專利名稱：用于優(yōu)化風(fēng)能設(shè)備的運(yùn)行的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于優(yōu)化風(fēng)能設(shè)備的運(yùn)行的方法，所述風(fēng)能設(shè)備包含轉(zhuǎn)子、用所述轉(zhuǎn)子驅(qū)動(dòng)的用于產(chǎn)生電能的發(fā)電機(jī)和控制裝置，其中所述控制裝置借助于一組運(yùn)行參數(shù)來(lái)運(yùn)行所述風(fēng)能設(shè)備，并且采用第二風(fēng)能設(shè)備作為參照風(fēng)能設(shè)備。
從風(fēng)力產(chǎn)生電能越來(lái)越有經(jīng)濟(jì)意義。因此尋求用于提高收益的措施。除了為風(fēng)能設(shè)備選擇有利的位置和選擇適于所述位置的類型以外，選擇正確的運(yùn)行參數(shù)也屬于此。這恰恰在現(xiàn)代風(fēng)能設(shè)備中有重大意義，因?yàn)樯婕敖柚诤馁M(fèi)的控制裝置運(yùn)行的復(fù)雜構(gòu)成體。所述控制裝置提供多個(gè)可調(diào)整的參數(shù)，所述參數(shù)最佳地被調(diào)整用以達(dá)到盡可能高的結(jié)果。然而，在此有利的運(yùn)行結(jié)果卻不只意味著產(chǎn)生盡可能多的電能，而是這還涉及其它的方面，譬如盡可能低的噪聲發(fā)射、驅(qū)動(dòng)支路或者風(fēng)能設(shè)備的整個(gè)結(jié)構(gòu)的低載荷，或者還有關(guān)于良好的網(wǎng)絡(luò)相容性。為了尋求對(duì)用于運(yùn)行風(fēng)能設(shè)備的參數(shù)的盡可能好的調(diào)整，采用優(yōu)化方法用以改善從實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)所得出的值。
從DE-A-101 27 451公知，為找出最佳值而進(jìn)行參數(shù)改變。該方法所基于的思想是，借助于定時(shí)器在預(yù)先給定的極限值內(nèi)改變參數(shù)直到找到最佳值為止。這種方法的缺點(diǎn)在于，利用其通常僅僅確定局部的、而不是全局的最優(yōu)值。此外，該方法還具有以下缺點(diǎn)，即所述方法不能在因尤其是在風(fēng)強(qiáng)和風(fēng)向方面變化的環(huán)境參數(shù)而造成的隨機(jī)波動(dòng)與因改變了的參數(shù)調(diào)整而造成的真正改善之間進(jìn)行區(qū)別。因此該方法不總是提供滿意的結(jié)果。此外所述方法比較慢。
本發(fā)明所基于的任務(wù)是，如下改進(jìn)本文開(kāi)始所述類型的方法，即能夠更快速和可靠地進(jìn)行優(yōu)化。
本發(fā)明的解決方案在于獨(dú)立權(quán)利要求的特征中。有利的改進(jìn)是從屬權(quán)利要求的主題。
根據(jù)本發(fā)明，在用于優(yōu)化風(fēng)能設(shè)備的運(yùn)行的方法中，其中所述風(fēng)能設(shè)備包含轉(zhuǎn)子、用之驅(qū)動(dòng)的用于產(chǎn)生電能的發(fā)電機(jī)、和控制裝置，其中所述控制裝置借助于一組運(yùn)行參數(shù)來(lái)運(yùn)行所述風(fēng)能設(shè)備，并且采用第二風(fēng)能設(shè)備作為參照風(fēng)能設(shè)備，規(guī)定首先用第一組參數(shù)并且然后用不同的第二組參數(shù)運(yùn)行要優(yōu)化的目標(biāo)風(fēng)能設(shè)備，分別針對(duì)兩組運(yùn)行參數(shù)檢測(cè)目標(biāo)風(fēng)能設(shè)備的目標(biāo)量和參照風(fēng)能設(shè)備的參照結(jié)果，通過(guò)在考慮參照結(jié)果的情況下計(jì)算質(zhì)量尺度而自動(dòng)化地分析所述目標(biāo)量并且自動(dòng)化地確定具有較好質(zhì)量尺度的該組參數(shù)。
本發(fā)明所基于的構(gòu)思是，在優(yōu)化運(yùn)行結(jié)果時(shí)不只是限于要優(yōu)化的風(fēng)能設(shè)備(目標(biāo)風(fēng)能設(shè)備)，而是借助于參照設(shè)備自動(dòng)化地評(píng)定運(yùn)行參數(shù)變化的結(jié)果。優(yōu)選地以在空間上接近的方式布置該參照設(shè)備，例如所述參照設(shè)備是相鄰設(shè)備；然而并不一定要求在空間上接近。在選擇參照風(fēng)能設(shè)備時(shí)更重要的是存在著全部盡可能可比較的條件，其中卻不要求情況的同一性。在此特別的作用適宜于風(fēng)情況和在風(fēng)能設(shè)備的轉(zhuǎn)子上的由此引起的入流條件。公知的是風(fēng)多數(shù)不是均勻地而是有波動(dòng)地刮。這些波動(dòng)一般是隨機(jī)的并且涉及風(fēng)的所有參數(shù)，例如風(fēng)速、風(fēng)向、陣風(fēng)因數(shù)、渦流情況等等。因?yàn)轱L(fēng)的這些波動(dòng)使難于比較相繼進(jìn)行的測(cè)量，而且直至不可實(shí)施。典型地通過(guò)長(zhǎng)測(cè)量時(shí)間對(duì)付風(fēng)的這樣不可避免的隨機(jī)性以達(dá)到平均。以此方式只能夠緩慢地進(jìn)行優(yōu)化。
