[发明专利]存在尾流相互作用的情况下控制风力涡轮机

说明书

描述了一种用于控制风电场（1）中的至少一个所考虑的风力涡轮机（5）的方法，包括：基于风况（7b），特别是风向（7b），确定是否一个其他风力涡轮机（9a、......、9e）处于由所考虑的风力涡轮机引起的尾流区中；如果一个其他风力涡轮机（9b）是所述尾流区（11b）中的最靠近的风力涡轮机并且如果所述其他风力涡轮机（9b）处于可操作状态，则将第一控制设置（15）应用于所考虑的风力涡轮机（5）；如果所述其他风力涡轮机（9b）处于不可操作状态，则将第二控制设置（17）应用于所考虑的风力涡轮机（5），其中，所述第一控制设置基于风电场级别的优化，并且所述第二控制设置基于风力涡轮机级别的优化。

技术领域

本发明涉及用于控制包括多个风力涡轮机的风电场中的至少一个所考虑的风力涡轮机的方法和装置，并且还涉及包括该控制装置的风电场。

背景技术

风电场包括多个风力涡轮机。取决于风向，一些风力涡轮机位于其它风力涡轮机的下游。上游风力涡轮机降低了下游风力涡轮机经受的风速和风能。在上游风力涡轮机下游或之后的风阴区（wind shadow）也可称为尾流区。

为了减少由风电田中的风力涡轮机尾流引起的生产损失，可以在风力涡轮机上使用优化的叶片桨距、转子速度、功率生产设置点、转子倾斜和/或偏航偏移或其它控制设置。当风力涡轮机的尾流影响到另外的一个或多个其它风力涡轮机时，上游风力涡轮机可以调整其控制设置以减少风电田的尾流引起的负载或优化的总产量。这些优化的设置最通常基于风电田模型，风电田模型假定知道进入风电田的风况和风电田的布局。通常，优化设置基于所有风力涡轮机都在运行时的情况。

在用于优化整个风电场的功率输出或负载的常规控制系统中，相应的上游涡轮机被控制，这隐含地假设尾流区中的相应的下游风力涡轮机正在运行，从而正在产生电能。然而，维护或错误可能导致风电田中的一些涡轮机停止。在这种情况下，这些设置不再是优化的，并且可以使用一些调整来改善性能；即，上游涡轮机必须使控制设置适应下游涡轮机停止的情况。

通常，为了考虑一个或多个停止的风力涡轮机，可能已经针对具有一个或多个停止的风力涡轮机的每种特定情况应用了专用的基于模型的优化问题，以便找到针对该情况的优化的风力涡轮机控制设置。这种传统应用的解决方案在计算上相当昂贵且复杂。其中，停止和运行的涡轮机的每种组合需要（针对每种风况）求解单独的优化问题。在具有大量涡轮机（N）的大型风电田中，可能存在非常大量的停止和运行的涡轮机的可能组合（理论上，2^N个可能组合）。为了适应停止和运行的风力涡轮机的所有可能组合，将需要求解非常大量的优化问题。例如，在具有20个风力涡轮机的风电田的情况下，理论上将需要针对仅一个特定风况（例如，风向和风速的一个组合）求解2²⁰ = 1048576个优化问题。因此，传统应用的方法不适于实现简单、省时的控制方法。

因此，可能需要一种控制方法和相应的装置，其在计算上不昂贵并且能够在合理的时间内产生相应的控制设置，由此改善优化的功率生产和/或负载，特别是通过能够以简单方式实现的控制方法，从而确保可靠的性能。

发明内容

这种需要可以通过根据独立权利要求的主题来满足。本发明的有利实施例由从属权利要求描述。

根据本发明的实施例，提供了一种用于控制风电场中的至少一个所考虑的风力涡轮机的方法，包括：基于特别是方向的风况来确定是否一个其他风力涡轮机处于由所考虑的风力涡轮机引起的尾流区中；如果一个其他风力涡轮机处于尾流区中并且如果该其他风力涡轮机处于可操作状态，则将第一控制设置应用于所考虑的风力涡轮机；如果该其他风力涡轮机处于不可操作状态，则将第二控制设置应用于所考虑的风力涡轮机，其中，所述第一控制设置基于风电场级别的优化，并且所述第二控制设置基于风力涡轮机级别的优化。

特别地，先前已经针对给定的风况确定了第一控制设置，以基于假设所有风力涡轮机都是可操作的模拟模型针对整个风电场优化第一目标函数，其中，特别地，先前已经针对给定的风况确定了第二控制设置，以仅针对所考虑的风力涡轮机优化第二目标函数，特别地，忽略所有其他风力涡轮机。