用于控制多个风力涡轮机的方法和系统

摘要

提出一种用于控制多个风力涡轮机(206)的方法，包括：测量将多个风力涡轮机参数彼此关联的模型中的风力涡轮机操作参数(212)，基于模型和测量出的剩余风力涡轮机操作参数值估算一个风力涡轮机操作参数值，基于差值提供用于每个风力涡轮机的可靠性参数值(216)，所述差值是估算出的风力涡轮机操作参数值和与提供测量出的风力涡轮机操作参数值所针对的风力涡轮机操作参数相对应的测量出的风力涡轮机操作参数值之间的差距，以及基于对应的多个可靠性参数值控制(218)多个风力涡轮机。

权利要求

1.一种用于控制多个风力涡轮机(206)的方法，所述方法包括：-对于所述多个风力涡轮机中的每个风力涡轮机(100)：-提供将多个风力涡轮机操作参数彼此关联的模型(210)，-测量模型中的每个风力涡轮机操作参数(212)以获得对应的测量出的风力涡轮机操作参数值，以及-为风力涡轮机操作参数中的一个提供估算出的风力涡轮机操作参数值(214)，所述估算出的风力涡轮机操作参数值基于：-模型，和

-与除了提供估算出的风力涡轮机操作参数值所针对的风力涡轮机操作参数之外的所述多个风力涡轮机操作参数相对应的所述测量出的风力涡轮机操作参数值，-基于差值为风力涡轮机提供可靠性参数值(216)，所述差值是以下之间的差距：-所述估算出的风力涡轮机操作参数值，以及-与提供所述估算出的风力涡轮机操作参数值所针对的风力涡轮机操作参数相对应的所述测量出的风力涡轮机操作参数值，-基于对应的多个可靠性参数值来控制(218)所述多个风力涡轮机，其中所述可靠性参数值基于以下的乘积：-差值，和

-产出功率相对于提供所述估算出的风力涡轮机操作参数值所针对的所述风力涡轮机操作参数的灵敏度。

2.根据权利要求1所述的用于控制多个风力涡轮机(206)的方法，其中基于所述对应的多个可靠性参数值来控制所述多个风力涡轮机包括：-将所述多个风力涡轮机缩减，其中所述多个风力涡轮机中的每个风力涡轮机的缩减的量取决于所述对应的可靠性参数值。

3.根据权利要求2所述的用于控制多个风力涡轮机(206)的方法，其中：-如果用于风力涡轮机的所述可靠性参数值高于预定义阈，则所述风力涡轮机用于所述多个风力涡轮机的缩减，-如果用于风力涡轮机的所述可靠性参数值处于或低于预定义阈，则所述风力涡轮机不用于所述多个风力涡轮机的缩减。

4.根据权利要求2或3所述的用于控制多个风力涡轮机(206)的方法，其中所述多个风力涡轮机的缩减包括：-接收用于所述多个风力涡轮机的缩减目标，-取决于对应的可靠性参数值将每个风力涡轮机缩减，从而实现用于所述多个风力涡轮机的缩减目标。

5.根据权利要求1或2所述的用于控制多个风力涡轮机(206)的方法，其中所述方法还包括，对于所述多个风力涡轮机中的每个风力涡轮机：-提供多个差值，其中每个差值对应于不同的时间点，-基于所述多个差值提供用于所述风力涡轮机的可靠性参数值。

6.根据权利要求1或2所述的用于控制多个风力涡轮机(206)的方法，其中所述多个风力涡轮机操作参数包括以下中的一个或多个或全部：-风速，

-转子速度，

-桨距角，

-产出功率，

-损失，和

-功率系数。

7.根据权利要求1或2所述的用于控制多个风力涡轮机(206)的方法，其中估算所述估算出的风力涡轮机操作参数值所针对的所述风力涡轮机操作参数由风速给出。

8.根据权利要求1所述的用于控制多个风力涡轮机(206)的方法，所述方法还包括：-对于所述多个风力涡轮机内的每个风力涡轮机：-根据以下内容确定所述风力涡轮机的叶片的空气动力学状况：-一段时间跨度内所述可靠性参数值中的变化。