本發(fā)明著手于此。本發(fā)明規(guī)定，不像以往那樣把風(fēng)的隨機(jī)性當(dāng)作不利的事情與之抗?fàn)幉⑶覟榇巳淌荛L(zhǎng)的測(cè)量時(shí)間，而是根據(jù)本發(fā)明接受這種隨機(jī)性并且用于加速優(yōu)化。本發(fā)明通過(guò)以下方式來(lái)實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，即依次地用兩個(gè)相互不同的運(yùn)行參數(shù)組運(yùn)行所述目標(biāo)風(fēng)能設(shè)備并且檢測(cè)在此進(jìn)行調(diào)整的運(yùn)行結(jié)果(一般被稱為目標(biāo)量)。同樣地發(fā)生在參照風(fēng)能設(shè)備方面，只是在參照風(fēng)能設(shè)備的情況下需要不改變運(yùn)行參數(shù)。與目標(biāo)風(fēng)能設(shè)備的結(jié)果并行地檢測(cè)所述參照風(fēng)能設(shè)備的參照結(jié)果即可。
本發(fā)明利用這樣的認(rèn)識(shí)所述目標(biāo)和參照設(shè)備以類似的方式遭受隨機(jī)性變化，例如風(fēng)速的波動(dòng)或者風(fēng)向變化。也就是目標(biāo)和參照風(fēng)能設(shè)備同樣地遭受由此引起的功率變化，并且因此不被考慮。相反，基于運(yùn)行參數(shù)的改變的運(yùn)行結(jié)果改變?cè)谀繕?biāo)風(fēng)能設(shè)備和參照風(fēng)能設(shè)備的情況下以不同的方式起作用。本發(fā)明已經(jīng)認(rèn)識(shí)到，在參照設(shè)備的運(yùn)行結(jié)果情況下在波動(dòng)中對(duì)風(fēng)的隨機(jī)性存在容易達(dá)到的尺度，并且借此可以進(jìn)行對(duì)質(zhì)量尺度的驗(yàn)證。從而能夠?qū)崿F(xiàn)快速和自動(dòng)的區(qū)別變化(例如增益)是否在實(shí)際上基于改變了的運(yùn)行參數(shù)組或者所述變化僅僅應(yīng)當(dāng)被歸因于風(fēng)的隨機(jī)性。在第一所述情況下可以把所述結(jié)果用于優(yōu)化，在第二所述情況下則放棄所述結(jié)果。從而本發(fā)明能夠即使在沒(méi)有長(zhǎng)測(cè)量時(shí)間的情況下以自動(dòng)化的方式也作出關(guān)于運(yùn)行參數(shù)的改變對(duì)所達(dá)到的目標(biāo)量(尤其是運(yùn)行結(jié)果)的作用的說(shuō)明。從而本發(fā)明使一方面在由于參數(shù)改變的真實(shí)改變與由于風(fēng)的隨機(jī)性的非真實(shí)改變的可區(qū)別性方面長(zhǎng)持續(xù)時(shí)間的平均方法的優(yōu)點(diǎn)與另一方面在優(yōu)化速度方面在不考慮隨機(jī)性的情況下快速優(yōu)化方法的優(yōu)點(diǎn)一致。利用如此所優(yōu)化的運(yùn)行參數(shù)組于是可以運(yùn)動(dòng)目標(biāo)風(fēng)能設(shè)備。因?yàn)槿绫景l(fā)明所述的方法對(duì)于隨機(jī)性的改變不太易受影響，所以可以縮短用于執(zhí)行所述優(yōu)化方法的持續(xù)時(shí)間。如本發(fā)明所述的方法可以快速地被執(zhí)行并且在有許多風(fēng)能設(shè)備的大的風(fēng)場(chǎng)中也可以快速地產(chǎn)生最佳的運(yùn)行結(jié)果。
這種快速的可執(zhí)行性尤其是自動(dòng)化的功勞。它使得所述方法不僅能夠快速地而且還能夠頻繁地被執(zhí)行。頻繁地執(zhí)行如本發(fā)明所述的優(yōu)化方法保證幾乎整個(gè)時(shí)間用其最佳值運(yùn)行所處理的風(fēng)能設(shè)備。這當(dāng)在風(fēng)條件下出現(xiàn)強(qiáng)的隨機(jī)波動(dòng)的情形中尤其是有利的。本發(fā)明提供一種比較簡(jiǎn)單的方法，所述方法由于其自動(dòng)化恰好在這樣的條件下建議用于頻繁地執(zhí)行。
下面說(shuō)明其一些所采用的概念運(yùn)行參數(shù)被理解為所述系統(tǒng)的影響系統(tǒng)性能的系數(shù)或者參數(shù)。在此，可以是機(jī)械的或者電的系統(tǒng)的這種參數(shù)，或者是控制或者調(diào)節(jié)裝置的參數(shù)。
