本發(fā)明涉及控制包括多個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)的風(fēng)電園區(qū)的風(fēng)力渦輪機(jī)。具體而言，本發(fā)明涉及根據(jù)尾流損失控制策略來控制風(fēng)力渦輪機(jī)，以控制風(fēng)力渦輪機(jī)生成的尾流，尾流損失控制策略基于在多個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)中的(例如，風(fēng)力渦輪機(jī)的下游的)另外的風(fēng)力渦輪機(jī)處經(jīng)歷的作為風(fēng)向的函數(shù)的尾流損失來確定。

背景技術(shù)：

1、風(fēng)力渦輪機(jī)用于在風(fēng)流過風(fēng)力渦輪機(jī)時(shí)捕獲風(fēng)中的能量，并且從所捕獲的能量生成功率，例如供應(yīng)給電網(wǎng)。通常，若干風(fēng)力渦輪機(jī)在地理區(qū)域中彼此相對(duì)靠近地定位，其中這樣的一組風(fēng)力渦輪機(jī)可統(tǒng)稱為形成風(fēng)電園區(qū)或風(fēng)電場。

2、可以由風(fēng)力渦輪機(jī)捕獲的風(fēng)能的量根據(jù)各種環(huán)境因素(諸如風(fēng)速和風(fēng)向)而變化。例如，當(dāng)渦輪機(jī)的轉(zhuǎn)子或機(jī)艙直接面向來風(fēng)方向時(shí)，即，當(dāng)風(fēng)力渦輪機(jī)與風(fēng)對(duì)準(zhǔn)時(shí)，風(fēng)力渦輪機(jī)在捕獲風(fēng)能方面通?？梢允亲钣行У?。

3、當(dāng)風(fēng)流過風(fēng)力渦輪機(jī)時(shí)，在風(fēng)力渦輪機(jī)的下游生成擾動(dòng)流形式的尾流。也就是說，風(fēng)力渦輪機(jī)下游的風(fēng)流相對(duì)于風(fēng)力渦輪機(jī)的上游受到干擾或擾動(dòng)。這種擾動(dòng)可能導(dǎo)致風(fēng)流速度的降低和/或風(fēng)流湍流的增加。這些中的每一個(gè)導(dǎo)致可以從風(fēng)捕獲的可用能量的量的減少。

4、在風(fēng)電園區(qū)中，第一上游風(fēng)力渦輪機(jī)生成的尾流可能沖擊第二下游風(fēng)力渦輪機(jī)，從而相對(duì)于不存在上游風(fēng)力渦輪機(jī)的情況，即相對(duì)于不存在由上游渦輪機(jī)導(dǎo)致的尾流效應(yīng)的情況，導(dǎo)致下游風(fēng)力渦輪機(jī)的功率生成效率降低。這可稱為下游風(fēng)力渦輪機(jī)經(jīng)歷的尾流損失。

5、已知執(zhí)行風(fēng)力渦輪機(jī)的所謂的尾流轉(zhuǎn)向以使上游渦輪機(jī)生成的尾流轉(zhuǎn)向遠(yuǎn)離下游渦輪機(jī)。這可以涉及控制上游渦輪機(jī)相對(duì)于來風(fēng)不對(duì)準(zhǔn)。雖然這可能降低上游渦輪機(jī)的能量捕獲效率，但是下游渦輪機(jī)的能量捕獲效率的增加可能導(dǎo)致風(fēng)電園區(qū)的能量捕獲效率的總體增加。

6、用于執(zhí)行尾流轉(zhuǎn)向的已知方法可能是不利的，因?yàn)楫?dāng)需要時(shí)沒有執(zhí)行尾流轉(zhuǎn)向，當(dāng)不需要時(shí)執(zhí)行了尾流轉(zhuǎn)向，和/或不正確地執(zhí)行了尾流轉(zhuǎn)向，使得不能正確地實(shí)現(xiàn)下游渦輪機(jī)所經(jīng)歷的尾流效應(yīng)的減少。這些缺點(diǎn)可由以下中的一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)致：風(fēng)力渦輪機(jī)機(jī)艙位置或相對(duì)風(fēng)速的不準(zhǔn)確檢測；與風(fēng)電園區(qū)中風(fēng)力渦輪機(jī)的相對(duì)定位有關(guān)的不準(zhǔn)確信息；和/或由其他因素(諸如地形或其他障礙物、風(fēng)力條件等)導(dǎo)致的生成的尾流的變化。所產(chǎn)生的效果可能是風(fēng)電園區(qū)的總體能量捕獲效率的降低。