9.根据权利要求1所述的用于控制多个风力涡轮机(206)的方法，所述方法还包括：-接收气象信息，

-对于所述多个风力涡轮机内的每个风力涡轮机：-根据以下内容确定所述风力涡轮机的叶片的空气动力学状况：-一段时间跨度内所述可靠性参数值中的变化，和-所述气象信息。

10.根据权利要求8或9所述的用于控制多个风力涡轮机(206)的方法，其中所述时间跨度小于500小时。

11.根据权利要求8或9所述的用于控制多个风力涡轮机(206)的方法，其中所述时间跨度大于500小时。

12.多个风力涡轮机，其被布置成根据权利要求1-11中任一项所述的方法(206)受到控制。

13.一种具有指令的计算机程序制品，所述指令在被执行时使计算设备或计算系统执行根据权利要求1-11中任一项所述的方法(206)。

14.一种用于控制多个风力涡轮机的控制系统，所述控制系统被布置为根据权利要求

1-11中任一项所述的方法(206)来控制所述多个风力涡轮机。

说明书

用于控制多个风力涡轮机的方法和系统

技术领域

[0001] 本发明涉及一种用于控制多个风力涡轮机的方法，并且更具体地涉及一种用于基于可靠性参数值控制多个风力涡轮机的方法、以及对应的多个风力涡轮机、用于控制所述多个风力涡轮机的计算机程序制品和控制系统。

背景技术

[0002] 当确定包括在多个风力涡轮机中的风力涡轮机的功率设定点时，用于所述多个风力涡轮机的控制器，例如发电厂控制器(PPC)，可以使用各个涡轮机在产出不受发电厂控制器限制的情况下可以产出的功率(可用功率) 的估算。

[0003] 在一个或多个涡轮机对可用功率产生不良估算的情况下，PPC将无法确保风力发电厂产生所需的输出功率。

[0004] 风力发电厂也被称为风场或风电场。

[0005] 因此，用于控制多个风力涡轮机的改进的方法将是有利的，并且特别是克服与不良估算相关的问题的方法将是有利的。

发明内容

[0006] 可以将本发明的目的看作是提供一种用于控制多个风力涡轮机的改进的方法，并且特别是克服与不良估算相关的问题的方法。

[0007] 因此，在本发明的第一方面中旨在通过提供一种用于控制多个风力涡轮机的方法来获得上面所描述目的和若干其它目的，所述方法包括：

[0008] -对于所述多个风力涡轮机中的每个风力涡轮机：

[0009] -向彼此提供与多个风力涡轮机操作参数有关的模型，

[0010] -测量模型中的所述风力涡轮机操作参数中的每个以获得对应的测量出的风力涡轮机操作参数值，以及

[0011] -为所述风力涡轮机操作参数中的一个提供估算出的风力涡轮机操作参数值，所述估算出的风力涡轮机操作参数值基于：

[0012] -模型，和

[0013] -与所述多个风力涡轮机操作参数(除了提供估算出的风力涡轮机操作参数值所针对的风力涡轮机操作参数之外)相对应的所述测量出的风力涡轮机操作参数值，[0014] -基于差值提供用于所述风力涡轮机的可靠性参数值，所述差值是以下之间的差值：

[0015] -所述估算出的风力涡轮机操作参数值，和

[0016] -与提供所述估算出的风力涡轮机操作参数值所针对的所述风力涡轮机操作参数相对应的所述测量出的风力涡轮机操作参数值，

[0017] -基于所述对应的多个可靠性参数值控制所述多个风力涡轮机。

[0018] 本发明对于获得一种能够基于其对应的可靠性参数值控制多个风力涡轮机的方法而言被认为是特别但非排他性有利的。这可以改进对所述多个风力涡轮机的控制，例如控制多个风力涡轮机的精度。例如，如果要求所述多个风力涡轮机产生较少的功率，则可以主要或专门向具有良好的可靠性参数值的风力涡轮机发送降低功率减少的请求，这可以进而使可用功率的估算为更精确(例如，与所有风力涡轮机被要求降低功率的情况相比)。在本文中，“良好的可靠性参数值”可以被理解为与估算出的风力涡轮机操作参数值与对应的测量出的风力涡轮机操作参数值之间的小的绝对或相对差异相对应的可靠性参数值。

[0019] 例如，可以创建指示风力涡轮机软件产生的可用功率估算值是否可信的状态信号。然后可以抑制或从发电厂控制(PPC)控制回路中移除产生不可靠估算(其可以经由较差的可靠性参数值显示)的任何风力涡轮机，从而导致来自所述多个风力涡轮机的更准确的功率输出。