要優(yōu)化的目標(biāo)量是系統(tǒng)變量。它們作為其它變量和參數(shù)的結(jié)果得出。從而該概念還包含風(fēng)能設(shè)備的運(yùn)行結(jié)果，因此包含所輸出的電能或者功率。要優(yōu)化的目標(biāo)量的其它例子是風(fēng)能設(shè)備的噪聲發(fā)射、所產(chǎn)生的電能的網(wǎng)絡(luò)相容性、尤其由于彎曲和/或振動(dòng)負(fù)荷以及振蕩特性所造成的設(shè)備載荷。概念“參照結(jié)果”在其意義上對(duì)應(yīng)于概念“運(yùn)行結(jié)果”。不要求“運(yùn)行結(jié)果”和“參照結(jié)果”總是相同的參數(shù)。
有利地作為要優(yōu)化的目標(biāo)量采用由目標(biāo)風(fēng)能設(shè)備所輸出的電功率，而作為質(zhì)量尺度(Gütemaβ)采用在可選擇的時(shí)間間隔上所確定的電能收益。以此方式可以把對(duì)于風(fēng)能設(shè)備的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行特別重要的參數(shù)、即功率和電能用作優(yōu)化的基礎(chǔ)。作為要改變的運(yùn)行參數(shù)優(yōu)選地采用轉(zhuǎn)子葉片的葉片角度、發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩特性曲線和/或風(fēng)向傳感器的偏移量。葉片角度是各個(gè)轉(zhuǎn)子葉片對(duì)轉(zhuǎn)子平面的安裝角，其中尤其還考慮一般三個(gè)轉(zhuǎn)子葉片的特定葉片角度的優(yōu)化。借助于轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩曲線在部分負(fù)荷區(qū)域中借助于快速轉(zhuǎn)數(shù)(Schnelllaufzahl)確定轉(zhuǎn)子的最佳轉(zhuǎn)速。風(fēng)向傳感器的偏移量是從其額定方向放置所述傳感器的值。它從只能從以下得出，即用最終的精度校準(zhǔn)風(fēng)向傳感器，并且在實(shí)踐中應(yīng)當(dāng)考慮可達(dá)到幾個(gè)度的不準(zhǔn)確性。另外所述風(fēng)傳感器處于遭受由于轉(zhuǎn)子的渦流的區(qū)域中。由此出現(xiàn)錯(cuò)誤測(cè)量。如果基于所述風(fēng)向傳感器的信號(hào)借助于跟蹤裝置對(duì)準(zhǔn)風(fēng)能設(shè)備，則由于這種偏移所決定的誤差傳播。為了使這種誤差最小化或者優(yōu)化所述風(fēng)能設(shè)備的運(yùn)行，可以有利地考慮如本發(fā)明所述的方法。
根據(jù)優(yōu)選的實(shí)施形式，不改變參照設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)。這樣的優(yōu)點(diǎn)是不要求主動(dòng)地訪問(wèn)參照風(fēng)能設(shè)備。因此此外還確保由于風(fēng)波動(dòng)的目標(biāo)量變化不與由于運(yùn)行參數(shù)改變的變化混淆。從而還能夠采用不屬于自身的風(fēng)場(chǎng)的“外來(lái)的”風(fēng)能設(shè)備作參照風(fēng)能設(shè)備。此外，從而還能夠利用多個(gè)要優(yōu)化的目標(biāo)風(fēng)能設(shè)備同時(shí)訪問(wèn)參照風(fēng)能設(shè)備，而不會(huì)出現(xiàn)因不同的參數(shù)改變而產(chǎn)生的沖突。
優(yōu)選地所述驗(yàn)證(Validieren)包含詢問(wèn)評(píng)估矩陣，在所述評(píng)估矩陣中含有多個(gè)被設(shè)置為參照風(fēng)能設(shè)備的其它風(fēng)能設(shè)備。這樣一種評(píng)估矩陣尤其是對(duì)優(yōu)化較大數(shù)量的風(fēng)能設(shè)備是有利的，例如在優(yōu)化整個(gè)風(fēng)場(chǎng)的情況下。在所述評(píng)估矩陣中包含關(guān)于目標(biāo)風(fēng)能設(shè)備與參照風(fēng)能設(shè)備的比例的信息。例如通過(guò)考慮目標(biāo)和參照風(fēng)能設(shè)備的不同功率曲線，所述信息能夠把參照風(fēng)能設(shè)備的目標(biāo)量的變化換算成目標(biāo)風(fēng)能設(shè)備的目標(biāo)量的變化。此外考慮所存儲(chǔ)的信息用于確定驗(yàn)證閾值，其中在至所述驗(yàn)證閾值之前接受取參照風(fēng)能設(shè)備的數(shù)據(jù)并且在超然于該驗(yàn)證閾值之外丟棄參照風(fēng)能設(shè)備的數(shù)據(jù)。從而可以規(guī)定，在狹窄的空間附近有相同的風(fēng)能設(shè)備的情況下比在僅僅有類似的還在一定距離之外的參照風(fēng)能設(shè)備的情況下使用更精確的驗(yàn)證尺度。當(dāng)然另一驗(yàn)證尺度必須通過(guò)較長(zhǎng)的測(cè)量時(shí)間間隔或者通過(guò)分析多個(gè)測(cè)量時(shí)間間隔、也就是在以統(tǒng)計(jì)的方式進(jìn)行補(bǔ)償，以獲得相同品質(zhì)的結(jié)果。在簡(jiǎn)單的評(píng)估矩陣中可以把這些情況匯總地通過(guò)一種標(biāo)量偶合值表達(dá)。但是，優(yōu)選地如此構(gòu)造所述評(píng)估矩陣，使得所述評(píng)估矩陣具有向量作為元素。這包含在把參照風(fēng)能設(shè)備與確定的目標(biāo)風(fēng)能設(shè)備相聯(lián)系的情況要考慮的不同內(nèi)在和外在條件的值。從而得出用于簡(jiǎn)化分析的另外的可能性。此外還簡(jiǎn)化了表示和數(shù)學(xué)分析。從而這樣一種評(píng)估矩陣尤其適用于自動(dòng)化。
