[发明专利]用于运行风能设备的方法

说明书

本发明涉及一种用于运行风能设备的方法，所述风能设备具有可变的转子转速和可调节的转子叶片和与转子耦联的发电机，其中方法包括如下步骤：·指定风能设备的所在地处的空气密度；·在预设至少一个桨距特性曲线(Kα,ρ)的情况下设定可调节的转子叶片的叶片角(α)，所述桨距特性曲线作为输出功率和/或转矩和/或转子转速的函数以及根据空气密度指定叶片角。根据本发明还提出，为了考虑风能设备的所在地处的空气密度(ρ)，桨距特性曲线是与所在地处的空气密度有关的桨距特性曲线(Kα,ρ)，在所述桨距特性曲线中，·在所在地大气的适用于所在地的参考密度(ρ0)的范围内，叶片角(α)根据所在地处的空气密度具有最小值(α0)。

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的用于运行风能设备的方法、尤其在具有空气密度的特点为寒冷气候的所在地处运行风能设备的方法，以及一种用于运行风能设备的装置和一种风能设备。

背景技术

开始提及的类型的风能设备优选地构成为所谓的水平轴线风能设备，在所述水平轴线风能设备中，转子轴线基上本水平地设置，并且转子叶片掠过基本上垂直的转子面。这种现代的风能设备通常具有三个转子叶片，此外，所述转子叶片的叶片角可以调节。借此，这种风能设备具有空气动力学转子，所述空气动力学转子具有其叶片角(桨距角)可调节的转子叶片，其中转子可以以可变的转子转速运行，并且所述风能设备具有与空气动力学转子耦联的发电机。

在此，转子叶片的叶片角可以在约90°的顺桨位置与部分负载运行中的功率最佳的角之间进行调节。

在关于本申请的优先权申请中，德国专利商标局已经检索了以下现有技术：DE102010054013 A1、DE 102016123450 A1、US 2013/0045098 A1、US 2013/0101413 A1、US2013/0280066 A1、US 2016/0146189 A1、EP 1368566 B1、EP 1918581 A2和EP 2463520A2。

部分负载运行中的功率最佳的角与不同的参数有关。所述功率最佳的角通常可以处于约0度或其上的范围内。所述功率最佳的角也可以根据设备类型而改变，并且也可能有利的是在部分负载运行中，将叶片角调节为略微低于0°，例如调节到-0.5°。

可调节的转子叶片的叶片角(α)的调节、尤其可调节的转子叶片的每个叶片角(α)的调节原则上用于使一个或多个转子叶片从额定风速(额定运行)基本上随着进一步上升的风速转离风中、即提升所述转子叶片的叶片角。即当前原则上使用如下术语，即朝向顺桨位置提升叶片角。在风速还未达到额定风速的部分负载范围内设定功率最佳的叶片角。所述功率最佳的叶片角尽管针对不同转速原则上也可以不同设定，因此对于不同的转速不必是恒定的。

因此，也称为部分负载角的所述叶片角尤其在空气动力学上优化地并且可能负载优化地被选择。为此，在所述部分负载运行中，风能设备尽可能地以优化的叶尖速比运行。在此应注意，所述优化的部分负载角与优化的叶尖速比、即转子转速与风速的比——或更好地叶片尖端速度与风速的比——相协调。

当前，用于风能设备的功率计算(WEA)在假定标准大气的情况下执行。在此使用的用于空气密度ρ的标准密度ρ_norm为ρ_norm＝1.225kg/m³，即根据国际民航组织(ICAO)的用于标准大气(ISA)的规定。在15℃和海平面上5m时达到1.225kg/m³的标准空气密度。因此，例如根据按照IEC(International Electrotechnical Commission)的预确定的温度包络线进行风能设备的设计——密度ρ之间的关系需要考虑温度T和必要时需要考虑空气湿度，例如当基于压力p下的理想气体方程时借助于潮湿空气的气体常数R_f：

以所述方式，经由空气的压力、温度和可能的湿度的测量，也可以计算地实现密度确定。也可以使用风能设备的所在地高度以便确定所在地处的空气密度ρ。