[发明专利]使用负载概率和设计负载极限修改用于控制风力涡轮机的控制策略

说明书

本公开涉及控制风力涡轮机的运行。确定指示风力涡轮机的至少一部分在第一时间段内承受的极端负载的第一组多个极端负载测量值，然后基于对第一组多个极端负载测量值的分布的统计分析来确定负载概率特征。然后至少部分地基于负载概率特征与设计负载极限的比较来修改用于控制风力涡轮机的运行的控制策略，随后根据修改后的控制策略在第二时间段内控制风力涡轮机。

技术领域

本发明涉及用于控制风力涡轮机的运行的方法和控制系统。

背景技术

通常，运行风力涡轮机或风力涡轮机园区的目的是获得投资在其中的资本的最大收益，因此，风力涡轮机控制系统被配置为最大化输出功率，即，被配置为运行风力涡轮机以在充分考虑将风力涡轮机保持在运行极限内的情况下捕获风中可用的最大功率。

在运行期间，风力涡轮机经历变化的气候条件，并且风力涡轮机的控制系统被设计为考虑这些变化。为此，现有的风力涡轮机可以包括监测系统，该监测系统监测运行和气候条件，并控制风力涡轮机的运行以在保持在安全运行极限内的同时最大化功率输出。

然而，发明人已经认识到，安全运行极限是基于对安全运行的设计假设，该设计假设可能匹配也可能不匹配每个安装的风力涡轮机的实际安全运行极限。因此，需要一种能够更好地考虑风力涡轮机的真实安全运行极限的改进的控制风力涡轮机运行的方法。

发明内容

本公开的第一方面提供了一种控制风力涡轮机的运行的方法，所述方法包括：在第一时间段内根据控制策略控制风力涡轮机的运行；获得指示风力涡轮机的至少一部分在所述第一时间段内承受的极端负载的第一组多个极端负载测量值；通过统计分析，基于至少所述第一组多个极端负载测量值的分布来确定负载概率特征；比较所述负载概率特征与设计负载极限；至少部分地基于所述负载概率特征与所述设计负载极限的比较来修改所述控制策略；以及在第二时间段内根据修改后的控制策略来控制风力涡轮机的运行。通过以这种方式修改控制策略，风力涡轮机在第一时间段内承受的实际极端负载可以用于安全地降低控制策略所采用的安全裕度。通过降低安全裕度，应该有可能实现更大的控制范围，这将使风力涡轮机被更强力地驱动并生成更大的功率。

负载概率特征可以包括最大极端负载值，该最大极端负载值指示与多个极端负载测量值的分布的阈值百分位数相对应的极端负载的值。

负载概率特征与设计负载极限的比较可以包括最大极端负载值和设计负载极限之间的差。

修改控制策略还可以至少部分地基于最大极端负载值与设计负载极限之间的差的幅值和/或符号。

设计负载极限可以至少部分地基于材料失效负载值、选址不确定性值和模拟的安全裕度。

所述多个极端负载测量值可以包括多个极端负载估计值，并且其中，所述方法还包括：在所述第一时间段内接收风力涡轮机的多个运行状态测量结果；以及至少部分地基于所述多个运行状态测量结果来确定所述多个极端负载测量值。

所述方法还可以包括：获得指示风力涡轮机的至少一部分在所述第二时间段内承受的极端负载的第二组多个极端负载测量值；基于所述第一组多个极端负载测量值和所述第二组多个极端负载测量值的分布来确定更新的负载概率特征；将更新的负载概率特征与设计负载极限进行比较；至少部分地基于更新的负载概率特征与设计负载极限的比较来进一步修改所述控制策略；以及在第三时间段内使用进一步修改的控制策略来控制风力涡轮机的运行。

在模型预测控制MPC例程中定义控制策略和修改后的控制策略。至少部分地基于负载概率特征与设计负载极限的比较来修改控制策略可以包括：至少部分地基于负载概率特征与设计负载极限的比较来调整MPC例程内的至少一个成本权重。附加地或替代地，至少部分地基于负载概率特征与设计负载极限的比较来修改控制策略可以包括至少部分地基于负载概率特征与设计负载极限的比较来调整MPC例程的至少一个约束。

可以基于第一组多个极端负载和模拟的负载分布来确定至少所述第一组多个极端负载的分布。