有利地在執(zhí)行對(duì)參照風(fēng)能設(shè)備的驗(yàn)證時(shí)既考慮靜態(tài)的條件也考慮動(dòng)態(tài)的條件。尤其是前述的內(nèi)在條件屬于靜態(tài)的，然而還有一些其它的，譬如安裝地點(diǎn)以及其環(huán)境情況。尤其是那些與存在的天氣情況有關(guān)的這些條件屬于動(dòng)態(tài)條件。這尤其涉及風(fēng)參數(shù)(風(fēng)強(qiáng)和風(fēng)向)。例如風(fēng)向用于排除在風(fēng)向上處于要優(yōu)化的目標(biāo)設(shè)備之前或者之后的風(fēng)能設(shè)備。否則可能存在由于與要優(yōu)化的目標(biāo)風(fēng)能設(shè)備的相互作用而影響參照設(shè)備的風(fēng)險(xiǎn)。這樣的相互作用尤其是沿相應(yīng)風(fēng)向的前向運(yùn)行或者后向運(yùn)行(Vor-und Nachlauf)中出現(xiàn)。這可能導(dǎo)致雖然在處于一行的風(fēng)能設(shè)備情況下在多數(shù)風(fēng)向時(shí)可以執(zhí)行如本發(fā)明所述的方法，但是如果風(fēng)沿由該行所確定的方向刮時(shí)卻不能夠執(zhí)行如本發(fā)明所述的方法。在這樣的情況下本發(fā)明將會(huì)優(yōu)選地抑制所述優(yōu)化，直到風(fēng)從更有利的方向刮。從而避免攙假。
有利地，在確定參照風(fēng)能設(shè)備時(shí)考慮內(nèi)在條件。內(nèi)在條件被理解為基于所述風(fēng)能設(shè)備本身的這種特性。屬于此的例如有發(fā)電機(jī)的機(jī)器類型、對(duì)所述風(fēng)能設(shè)備所采用的調(diào)節(jié)方案、轉(zhuǎn)子構(gòu)造(固定轉(zhuǎn)速或者轉(zhuǎn)速可變)、轉(zhuǎn)子葉片類型和設(shè)備大小。但是卻不要求只把在該方面相同的風(fēng)能設(shè)備確定為參照風(fēng)能設(shè)備。一般地把類似的設(shè)備確定為參照風(fēng)能設(shè)備就足夠了。
此外如果在確定參照風(fēng)能設(shè)備時(shí)考慮外在條件，則是有利的。尤其是說(shuō)明風(fēng)能設(shè)備與環(huán)境的相互作用的那些因素屬于此。此外安放地點(diǎn)和高度以及相對(duì)于影響相應(yīng)的風(fēng)能設(shè)備的風(fēng)入流(Windanstrmung)的障礙物的位置屬于此。在此，不僅將自然的塑造(譬如丘陵或者樹(shù)林)看作障礙物，而且還將包括在附近所建立的風(fēng)能設(shè)備在內(nèi)的人工結(jié)構(gòu)看作障礙物，因?yàn)樗鼈円惨曪L(fēng)向而異起影響流的作用。
優(yōu)選地如此長(zhǎng)時(shí)間地重復(fù)對(duì)所述運(yùn)行參數(shù)的改變和對(duì)所述目標(biāo)量的檢測(cè)，直到達(dá)到預(yù)先給定的中斷標(biāo)準(zhǔn)ε為止。在此ε有利地代表所述質(zhì)量尺度的差別數(shù)值。如果所述數(shù)值處于可調(diào)整的閾值之下，則可以結(jié)束用于參照風(fēng)能設(shè)備的優(yōu)化方法。應(yīng)當(dāng)理解的是，不一定要求考慮耗費(fèi)的用于中斷標(biāo)準(zhǔn)的質(zhì)量尺度。還可以設(shè)置一種簡(jiǎn)單的質(zhì)量尺度。這里考慮例如10分鐘平均值。
優(yōu)選地規(guī)定采用修正矩陣K。在所述修正矩陣中對(duì)于目標(biāo)和參照風(fēng)能設(shè)備的各個(gè)組合包含修正值。從而能夠在計(jì)算上考慮不同的風(fēng)能設(shè)備之間的區(qū)別。優(yōu)選地所述修正矩陣自適應(yīng)地被構(gòu)造。這意味著，借助于自學(xué)習(xí)算法自動(dòng)地匹配修正矩陣的各個(gè)值。由此自動(dòng)地考慮可以通過(guò)較長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行各個(gè)風(fēng)能設(shè)備得出的變化。