[0020] 多个风力涡轮机中的风力涡轮机可以被理解为风力发电站厂中的风力涡轮机。风力发电厂通常具有与所述多个风力涡轮机通信联接的发电厂控制器(PPC)，用于监控和控制风力涡轮机，例如将设定点转发给风力涡轮机。

[0021] 多个风力涡轮机也可以被理解为风力发电厂中的风力涡轮机的子集或来自多于一个风力发电厂的风力涡轮机集合。

[0022] 可能将本发明人的基本洞察看作是，所述估算与测量出的值之间可能存在差异，所述差异可以被认为与可靠性有关，并且所述可靠性可以被用于控制所述多个风力涡轮机。

[0023] 例如可用功率的估算可以例如基于对风力涡轮机的空气动力学的了解，并且如果涡轮机的空气动力学性能由于例如叶片上的污垢、冰、叶片前缘上的损坏或误校准的桨距角而受到损害，则仍然存在不准确性。

[0024] 可以认为，本发明的优点在于，可以检测各个风力涡轮机的不良或不准确的估算(并且甚至可以量化不准确程度)，并且在控制所述多个风力涡轮机时将其考虑在内。

[0025] 因此优点可以在于，在一个或多个涡轮机产生可用功率的不准确估算的情况下；PPC将能够通过使用每个风力涡轮机的可靠性参数来确保风场产生所需的输出功率。

[0026] 风力涡轮机通常在本领域中是已知的并且通常也可以被称为风力涡轮发电机(WTG)。

[0027] “模型”可以被理解为将某些值链接到某些其他值的信息，例如数学模型(如方程)或具有相应值的表格。

[0028] 模型可能特定于每个风力涡轮机。例如，所述多个风力涡轮机内的一个风力涡轮机的模型可以相对于所述多个风力涡轮机内的另一个风力涡轮机不同。

[0029] “风力涡轮机操作参数”可以被理解为与风力涡轮机的操作相关的参数。风力涡轮机参数可以是可控的，例如“桨距角”(对于具有可控桨距角的风力涡轮机)，而其他风力涡轮机参数可以在某些情况下给出(即，不可控)，例如“风速”。

[0030] “将多个风力涡轮机操作参数彼此关联”可以被理解为模型能够在输入剩余(在模型中)的风力涡轮机操作参数值时输出估算出的风力涡轮机操作参数值。这些剩余的风力涡轮机操作参数优选地是测量出或计算出的值。

[0031] 可以被理解的是，在一些情况下，可能不需要在模型中输入某些风力涡轮机操作参数值，例如，如果它们对待估算的参数具有可忽略的影响。这些参数在这种情况下不被认为属于所述多个风力涡轮机操作参数(模型彼此关联)，而是被认为是模型的一般部分，类似于常数等。

[0032] 一般而言，“测量”可以被解释为包括一个或多个或全部物理测量、模拟结果、从表格和猜测中获得数值。

[0033] “估算出的风力涡轮机操作参数值”可以被理解为经由模型以及其他测量出的风力涡轮机操作参数值的测量结果生成的值，诸如与所述多个风力涡轮机操作参数(除了提供估算出的风力涡轮机操作参数值所针对的风力涡轮机操作参数之外)相对应的风力涡轮机操作参数，即其余(在模型中) 的风力涡轮机操作参数。

[0034] “可靠性参数”可以被理解为指示给定风力涡轮机的风力涡轮机操作参数的估算的可靠性的参数。例如，具有关联的良好可靠性参数值的风力涡轮机的估算出的可用功率可以被信任的程度高于具有关联的不太好的可靠性参数值的风力涡轮机的估算出的可用功率。

[0035] 可以被理解的是，由于各种原因，例如，如果将多个风力涡轮机操作参数彼此关联的模型变差和/或如果条件改变，例如风力涡轮机的一个或多个叶片劣化、变脏或被冰覆盖，则可靠性参数可能是不良的或变差(例如由于估算参数值和测量参数值之间的差异增大)。

[0036] 通常，“参数”可以代表数据类型，例如“风速”或“桨距角”，而“(参数) 值”可以是实际值，例如“10m/s”或“10度'。数值可以被测量和/或估算。