7、本發(fā)明是針對(duì)該背景提出的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種用于控制包括多個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)的風(fēng)電園區(qū)的風(fēng)力渦輪機(jī)的方法。該方法包括檢索用于風(fēng)力渦輪機(jī)的預(yù)定義的尾流損失控制策略，該預(yù)定義的尾流損失控制策略用于控制風(fēng)力渦輪機(jī)根據(jù)風(fēng)力渦輪機(jī)附近的風(fēng)向來執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)尾流損失控制動(dòng)作，該預(yù)定義的尾流控制策略用于控制風(fēng)力渦輪機(jī)的操作以調(diào)整風(fēng)力渦輪機(jī)在被預(yù)測為將在多個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)中的另外的風(fēng)力渦輪機(jī)處導(dǎo)致尾流損失的風(fēng)向上生成的尾流。該方法包括從另外的風(fēng)力渦輪機(jī)接收信號(hào)，所述信號(hào)指示被確定為導(dǎo)致另外的風(fēng)力渦輪機(jī)處的定義的尾流條件或狀態(tài)的風(fēng)向。該方法包括確定被預(yù)測為會(huì)導(dǎo)致另外的風(fēng)力渦輪機(jī)處的定義的尾流條件的風(fēng)向與被確定為導(dǎo)致定義的尾流條件的接收的風(fēng)向之間的差值。該方法包括根據(jù)基于確定的差值(通過確定的差值)的風(fēng)向偏移量確定經(jīng)調(diào)整的尾流損失控制策略，該經(jīng)調(diào)整的尾流損失控制策略用于控制風(fēng)力渦輪機(jī)執(zhí)行預(yù)定義的尾流損失控制策略的一個(gè)或多個(gè)尾流損失控制動(dòng)作。該方法可以包括根據(jù)經(jīng)調(diào)整的尾流損失控制策略來控制風(fēng)力渦輪機(jī)。

2、定義的尾流條件可以是完全尾流條件。

3、接收的風(fēng)向可以是其中另外的風(fēng)力渦輪機(jī)處于風(fēng)力渦輪機(jī)生成的尾流的中心的風(fēng)向。

4、確定經(jīng)調(diào)整的尾流損失控制策略可以包括基于確定的差值來偏移預(yù)定義的尾流損失控制策略在其上被激活的風(fēng)向。

5、該方法可以包括在另外的風(fēng)力渦輪機(jī)處：確定導(dǎo)致另外的風(fēng)力渦輪機(jī)處的定義的尾流條件的風(fēng)向；以及將指示被確定為導(dǎo)致另外的風(fēng)力渦輪機(jī)處的定義的尾流條件的風(fēng)向的信號(hào)傳輸?shù)斤L(fēng)力渦輪機(jī)。

6、可以在風(fēng)力渦輪機(jī)不執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)尾流損失控制動(dòng)作時(shí)確定導(dǎo)致另外的風(fēng)力渦輪機(jī)處的定義的尾流條件的風(fēng)向。

7、導(dǎo)致另外的風(fēng)力渦輪機(jī)處的定義的尾流條件的風(fēng)向可以在訓(xùn)練時(shí)段期間確定，在訓(xùn)練時(shí)段中，風(fēng)電園區(qū)的多個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)針對(duì)多個(gè)不同的風(fēng)向操作。

8、確定導(dǎo)致定義的尾流條件的風(fēng)向可以包括，針對(duì)多個(gè)不同的風(fēng)向：從另外的風(fēng)力渦輪機(jī)的一個(gè)或多個(gè)傳感器接收傳感器信號(hào)；以及，基于接收的傳感器信號(hào)確定指示另外的風(fēng)力渦輪機(jī)的轉(zhuǎn)子上的負(fù)載不平衡的參數(shù)。