在以上的說(shuō)明之后不需要更詳細(xì)的說(shuō)明，只是(但是不僅僅)由于風(fēng)的波動(dòng)性質(zhì)而不能以事先確定的方式確定適當(dāng)?shù)膮⒄诊L(fēng)能設(shè)備，而總是只能夠借助于相應(yīng)存在的環(huán)境條件成功地進(jìn)行。原則上這種確定可以由操作人員進(jìn)行。但是為了將運(yùn)營(yíng)商和其人員從該確定中釋放，根據(jù)為之尋求獨(dú)立的保護(hù)的本發(fā)明另一方面規(guī)定自動(dòng)地進(jìn)行這種確定。
在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施形式中，把多個(gè)風(fēng)能設(shè)備確定為目標(biāo)風(fēng)能設(shè)備和/或參照風(fēng)能設(shè)備的分組。因此例如在多個(gè)風(fēng)能設(shè)備的與風(fēng)向交叉的行的情況下每?jī)蓚€(gè)設(shè)備可以是一個(gè)目標(biāo)風(fēng)能設(shè)備，其中使用變化的運(yùn)行參數(shù)組。這不只有可以一次優(yōu)化多個(gè)目標(biāo)風(fēng)能設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)。另一個(gè)顯著的優(yōu)點(diǎn)在于，基于大量的風(fēng)能設(shè)備而短的觀察時(shí)間就足以檢測(cè)和分析重要的運(yùn)行結(jié)果。已經(jīng)表明，在有利的條件下(例如數(shù)量為十至二十個(gè)的近海(Offshore)風(fēng)能設(shè)備的與風(fēng)向交叉的行)，十分鐘運(yùn)行可以足以評(píng)定運(yùn)行參數(shù)的改變對(duì)要優(yōu)化的目標(biāo)量的作用。在此，本發(fā)明利用這樣的認(rèn)識(shí)取代于在較長(zhǎng)的時(shí)間間隔上所采用的抽樣數(shù)目，在一時(shí)間點(diǎn)并行地提取的抽樣也提供可比較的、有說(shuō)服力的結(jié)果。由此顯著地加速了對(duì)如本發(fā)明所述的優(yōu)化方法的執(zhí)行。
此外形成分組還提供了采用耗費(fèi)的優(yōu)化方法的可能性，其中同時(shí)估計(jì)多個(gè)組參數(shù)。例如這樣一種可能性在于，如此地改變目標(biāo)風(fēng)能設(shè)備分組的運(yùn)行參數(shù)組，使得為要優(yōu)化的參數(shù)形成梯度場(chǎng)。于是可以用一個(gè)公知的梯度方法快速地確定，應(yīng)當(dāng)用哪個(gè)值最有利地繼續(xù)優(yōu)化。由此所述優(yōu)化方法非?？斓厥諗?，使得可以及早地找出最佳的運(yùn)行參數(shù)組。在分組中風(fēng)能設(shè)備的數(shù)量越大，可以越快地進(jìn)行優(yōu)化。從而本發(fā)明提供了正好也快速地優(yōu)化大的風(fēng)場(chǎng)的可能性。
不要求在參照風(fēng)能設(shè)備與目標(biāo)風(fēng)能設(shè)備之間保持1∶1關(guān)系?？梢砸?guī)定采用多個(gè)目標(biāo)風(fēng)能設(shè)備。這樣的優(yōu)點(diǎn)是，識(shí)別風(fēng)能設(shè)備相互間的偏差并且可以以此方式消除可能的異常測(cè)值(Ausreiβer)。由此克服以下風(fēng)險(xiǎn)，即損壞的或者以其它的方式受干擾的風(fēng)能設(shè)備導(dǎo)致優(yōu)化方法的摻假結(jié)果。
此外本發(fā)明還涉及一種風(fēng)能設(shè)備，所述風(fēng)能設(shè)備具有轉(zhuǎn)子、用所述轉(zhuǎn)子驅(qū)動(dòng)的用于產(chǎn)生電能的發(fā)電機(jī)和控制裝置，所述控制裝置被構(gòu)造用于借助一組運(yùn)行參數(shù)運(yùn)行所述風(fēng)能設(shè)備，其中所述控制裝置與參照風(fēng)能設(shè)備的運(yùn)行和目標(biāo)量用的檢測(cè)裝置連接，并且所述控制裝置具有用于執(zhí)行如本發(fā)明所述的方法的優(yōu)化模塊。
本發(fā)明此外還涉及風(fēng)場(chǎng)，所述風(fēng)場(chǎng)包含多個(gè)風(fēng)能設(shè)備，所述風(fēng)能設(shè)備具有轉(zhuǎn)子、用所述轉(zhuǎn)子驅(qū)動(dòng)的用于產(chǎn)生電能的發(fā)電機(jī)和控制裝置，所述控制裝置被構(gòu)造用于借助一組運(yùn)行參數(shù)運(yùn)行所述風(fēng)能設(shè)備，并且還設(shè)置具有用于所述風(fēng)能設(shè)備的主導(dǎo)功能(Leitfunktion)的場(chǎng)主機(jī)，其中根據(jù)本發(fā)明所述場(chǎng)主機(jī)具有用于執(zhí)行如本發(fā)明所述的方法的優(yōu)化模塊。在此所述場(chǎng)主機(jī)不需要是分開(kāi)實(shí)施的裝置，所述場(chǎng)主機(jī)還可以被構(gòu)造為風(fēng)能設(shè)備的控制裝置的元件。