[0037] “控制多个风力涡轮机”可以被理解为通过控制所述多个风力涡轮机内的各个风力涡轮机或风力涡轮机组来控制所述多个风力涡轮机。例如，来自所述多个风力涡轮机的总功率产出可以通过控制来自所述多个风力涡轮机中的一个或一个以上但不是全部或全部风力涡轮机的功率产出来控制。

[0038] 在一实施方式中，所述方法包括输出用于所述多个风力涡轮机的可靠性参数值或从用于所述多个风力涡轮机的可靠性参数值导出的一般可靠性参数值。其优点可以是，其使第三方能够访问用于所述多个风力涡轮机的可靠性参数值或一般可靠性参数值。第三方然后可以使用用于所述多个风力涡轮机的可靠性参数值或一般可靠性参数值，例如以便评估来自多个风力涡轮机的可用功率的估算的可靠性。

[0039] 在一实施方式中，可靠性参数值基于以下两者之间的乘积：

[0040] -差值，和

[0041] -产出功率相对于所提供的估算出的风力涡轮机操作参数值所针对的风力涡轮机操作参数的灵敏度，例如工作点处的灵敏度。

[0042] 这样做的优点可以在于，可以提供关于功率估算的可靠性的更精确的指示，因为考虑到差值对产出功率的估算的影响。例如，如果灵敏度较低，即，产出功率相对于提供估算出的风力涡轮机操作参数值所针对的风力涡轮机操作参数的变化没有太大变化，则较大的差值可能不会对产出功率的估算的可靠性造成不利影响，反之亦然。在一实施方式中，可靠性参数值与所述乘积成比例或由所述乘积给出。

[0043] “操作点”(OP)可以被理解为风力涡轮机的实际操作点。

[0044] “灵敏度”通常可以被理解为参数(例如产出功率Pprod)相对于另一个参数(例如风速V)的变化，即产出功率相对于风速的灵敏度S可以被给定为S＝dPprod/dV，例如工作点处的灵敏度S＝dPprod/dV|OP。

[0045] 通常可以基于根据正常操作条件操作的风力涡轮机的模型(即使风力涡轮机实际上根据缩减的操作条件操作)而提供(诸如计算出)灵敏度，其中“正常操作条件”被理解为指代风力涡轮机功率输出未被缩减的操作条件。如果实施例中的风力涡轮机根据被限制到最大输出功率的缩减的操作条件来操作，则灵敏度在其基于根据缩减的操作条件来操作的风力涡轮机的模型的情况下可以为零，因为相对于其他风力涡轮机操作参数而言，所产生(缩减)的功率可能没有变化，例如，其中某些操作点可能产生S＝ dPprod/dV|OP＝0W/(m/s)的风速，因为缩减的输出功率(在缩减的输出功率水平处)相对于横跨参数空间的至少一部分(由一个或多个其他风力涡轮机操作参数跨越)的一个或多个其他风力涡轮机操作参数保持不变。如果在另一个实施例中，即使风力涡轮机实际上根据缩减的操作条件来操作(例如作为根据正常(未缩减)的风速的函数的产出功率Pprod(V))，也使用与正常操作条件相对应的模型，则可以提供非零灵敏度。这样做的优点可以在于，该非零灵敏度(基于与正常操作条件相对应的模型)可能更适合于估算可靠性，例如用于确定可用功率的估算的可靠性。

[0046] 可靠性参数通常可以相对于额定功率Prated进行标准化。

[0047] 在一实施方式中，提出一种方法，其中基于对应的多个可靠性参数值来控制所述多个风力涡轮机包括：

[0048] -缩减所述多个风力涡轮机，其中所述多个风力涡轮机中的每个风力涡轮机的缩减的量(例如绝对或相对量)取决于对应的可靠性参数值。

[0049] 这样做的一个优点可能是其可以更精确地进行控制。

[0050] 在另一个实施方式中，提出一种方法，其中：

[0051] -如果风力涡轮机的可靠性参数值高于预定义阈，则风力涡轮机用于所述多个风力涡轮机的缩减，

[0052] -如果风力涡轮机的可靠性参数值处于或低于预定义阈，则风力涡轮机不用于所述多个风力涡轮机的缩减。

[0053] 风力涡轮机是否被缩减取决于其可靠性参数值。这允许简单的控制系统。

[0054] 预定义阈可以被给定为0.1，或者在替代实施方式中，其可以被给定为 0.01，0.05，0.25，0.5，0.75，其中可靠性参数被给定为(参见本申请中其他地方的术语)：

