[发明专利]改进的电热加热

说明书

本发明涉及一种用于加热包括多个加热区域的风力涡轮机叶片的方法和控制器。基于环境条件确定结冰因子，并且基于确定的结冰因子来确定一个或多个加热区域，其中，每个加热区域包括一个或多个电热加热元件。对应于所确定的加热区域的一个或多个电热加热元件被启动以生成热量。

技术领域

本发明涉及电热加热(ETH)，并且特别涉及用于风力涡轮机叶片的ETH的改进控制。

背景技术

风力涡轮机从风能生成电力，并且可以位于陆地或离岸。位于寒冷气候中的风力涡轮机可能遭受结冰事件(其中，由于冷表面上的冷水可能会在风力涡轮机叶片的表面上形成冰)的影响。叶片表面冰积聚会导致不期望的后果。例如，由于冰积聚导致风力涡轮机叶片的曲线变化可能降低风力涡轮机的旋转速度。因此，风力涡轮机可能以低于最优速度和高效操作，这降低了风力涡轮机的性能。而且，风力涡轮机叶片上积聚冰的附加重量可能导致叶片的疲劳和应力故障。

因此，需要能够防止或减小在风力涡轮机的叶片上结冰的影响，以防止损坏叶片以及也提高风力涡轮机的性能。

已经描述了各种系统和方法以对风力涡轮机进行除冰(例如去除积冰)或者对风力涡轮机提供防冰(例如防止积冰)。

例如，通过在叶片内部提供热空气以增加叶片的表面温度，热空气除冰系统提供对风力涡轮机叶片的去冰的能力以一旦冰积聚则有效除冰。

也已知的是，将加热垫附接到风力涡轮机叶片，当所述加热垫被供应电力时生成热量以增加叶片表面的表面温度。这样的加热垫可以用于风力涡轮机叶片的防冰或除冰中的任一者或两者。

就电热加热系统而言，控制电热加热以向叶片结构提供足够热量以防止或减少风力涡轮机叶片上的结冰是困难和有问题的。

本发明试图至少部分地解决上述的问题和缺点，并寻求提供一种用于风力涡轮机叶片的电热加热的改进的控制系统，该系统在不同的环境条件下以一种有效的方式充分地且有效地加热叶片表面。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种加热包括多个加热区域的风力涡轮机叶片的方法，所述方法包括以下步骤：基于环境条件确定结冰因子；基于所确定的结冰因子来确定要启动的一个或多个加热区域，其中，每个加热区域包括一个或多个电热加热元件；以及启动对应于所确定的加热区域的一个或多个电热加热元件以生成热量。

因此，本发明有利地提供了一种高效且有效的电热加热系统，其可以将加热引导至风力涡轮机叶片的各区域。

可以基于以下中的一个或多个确定结冰因子：周围空气温度、空气的液态水含量、风速、功率曲线的降级率、叶片模态频率的变化、叶片质量的变化、叶片偏转的变化或叶片表面传感器等中。

可以连续确定结冰因子，或者可以以预定间隔确定结冰因子。

该方法可以进一步包括监测一个或多个环境条件和/或操作参数；将所述一个或多个环境条件和/或操作参数与阈值标准进行比较；如果满足阈值标准，则触发结冰因子的确定。

该方法可以进一步包括基于测量的风力条件否决结冰因子的确定的触发。

确定一个或多个加热区域可以进一步包括基于结冰因子认识到提供更大空气动力学性能的一个或多个加热区域。

空气动力学性能可以沿着风力涡轮机叶片的长度变化；并且其中，所述空气动力学性能是由风力涡轮机生成的功率(电力)的百分比贡献。

该方法可以进一步包括基于确定的结冰因子来确定供应给所确定的一个或多个区域的功率水平。确定的功率水平可以是总可用功率的百分比。