為了闡述參考以上對(duì)如本發(fā)明所述的方法的說(shuō)明。
下面參考附圖描述本發(fā)明，在附圖中示出了本發(fā)明的有利的實(shí)施例。


圖1示出用于應(yīng)用如本發(fā)明所述的方法的風(fēng)場(chǎng)(Windpark)的示意圖；圖2示出在執(zhí)行如本發(fā)明所述的方法時(shí)所述風(fēng)場(chǎng)的示意圖；圖3示出在環(huán)境中有流障礙物的風(fēng)場(chǎng)的另一實(shí)施例；圖4示出在圖3中所示的風(fēng)場(chǎng)用的評(píng)估矩陣；圖5示出對(duì)圖4的評(píng)估矩陣的修正矩陣；圖6示出具有風(fēng)能設(shè)備組的風(fēng)場(chǎng)的另一實(shí)施例；圖7示出在各個(gè)風(fēng)能設(shè)備的情況下應(yīng)用如本發(fā)明所述的優(yōu)化方法的另一實(shí)施例；圖8示出如本發(fā)明所述的優(yōu)化方法的框架方向(Rahmenrichtung)的流程圖；而圖9示出在圖8中所示的優(yōu)化方法的優(yōu)化步驟。
在圖1中示出一種用于實(shí)施如本發(fā)明所述的方法所設(shè)置的風(fēng)場(chǎng)，該風(fēng)場(chǎng)包含多個(gè)風(fēng)能設(shè)備1至4以及場(chǎng)主機(jī)5。
風(fēng)能設(shè)備1至4以相同方式被構(gòu)造。為了說(shuō)明結(jié)構(gòu)而考慮風(fēng)能設(shè)備1；相應(yīng)適用于其余的。所述風(fēng)能設(shè)備1包含塔架11，所述塔架具有在其上以可轉(zhuǎn)動(dòng)方式所布置的機(jī)殼12。轉(zhuǎn)子13以可旋轉(zhuǎn)方式被安置在所述機(jī)殼的一個(gè)端面上，并且通過(guò)主動(dòng)軸(圖中未示出)與發(fā)電機(jī)14連接。所述發(fā)電機(jī)14優(yōu)選地是雙饋電異步機(jī)，然而也可以采用與同步或者異步機(jī)不同的型。發(fā)電機(jī)14通過(guò)逆變器15與連接線路16連接。所述逆變器15可以被實(shí)施成全逆變器或者部分逆變器。為了確定風(fēng)向而設(shè)置風(fēng)向標(biāo)10作為控制裝置17的傳感器。
為控制風(fēng)能設(shè)備1的運(yùn)行，設(shè)置控制裝置17。所述控制裝置被構(gòu)造用于根據(jù)可調(diào)整的預(yù)先規(guī)定來(lái)運(yùn)行風(fēng)能設(shè)備1。所述預(yù)先規(guī)定可以在內(nèi)部被確定，也可以從外部通過(guò)數(shù)據(jù)端子18輸送。所述控制裝置17與測(cè)量裝置連接，其中舉例性地示出功率測(cè)量裝置19。所述測(cè)量裝置用于確定由所述風(fēng)能設(shè)備所給出的電壓、電流以及相位，其中尤其可以確定所給出的電能。利用其并且借助于通過(guò)數(shù)據(jù)端子18所傳輸?shù)念A(yù)先規(guī)定來(lái)運(yùn)行風(fēng)能設(shè)備1?？刂蒲b置17為此具有帶有多個(gè)運(yùn)行參數(shù)的相應(yīng)調(diào)節(jié)裝置。
風(fēng)能設(shè)備1至4用其相應(yīng)的連接線路16與風(fēng)場(chǎng)的匯流網(wǎng)6連接。把由風(fēng)場(chǎng)的各個(gè)風(fēng)能設(shè)備1至4所給出的電能饋入?yún)R流網(wǎng)6中。匯流網(wǎng)6通過(guò)連接點(diǎn)69與能量供應(yīng)企業(yè)的高壓電網(wǎng)9連接。在所述連接點(diǎn)69上可以設(shè)置用于提高電壓水平的變壓器以及用于把風(fēng)場(chǎng)與高壓電網(wǎng)9分隔開(kāi)的開(kāi)關(guān)裝置68。
風(fēng)能設(shè)備1至4的數(shù)據(jù)線路18匯總到風(fēng)場(chǎng)的數(shù)據(jù)網(wǎng)8。所述數(shù)據(jù)網(wǎng)與場(chǎng)主機(jī)5連接。所述場(chǎng)主機(jī)為風(fēng)場(chǎng)的全部風(fēng)能設(shè)備1至4提供中央運(yùn)行引導(dǎo)。此外所述場(chǎng)主機(jī)借助于測(cè)量裝置59監(jiān)控所述風(fēng)場(chǎng)到高壓電網(wǎng)9上的連接。外部的預(yù)先規(guī)定、例如高壓電網(wǎng)9的運(yùn)營(yíng)商或者風(fēng)場(chǎng)運(yùn)營(yíng)商的這種預(yù)先規(guī)定，通過(guò)端子55被施加在場(chǎng)主機(jī)5上。場(chǎng)主機(jī)5借助于主導(dǎo)計(jì)算機(jī)50根據(jù)運(yùn)行條件和所述預(yù)先規(guī)定來(lái)確定用于運(yùn)行各個(gè)風(fēng)能設(shè)備1至4的額定量。所述額定量通過(guò)數(shù)據(jù)網(wǎng)8被傳輸給各個(gè)風(fēng)能設(shè)備1至4的控制裝置17。此外場(chǎng)主機(jī)5配備有優(yōu)化模塊51。所述優(yōu)化模塊包含確定環(huán)節(jié)52、優(yōu)化環(huán)節(jié)53以及驗(yàn)證環(huán)節(jié)54。對(duì)帶有其功能環(huán)節(jié)的優(yōu)化模塊的作用方式在下文中詳細(xì)地進(jìn)行說(shuō)明。