9、來自一個(gè)或多個(gè)傳感器的傳感器信號(hào)可以是來自另外的風(fēng)力渦輪機(jī)的轉(zhuǎn)子葉片的一個(gè)或多個(gè)葉片負(fù)載傳感器的葉片負(fù)載信號(hào)。該參數(shù)可以是基于接收的葉片負(fù)載信號(hào)確定的另外的風(fēng)力渦輪機(jī)的轉(zhuǎn)子的偏航力矩。

10、當(dāng)在風(fēng)力渦輪機(jī)處激活經(jīng)調(diào)整的尾流損失控制策略以執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)尾流損失控制動(dòng)作時(shí)，該方法可以包括迭代地執(zhí)行以下步驟：

11、在所述另外的風(fēng)力渦輪機(jī)處：

12、基于來自所述一個(gè)或多個(gè)傳感器的傳感器信號(hào)監(jiān)測指示負(fù)載不平衡的參數(shù)；以及

13、將指示監(jiān)測的參數(shù)的信號(hào)傳輸?shù)剿鲲L(fēng)力渦輪機(jī)；以及

14、在所述風(fēng)力渦輪機(jī)處：

15、從所述另外的風(fēng)力渦輪機(jī)接收指示監(jiān)測的參數(shù)的信號(hào)；

16、基于接收的監(jiān)測參數(shù)來確定用于減小所述另外的風(fēng)力渦輪機(jī)的轉(zhuǎn)子上的負(fù)載不平衡的另外的風(fēng)向偏移量；

17、根據(jù)基于確定的差值的風(fēng)向偏移量和所述另外的風(fēng)向偏移量確定經(jīng)進(jìn)一步調(diào)整的尾流損失控制策略，所述經(jīng)進(jìn)一步調(diào)整的尾流損失控制策略用于控制所述風(fēng)力渦輪機(jī)執(zhí)行所述預(yù)定義的尾流損失控制

18、策略的一個(gè)或多個(gè)尾流損失控制動(dòng)作；以及

19、根據(jù)經(jīng)進(jìn)一步調(diào)整的尾流損失控制策略來控制所述風(fēng)力渦輪機(jī)。

20、根據(jù)經(jīng)調(diào)整的尾流損失控制策略來控制風(fēng)力渦輪機(jī)可以包括：從風(fēng)力渦輪機(jī)或風(fēng)電園區(qū)的一個(gè)或多個(gè)風(fēng)向傳感器接收風(fēng)力渦輪機(jī)附近的測量的風(fēng)向；以及如果基于確定的差值的測量的風(fēng)向偏移量在尾流損失控制激活風(fēng)向的預(yù)定義范圍內(nèi)，則激活經(jīng)調(diào)整的尾流損失控制策略以執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)尾流損失控制動(dòng)作。

21、一個(gè)或多個(gè)尾流損失控制動(dòng)作可以包括以下中的至少一個(gè)：執(zhí)行偏航控制以使風(fēng)力渦輪機(jī)的機(jī)艙和轉(zhuǎn)子相對(duì)于風(fēng)力渦輪機(jī)的塔架圍繞偏航角旋轉(zhuǎn)，以調(diào)整風(fēng)力渦輪機(jī)生成的尾流的方向；執(zhí)行傾斜控制以生成圍繞傾斜軸線的傾斜力矩，以調(diào)整風(fēng)力渦輪機(jī)生成的尾流的方向；執(zhí)行風(fēng)力渦輪機(jī)的轉(zhuǎn)子葉片的集體槳距控制；以及執(zhí)行風(fēng)力渦輪機(jī)的轉(zhuǎn)子葉片的單獨(dú)槳距控制。

22、根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種在其中存儲(chǔ)指令的非暫時(shí)性計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，所述指令在由一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)處理器執(zhí)行時(shí)使所述一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)處理器執(zhí)行上面定義的方法。

