[发明专利]用于运行风能设备的方法、风能设备以及风电场

说明书

一种用于运行风能设备的方法，其中风能设备具有空气动力学转子，所述空气动力学转子具有至少一个转子叶片，所述至少一个转子叶片安装在转子的转子毂处，其中至少一个转子叶片的叶片角可以围绕所述至少一个转子叶片的纵向轴线关于转子毂调节，并且提出相对应的风能设备。方法包括如下步骤：提供当前的风特性；提供转子叶片的实际叶片角或转子叶片的所有实际叶片角的平均值；确定至少一个转子叶片的稳态叶片角，所述稳态叶片角在考虑已知的转子特性、电系统和风特性的情况下引起风能设备的期望的稳定运行状态；将稳态叶片角与实际叶片角或所有实际叶片角的平均值进行比较；如果稳态叶片角与实际叶片角或所有实际叶片角的平均值显著地有偏差，则调整风能设备的运行。

技术领域

本发明涉及一种用于运行风能设备的方法以及使用所述方法的风能设备和所属的风电场。

背景技术

在风能设备的领域中已知的是，风能设备的控制实现所谓的桨距调节，即如下调节：围绕转子叶片的纵向轴线调节叶片角，以便调节到期望的运行点上。转子叶片的桨距角对转子的空气动力学功率具有显著影响，其中在恒定的叶片角或桨距角下，产生的空气动力学功率随着风速升高而升高，并且可能产生危险的负载，尤其在塔上产生危险的负载。

特别当例如发生强阵风时，风速在很短的时间内非常强烈地改变，而转子叶片对于较小的风定位在小的叶片角下。然后，小的叶片角与通过阵风产生的强风引起高的转子推力，所述高的转子推力可能引起极端的塔负载和高的塔负载摆动幅值。

根据本发明，尤其在极限状态的区域中达到极端负载，所述极限状态表示结构的状态以及作用于所述结构的负载的状态，并且在超出所述极端负载时，所述结构不再符合设计要求。因此，对于极限状态的设计要求具有如下目的：将达到极限状态的概率保持低于规定值，参见ISO 2394。

为了减小最大设计负载，本发明的目的在于以如下方式改进一种用于运行风能设备的方法和所属的风能设备：减小作用于塔的极端负载。更一般地，本发明的目的还在于在运行风能设备时实现运行负载的减小。

德国专利商标局已经在对于本PCT申请的优先权申请中检索了以下现有技术：US2013/0115082 A1和US 2017/0152835 A1。

发明内容

根据第一方面，根据本发明，所述目的通过一种用于运行风能设备的方法实现。风能设备具有空气动力学转子，所述空气动力学转子具有至少一个转子叶片，所述至少一个转子叶片安装在转子的转子毂处，其中至少一个转子叶片的叶片角可以围绕其纵向轴线关于转子毂调节。所述方法包括以下步骤：i)提供当前的风特性，ii)提供转子叶片的实际叶片角或转子叶片的所有实际叶片角的平均值，iii)确定至少一个转子叶片的稳态叶片角，所述稳态叶片角在考虑已知的转子特性、电系统和风特性的情况下引起风能设备的期望的稳定运行状态，iv)将稳态叶片角与实际叶片角或所有实际叶片角的平均值进行比较，v)如果稳态叶片角与实际叶片角或所有实际叶片角的平均值显著地有偏差，则调整风能设备的运行。

因此，根据本发明的方法对于某些特定的风特性、例如风速和/或风向可以实现确定引起期望的设备状态的的叶片角，称为稳态叶片角。因此，方法可以实现已经提早识别出阵风的来临，并且主动控制风能设备，例如将转子叶片从风中旋出。与转速调节相对，根据本发明的控制可以实现显著的时间优点，所述时间优点引起作用于塔的最大负载减小，尤其在强阵风的情况下引起作用于塔的最大负载减小。因此在此，根据本发明的方法可以作为预控制在风能设备的调节器设计中实现。

仅当确定的偏差显著时，预控制才对运行进行调整，由此确保减少控制干预的次数。因此减小要行驶的转子叶片角的变化的频率，这对风能设备的使用寿命以及尤其桨距部件的使用寿命具有积极的影响。