轮机的自动调整系统包括

功率矢量发生器，用于生成风力涡轮机输出功率的功率矢量；

映射单元，用于基于风力涡轮机的功率矢量和操作轨迹来建立风力涡轮机输出功率与旋转速度和俯仰角之间的关系；

风速估计器，用于估计风速；以及

可用功率计算器，用于基于估计风速和建立的关系来计算风力涡轮机的可用功率。