首先應(yīng)該參考圖2說(shuō)明實(shí)施例。圖2示出在圖1所示出的風(fēng)場(chǎng)的上部的示意性視圖?？吹皆诓贾贸梢慌诺娘L(fēng)能設(shè)備1、2和3以及在其下方在第二排中單獨(dú)布置的風(fēng)能設(shè)備4。場(chǎng)主機(jī)5以及匯流網(wǎng)6和數(shù)據(jù)網(wǎng)8在圖2中沒(méi)有示出。為了進(jìn)行說(shuō)明還假定，所述風(fēng)場(chǎng)在用實(shí)線箭頭所象征的風(fēng)的情況下被運(yùn)行。如用實(shí)線所示的那樣對(duì)準(zhǔn)風(fēng)能設(shè)備1至4。
為了進(jìn)行說(shuō)明，現(xiàn)在考慮譬如由優(yōu)化模塊51所執(zhí)行的本發(fā)明優(yōu)化方法。附加地參考圖8。首先進(jìn)行初始化和選取要優(yōu)化的目標(biāo)風(fēng)能設(shè)備(步驟101)。要優(yōu)化的風(fēng)能設(shè)備是2號(hào)設(shè)備。在下一步驟中詢問(wèn)所述要優(yōu)化的目標(biāo)風(fēng)能設(shè)備B(2)的運(yùn)行參數(shù)以及評(píng)估矩陣E的值(步驟102)。然后可以借助于所述值確定適當(dāng)?shù)膮⒄赵O(shè)備。對(duì)參照風(fēng)能設(shè)備的這種確定可以手動(dòng)地進(jìn)行，然而這適當(dāng)?shù)亟柚诖_定環(huán)節(jié)52自動(dòng)地實(shí)現(xiàn)。這里風(fēng)能設(shè)備1、3和4在考慮之內(nèi)。假定在內(nèi)在條件方面、尤其是在設(shè)備大小和調(diào)節(jié)方案方面在所有的風(fēng)能設(shè)備之間存在一致性。從而存在作為參照風(fēng)能設(shè)備的基本資格。此外還檢驗(yàn)在內(nèi)在條件方面存在哪種一致性。屬于此的有，所考慮的參照風(fēng)能設(shè)備相對(duì)于當(dāng)前存在著的風(fēng)向而言是否處于障礙物的前向或后向運(yùn)行中。如果情況如此，則所涉及的風(fēng)能設(shè)備就不適于作為參照風(fēng)能設(shè)備。如從圖2的表示中不難看出，風(fēng)能設(shè)備1和3從其安裝位置看是等價(jià)的。兩者都被布置在要優(yōu)化的目標(biāo)風(fēng)能設(shè)備2旁邊，并且可能以相同的、如果不是則(除了局部的渦流之外)甚至一致的風(fēng)條件為前提。對(duì)于風(fēng)能設(shè)備4而言是不同的。所述風(fēng)能設(shè)備4直接地被布置在目標(biāo)風(fēng)能設(shè)備2的后方，從而處于其后向運(yùn)行中。這里應(yīng)該考慮目標(biāo)風(fēng)能設(shè)備的運(yùn)行對(duì)風(fēng)能設(shè)備4的影響。從而該風(fēng)能設(shè)備4不適于用作參照風(fēng)能設(shè)備。在然后還要考慮的兩個(gè)風(fēng)能設(shè)備1、3的情況下，估計(jì)在其它參數(shù)方面、尤其關(guān)于風(fēng)強(qiáng)和風(fēng)向的一致性。用于實(shí)施的細(xì)節(jié)在后文中參考圖4進(jìn)行說(shuō)明。從內(nèi)在和外在條件的一致性程度中形成等級(jí)值。這為考慮在內(nèi)的參照風(fēng)能設(shè)備逐漸地發(fā)生。最后把具有最好的等級(jí)值的設(shè)備確定為參照風(fēng)能設(shè)備(步驟103)。因此在本例中1號(hào)設(shè)備是參照風(fēng)能設(shè)備。
然后在下一步驟104中借助于優(yōu)化環(huán)節(jié)53實(shí)施真正的優(yōu)化。這在下文中要詳細(xì)地說(shuō)明。如果對(duì)目標(biāo)風(fēng)能設(shè)備2的優(yōu)化結(jié)束，則繼續(xù)優(yōu)化下一風(fēng)能設(shè)備(步驟105和106)，直至最后場(chǎng)的所有風(fēng)能設(shè)備都已被優(yōu)化為止(步驟106)。以此結(jié)束場(chǎng)優(yōu)化。