[0055] R＝DVV×(dPprod/dV)|OP/Prated

[0056] 此外，可以仅从缩减中放弃某些风力涡轮机，例如以如下标准：放弃具有可靠性因子R>0.1的涡轮机的50％。

[0057] 一般注意到的是，不用于缩减的风力涡轮机可能将其功率参考设置为非常低的功率或额定功率。

[0058] 例如，当所述多个涡轮机中的所有风力涡轮机都被分配有可靠性参数值时，则所述多个风力涡轮机的控制可以包括：

[0059] -基于来自电网运营商的需求来确定缩减水平，例如确定总体要求是 10％缩减。

[0060] -如果所有涡轮机都可信赖(其可靠性参数值等于或优于预定义阈)，则所有涡轮机都被缩减，例如所有涡轮机都被缩减10％

[0061] -如果一组涡轮机不可信赖(其可靠性参数值比预定义阈更差)，那么让其产出其可以产出的，并将其余(可信赖的)涡轮机组缩减至10％+量％，其中选择“量％”使得所述多个风力涡轮机被缩减10％。

[0062] 在另一个实施方式中，提出一种方法，其中所述多个风力涡轮机的缩减包括：

[0063] -接收用于所述多个风力涡轮机的缩减目标，

[0064] -根据对应的可靠性参数值来缩减每个风力涡轮机，从而实现用于所述多个风力涡轮机的缩减目标。

[0065] 例如，模型将每个风力涡轮机的缩减程度与对应的风力涡轮机的可靠性参数值相关联。模型可以包括缩减程度与可靠性参数之间的单调递增或递减关系。

[0066] 在进一步的实施方式中，提出一种方法，诸如其中风力涡轮机取决于其可靠性参数值而被缩减或不被缩减的方法，其中所述多个风力涡轮机的缩减包括：

[0067] -接收用于所述多个风力涡轮机的缩减目标，

[0068] -将用于缩减的风力涡轮机缩减，使总体缩减对应于缩减目标。

[0069] 例如，使用以下术语：

[0070] -相对缩减目标＝T(例如，T为0.3对应于产出减少30％)，

[0071] -可信赖的风力涡轮机(例如具有比预定义阈更好的可靠性参数值的风力涡轮机)的缩减＝T'，

[0072] -不进行缩减的总产出＝P1，

[0073] -进行缩减的总产出＝P2，

[0074] -可信赖的风力涡轮机的总产出(分别在缩减之前和之后)＝分别为 PT1，PT2，[0075] -不可信赖的风力涡轮机的总产出(分别在缩减之前和之后)＝分别为PnT1，PnT2，[0076] 接下来，可信赖的风力涡轮机的缩减T'可以被给定为：

[0077] P2＝P1×(1-T)＝(PT1+PnT1)×(1-T)＝PnT1+PT1×(1-T’)

[0078] <＝>(PT1+PnT1)×(1-T)＝PnT1+PT1×(1-T’)<＝> (PT1+PnT1)×(1-T)-PnT1＝PT1×(1-T’)<＝>PT1×(1-T)+PnT1×(1-T)-PnT1＝ PT1×(1-T’)<＝>PT1×(1-T)+PnT1×(-T)＝PT1×(1-T’)<＝> (1-T)+PnT1×(-T)/PT1＝1-T’<＝>T‘＝T(1+PnT1/PT1)。

[0079] 在一实施方式中，提出一种方法，其进一步包括对于所述多个风力涡轮机中的每个风力涡轮机：

[0080] -提供多个差值，其中每个差值对应于不同的时间点，

[0081] -基于所述多个差值提供风力涡轮机的可靠性参数值。

[0082] 这样做的优点可以在于，如果可靠性参数值基于所述多个差值，则例如由于突然变化而导致的一个或多个(例如少数)非精确的可靠性参数值的影响可以被减少(诸如被平滑掉)。根据本实施方式的可靠性参数值可以被描述为缓慢更新的参数，因为其不会随着快速变化而快速变化，而是取决于先前的历史可靠性参数值。