23、根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種用于控制包括多個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)的風(fēng)電園區(qū)的風(fēng)力渦輪機(jī)的控制器。該控制器被配置為檢索用于風(fēng)力渦輪機(jī)的預(yù)定義的尾流損失控制策略，預(yù)定義的尾流損失控制策略用于控制風(fēng)力渦輪機(jī)根據(jù)風(fēng)力渦輪機(jī)附近的風(fēng)向來執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)尾流損失控制動(dòng)作，預(yù)定義的損失控制策略用于控制風(fēng)力渦輪機(jī)的操作以調(diào)整風(fēng)力渦輪機(jī)在被預(yù)測為會(huì)導(dǎo)致多個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)中的另外的風(fēng)力渦輪機(jī)處的尾流損失的風(fēng)向上生成的尾流?？刂破鞅慌渲脼閺牧硗獾娘L(fēng)力渦輪機(jī)接收信號(hào)，所述信號(hào)指示被確定為導(dǎo)致另外的風(fēng)力渦輪機(jī)處的尾流損失的風(fēng)向?？刂破鞅慌渲脼榇_定被預(yù)測為會(huì)導(dǎo)致尾流損失的風(fēng)向與被確定為導(dǎo)致尾流損失的接收的風(fēng)向之間的差值?？刂破鞅慌渲脼楦鶕?jù)基于確定的差值的風(fēng)向偏移量確定經(jīng)調(diào)整的尾流損失控制策略，該經(jīng)調(diào)整的尾流損失控制策略用于控制風(fēng)力渦輪機(jī)執(zhí)行預(yù)定義的尾流損失控制策略的一個(gè)或多個(gè)尾流損失控制動(dòng)作?？刂破鞅慌渲脼楦鶕?jù)經(jīng)調(diào)整的尾流損失控制策略來控制風(fēng)力渦輪機(jī)。

24、根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種用于如上所定義的風(fēng)電園區(qū)的控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)包括多個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)，該多個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)包括所述風(fēng)力渦輪機(jī)和所述另外的風(fēng)力渦輪機(jī)?？刂葡到y(tǒng)包括如上所述的控制器。控制系統(tǒng)包括用于控制另外的風(fēng)力渦輪機(jī)的另外的控制器，另外的控制器被配置為：確定導(dǎo)致另外的風(fēng)力渦輪機(jī)處的尾流損失的風(fēng)向；以及將指示被確定為導(dǎo)致另外的風(fēng)力渦輪機(jī)處的尾流損失的風(fēng)向的信號(hào)傳輸?shù)斤L(fēng)力渦輪機(jī)。

25、根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種包括如上定義的控制器的風(fēng)力渦輪機(jī)。

26、根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種包括如上所述的控制系統(tǒng)的風(fēng)電園區(qū)。

27、根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種用于控制包括多個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)的風(fēng)電園區(qū)的風(fēng)力渦輪機(jī)的方法。該方法包括檢索用于風(fēng)力渦輪機(jī)的預(yù)定義的尾流損失控制策略，該預(yù)定義的尾流損失控制策略用于控制風(fēng)力渦輪機(jī)根據(jù)風(fēng)力渦輪機(jī)附近的風(fēng)向來執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)尾流損失控制動(dòng)作，該預(yù)定義的尾流損失控制策略用于控制風(fēng)力渦輪機(jī)的操作以調(diào)整風(fēng)力渦輪機(jī)在被預(yù)測為會(huì)在多個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)中的另外的風(fēng)力渦輪機(jī)處導(dǎo)致尾流損失的風(fēng)向上生成的尾流。該方法包括從另外的風(fēng)力渦輪機(jī)接收指示另外的風(fēng)力渦輪機(jī)處的當(dāng)前尾流條件(例如，完全尾流條件)的信號(hào)。該方法包括接收指示風(fēng)力渦輪機(jī)附近的當(dāng)前風(fēng)向的信號(hào)。該方法包括確定被預(yù)測為會(huì)導(dǎo)致另外的風(fēng)力渦輪機(jī)處的當(dāng)前尾流條件的風(fēng)向與對(duì)應(yīng)于定義的尾流條件的當(dāng)前風(fēng)向之間的差值。該方法包括根據(jù)基于確定的差值的風(fēng)向偏移量確定經(jīng)調(diào)整的尾流損失控制策略，該經(jīng)調(diào)整的尾流損失控制策略用于控制風(fēng)力渦輪機(jī)執(zhí)行預(yù)定義的尾流損失控制策略的一個(gè)或多個(gè)尾流損失控制動(dòng)作。該方法包括根據(jù)經(jīng)調(diào)整的尾流損失控制策略來控制風(fēng)力渦輪機(jī)。