[0083] 在一实施例中，可以基于多个差值(可选地，差值与对应的产出功率灵敏度之间的多个乘积的平均值)的平均值(诸如移动平均值)来提供可靠性参数值，诸如与各个时间点相对应的多个可靠性参数值的移动平均值。

[0084] 在一实施例中，可以基于与各个时间点相对应的多个可靠性参数值来提供可靠性参数值，但是其中优选地借助于低通滤波器(诸如一阶低通滤波器，诸如能够指数平滑的低通滤波器)平滑各个时间点处的可靠性参数值中的波动。

[0085] 在一实施方式中，提出一种方法，其中所述多个风力涡轮机操作参数包括以下中的一个或多个或全部：

[0086] -风速，如风速(V)，

[0087] -转子速度，如转子速度(ω)，

[0088] -桨距角，如桨距角(θ)，

[0089] -产出功率，如产出功率(Pprod)，

[0090] -损失，如损失(Ploss)，和

[0091] -功率系数，如功率系数(Cp)，如功率系数表。

[0092] 在一实施方式中，提出一种方法，其中对估算出的风力涡轮机操作参数值进行估算所针对的风力涡轮机操作参数由风速给出。依靠风速的一可能的优点是其可以被认为是相对直接的方法，因为错误的“风速”测量结果在解释不良的可靠性参数值时可能相对常常是相对较大的因素，例如因为测量出的风速(在机舱后部测量出)与叶片处的风速的对应相当差。

[0093] 在另一实施方式中，提出一种方法，其中对估算出的风力涡轮机操作参数值进行估算所针对的风力涡轮机操作参数由桨距角给出。

[0094] 在一实施方式中，提出一种方法，还包括：

[0095] -对于所述多个风力涡轮机内的每个风力涡轮机：

[0096] -基于以下内容确定风力涡轮机叶片的空气动力学状况：

[0097] -一段时间跨度内可靠性参数值的变化。

[0098] 这样做的一可能的优点可以在于，其能够通过观察易于获得的可靠性参数中的发展来检测出可选地甚至量化叶片的空气动力学状况。

[0099] 在一实施方式中，提供一种方法，还包括：

[0100] -接收气象信息，如温度和/或湿度，

[0101] -对于所述多个风力涡轮机内的每个风力涡轮机：

[0102] -根据以下内容确定风力涡轮机叶片的空气动力学状况：

[0103] -一段时间跨度内可靠性参数值的变化，和

[0104] -气象信息。

[0105] 这样做的一个可能的优点可以在于，其能够通过观察易于获得的可靠性参数中的发展来检测出可选地甚至量化叶片的空气动力学状况。这样做的一个可能的优点可能是其能够获取气象信息。这可能例如在解释有关湿或覆冰叶片的信息时是相关的。

[0106] “气象信息”可以与时间跨度内(例如在时间跨度的一端或两端)的一个或多个时间点处的气象信息相对应。

[0107] 在另一实施方式中，提出一种方法，其中时间跨度小于500小时，如小于250小时，如小于168小时，如小于100小时，如小于50小时，如小于48小时，如小于25小时，如小于24小时，如小于12小时。对于相对较短的时间跨度，可靠性参数值中的变化可能是由于过度结冰造成的。例如，将风力涡轮机的可信赖度(即，可靠性参数值中的变化)中的快速变化(例如减小)与气象测量结果(低温度，湿度)相关联可能是叶片过度结冰的良好指标，因此能够实现冰检测系统。对应的信号可以用于确定何时打开除冰系统。

[0108] 在进一步的实施方式中，提出一种方法，其中时间跨度大于500小时，如大于750小时，如大于1000小时，如大于1500小时，如大于3000小时，如大于5000小时，如大于10000小时。对于相对较长的时间跨度，可靠性参数值中的变化可能是由于风力涡轮机中的永久变化造成的。例如，风力涡轮机的可信度(即，可靠性参数值中的变化)的稳定下降(例如，在一个或多个月中)可能是由例如脏的叶片或磨损的前缘引起的永久性空气动力学退化的指示。对应的信号可以用于调度涡轮机维修检查和/或叶片的清洁。

[0109] 根据第二方面，提出布置成根据第一方面的方法进行控制的多个风力涡轮机。

[0110] 根据第三方面，提出一种具有指令的计算机程序制品，所述指令在被执行时使计算设备或计算系统执行根据第一方面的方法。

[0111] 根据第四方面，提出一种用于控制多个风力涡轮机的控制系统，所述控制系统被布置为根据根据第一方面的方法来控制所述多个风力涡轮机。

[0112] 本发明的第一、第二、第三和第四方面可以分别与任何其他方面组合。参考下文描述的实施方式，本发明的这些和其他方面将变得显而易见并得以阐明。

附图说明

[0113] 现在将关于附图更详细地描述根据本发明的用于基于可靠性参数值来控制多个风力涡轮机的方法、对应的多个风力涡轮机、用于控制多个风力涡轮机的计算机程序制品和控制系统。附图示出实施本发明的一种方式，并且不被解释为限制落入所附权利要求集合范围内的其他可能的实施方式。

[0114] 图1示出风力涡轮机，

[0115] 图2是展示用于控制多个风力涡轮机206的方法的流程图，

[0116] 图3是产出功率Pprod与风速V之间的示例性关系的图示。

[0117] 图4是基于对应的多个可靠性参数值来控制多个风力涡轮机的图示。

具体实施方式

[0118] 图1示出包括塔架101和具有至少一个转子叶片103(例如三个叶片) 的转子102的风力涡轮机100(其也可以被称为风力涡轮发电机WTG)。转子连接到机舱104，所述机舱安装在塔架101的顶部并适于驱动位于机舱内的发电机。转子102能够通过风的作用而旋转。转子叶片103的风引起的旋转能量经由轴杆传递到发电机。因此，风力涡轮机100能够借助于转子叶片将风的动能转换成机械能，并且随后借助于发电机转换成电力。发电机可以包括用于将发电机AC功率转换成DC功率的功率转换器以及用于将DC功率转换成将被注入公用电网的AC功率的功率逆变器。发电机是可控的以产生对应于功率请求的功率。

[0119] 叶片103可以被变桨以便改变叶片的空气动力特性，例如，以便最大化风能的吸收并且确保当吹强风时转子叶片不承受过大的载荷。叶片通过变桨系统变桨，所述变桨系统具有由变桨控制系统控制的变桨力系统，其中变桨力系统包括用于根据来自变桨控制系统的变桨请求对叶片进行变桨的致动器。

[0120] 图2是展示用于控制多个风力涡轮机206的方法的流程图，所述方法包括：

[0121] 对于所述多个风力涡轮机中的每个风力涡轮机100(其中框208指示出针对各个风力涡轮机执行的多个步骤)：

[0122] 提供将多个风力涡轮机操作参数彼此关联的模型210，

[0123] 测量模型中的每个风力涡轮机操作参数212以获得对应的测量出的风力涡轮机操作参数值，

[0124] -为风力涡轮机操作参数中的一个提供估算出的风力涡轮机操作参数值214，所述估算的风力涡轮机操作参数值基于：

[0125] -模型，和

[0126] -与所述多个风力涡轮机操作参数(除了提供估算出的风力涡轮机操作参数值所针对的风力涡轮机操作参数之外)相对应的测量出的风力涡轮机操作参数值，

[0127] -基于差值提供风力涡轮机的可靠性参数值216，所述差值是以下之间的差值：

[0128] -估算出的风力涡轮机操作参数值，和

[0129] -与提供估算出的风力涡轮机操作参数值所针对的风力涡轮机操作参数相对应的测量出的风力涡轮机操作参数值，

[0130] -基于对应的多个可靠性参数值来控制218所述多个风力涡轮机。

[0131] 图3是产出功率Pprod与风速V之间的示例性关系的图示。此外展示的是给定的差值可能对可用功率的估算的可靠性具有不同的影响。

[0132] 在第一实施例中，风力涡轮机被缩减到输出功率P1，并且可以提供差值，所述差值可以被视为与诸如风速V的参数相关的不确定性的度量。在第二实施例中，风力涡轮机被缩减到输出功率P2并且提供相同的差值。

[0133] 然而，这两个实施例中对可用功率估算的影响可能不同，即使差值相同。

[0134] 在相对较低的风速V1下，存在相对较高的灵敏度dPprod/dV|OP＝V_1(如由斜线表示的相对较大的梯度所示)，并且这表明，非零差值表明可用功率中的相对较大的不确定性。这与第二实施例相反，其中因为相对较低的灵敏度dPprod/dV|OP＝V_2(如由斜线表示的相对较小的梯度所示)，在相对高的风速V2下的同一差值导致关于可用功率的估算的相对较低的不确定性。

[0135] 附图还展示当根据正常操作条件操作时使用风力涡轮机的模型(即使风力涡轮机实际上根据缩减的操作条件操作，其中“正常操作条件”被理解为指的是其中风力涡轮机功率输出未被缩减的操作条件)用于灵敏度的计算的优点，因为在缩减的情况下，产出功率可能受到限制，例如在P1处(由水平线表示)，其产生零灵敏度(至少对处于或高于V1的风速)，以防采用描述风力涡轮机在缩减期间的行为的模型。然而，当根据正常操作条件操作时，使用与功率和风速相关的风力涡轮机的模型计算灵敏度，灵敏度变得相对较大(如由斜线表示的相对较大的梯度所示)，这对于计算可用功率的估算的可靠性是有用的。

[0136] 图4是基于对应的多个可靠性参数值来控制多个风力涡轮机的图示，其中发电厂控制器(PPC)426控制多个风力涡轮机，其在此是四个涡轮机 (第一风力涡轮机431、第二风力涡轮机风力涡轮机432、第三风力涡轮机 433、第四风力涡轮机434)，并且其中所述方法包括向用于每个风力涡轮机的发电厂控制器(仅针对第一风力涡轮机431示出)提供可用功率的估算 422和可靠性参数值424，之后，发电厂控制器可以经由功率参考420来控制每个风力涡轮机。如果给定风力涡轮机的可靠性参数的值指示出其不可信，例如可靠性参数处于预定义阈的不可靠的一侧，则其他涡轮机(其是可信的)被用于控制所述多个风力涡轮机的产出功率。

[0137] 作为可靠性参数(R)值的计算的实施例提出的是，例如可以基于差值 DV给出所述可靠性参数值，其中提供估算所针对的风力涡轮机参数是风速 V、差值DV和操作点(OP)处的灵敏度dPprod/dV。在特定实施例中，可靠性参数相对于额定功率Prated被进一步标准化：

[0138] R＝DVV×(dPprod/dV)|OP/Prated

[0139] 其中：

[0140] -R是可靠性参数，

[0141] -DVV是基于风速(V)的差值，被给定为：

[0142] DVV＝Vestimated(Pprod,measured,θmeasured,ωmeasured)-Vmeasured

[0143] -(dPprod/dV)|OP是相对于工作点(OP)中的风速(V)的灵敏度。

[0144] -Pprod,measured是测量出的产出功率。

[0145] -Prated是额定产出功率。

[0146] -Vestimated(Pprod,measured,θmeasured,ωmeasured)是基于与所述多个风力涡轮机操作参数(除了提供估算出的风力涡轮机操作参数值所针对的风力涡轮机操作参数之外)相对应的测量出的风力涡轮机操作参数值估算出的风速，即，在给定的实施例中，模型将风速V、产出功率Pprod、桨距角θ和转子速度ω相关联，并且因此可以基于剩余参数的测量出的值(即，测量出的产出功率Pprod,measured、测量出的桨距角θmeasured、以及测量出的转子速度ωmeasured) 来提供风速的估算Vestimated。

[0147] -Vmeasured是测量出的风速。

[0148] 作为将多个风力涡轮机操作参数彼此关联的模型的实施例，提出以下等式：

[0149] Pprod,estimated＝K×ρ×Cp×Vmeasured3-Ploss

[0150] 其中：

[0151] -K是常数。

[0152] -Vmeasured是测量出的风速。

[0153] -Cp是风速(V)、桨距角(ω)和转子速度(θ)的函数。

[0154] -ρ(rho)是空气密度(其通常也可以被包括在Vestimated中)。

[0155] -Ploss是损失。

[0156] 虽然已经结合具体实施方式描述了本发明，但不应将其解释为以任何方式限于所给出的示例。本发明的范围由所附的权利要求书阐述。在权利要求的上下文中，术语“包括”或“包含”不排除其他可能的元件或步骤。此外，提及诸如“一”或“一个”等的参考不应被解释为排除多个。权利要求中关于附图中所示元件的附图标记的使用也不应被解释为限制本发明的范围。此外，不同权利要求中提及的各个特征可以有利地组合，并且在不同权利要求中提及这些特征并不排除特征的组合是不可能的和有利的。