此外在圖2中用虛線示出一種變型，其中風(fēng)從由虛線箭頭示出的方向吹來(lái)。這里現(xiàn)在沿風(fēng)向觀察風(fēng)能設(shè)備1至3布置成排。如前所述，例如應(yīng)當(dāng)優(yōu)化風(fēng)能設(shè)備2。在確定參照風(fēng)能設(shè)備的情況下適用與上述例子情況下相同的準(zhǔn)則。然而由于風(fēng)向改變，結(jié)果卻不相同。由于另外的風(fēng)向，風(fēng)能設(shè)備1和3現(xiàn)在處于待優(yōu)化的風(fēng)能設(shè)備2的前向運(yùn)行或者后向運(yùn)行中。從而排除它們用為參照風(fēng)力設(shè)備。但是由于所述另外的風(fēng)向，與前面的討論不同，風(fēng)能設(shè)備4被優(yōu)選為參照風(fēng)能設(shè)備。這在風(fēng)條件方面在任何情況下都是適用的。它是否可以在實(shí)際上被考慮為參照風(fēng)能設(shè)備，還取決于前述靜態(tài)的或者內(nèi)在的因素，尤其是機(jī)器類型、機(jī)器大小、調(diào)節(jié)構(gòu)思等等。如果這些內(nèi)在條件應(yīng)當(dāng)排除把風(fēng)能設(shè)備4選作參照風(fēng)能設(shè)備，則沒(méi)有適當(dāng)?shù)膮⒄诊L(fēng)能設(shè)備可用于對(duì)優(yōu)化風(fēng)能設(shè)備2進(jìn)行優(yōu)化。此外還要檢驗(yàn)，與目標(biāo)風(fēng)能設(shè)備2的后向運(yùn)行入流相比較，4號(hào)風(fēng)能設(shè)備的自由入流是否不導(dǎo)致?lián)郊?。于是在不利的情況下在這種風(fēng)向時(shí)不能執(zhí)行如本發(fā)明所述的方法。
現(xiàn)在參考圖9來(lái)說(shuō)明優(yōu)化步驟104。首先從目標(biāo)風(fēng)能設(shè)備2讀入一組運(yùn)行參數(shù)(步驟401)。在預(yù)先確定的測(cè)量時(shí)間間隔、例如10分鐘結(jié)束以后，詢問(wèn)并且緩存目標(biāo)風(fēng)能設(shè)備2的利用第一組運(yùn)行參數(shù)所達(dá)到的運(yùn)行結(jié)果EZ(t1)以及參照風(fēng)能設(shè)備1的運(yùn)行結(jié)果ER(t1)(步驟405)。在所述目標(biāo)風(fēng)能設(shè)備用所述(第一組)運(yùn)行參數(shù)運(yùn)行時(shí)(步驟403)，通過(guò)改變一個(gè)或者多個(gè)要優(yōu)化的參數(shù)(目標(biāo)參數(shù))產(chǎn)生不同的第二組運(yùn)行參數(shù)(步驟407)。然后向目標(biāo)風(fēng)能設(shè)備2輸出帶有改變了的目標(biāo)參數(shù)的該第二組運(yùn)行參數(shù)(步驟409)，并且用該第二組運(yùn)行參數(shù)運(yùn)行所述目標(biāo)風(fēng)能設(shè)備2(步驟411)。測(cè)量時(shí)間間隔分別是10分鐘。在第二測(cè)量時(shí)間間隔結(jié)束以后詢問(wèn)利用所述第二組所獲得的運(yùn)行結(jié)果EZ(t2)，此外還詢問(wèn)在該時(shí)間間隔中由所述參照風(fēng)能設(shè)備所達(dá)到的運(yùn)行結(jié)果ER(t2)(步驟413)。同樣地緩存第二時(shí)間間隔的這些運(yùn)行結(jié)果?，F(xiàn)在從目標(biāo)風(fēng)能設(shè)備2的運(yùn)行結(jié)果中通過(guò)以下方式構(gòu)成所希望的目標(biāo)量的第一部分質(zhì)量尺度(步驟415)，即通過(guò)商形成來(lái)將兩個(gè)運(yùn)行結(jié)果EZ(t1)、EZ(t2)的10分鐘平均值設(shè)定為比例(所述均值一般地原本由控制裝置17形成，并且因此不存在附加的耗費(fèi))。對(duì)應(yīng)地，驗(yàn)證環(huán)節(jié)54處理參照風(fēng)能的參照結(jié)果；從中構(gòu)成第二部分質(zhì)量尺度作為驗(yàn)證尺度(步驟417)。在兩個(gè)測(cè)量時(shí)間間隔期間的可能導(dǎo)致質(zhì)量尺度攙假(verflschen)的風(fēng)波動(dòng)通過(guò)所述驗(yàn)證尺度捕獲。以此方式消除對(duì)質(zhì)量尺度的影響，所述影響不基于參數(shù)偏差，而是由基于隨機(jī)影響尤、其是風(fēng)的隨機(jī)影響。
如果所述驗(yàn)證尺度具有在可調(diào)整的驗(yàn)證閾值以外的非常高或者低的值，那么在兩個(gè)測(cè)量時(shí)間間隔期間由于風(fēng)的波動(dòng)太強(qiáng)，以致不再存在可比較性。于是舍棄該結(jié)果并且重復(fù)所述方法。這種檢驗(yàn)在選擇性步驟419中進(jìn)行。
在正的驗(yàn)證結(jié)果的情況下從所述部分質(zhì)量尺度構(gòu)成一個(gè)質(zhì)量尺度。在最簡(jiǎn)單的情況下這可以是用于利用第一參數(shù)組和利用第二參數(shù)組運(yùn)行的部分質(zhì)量尺度的商形成(步驟420)。因此可以確定通過(guò)在目標(biāo)風(fēng)能設(shè)備2中改變運(yùn)行參數(shù)是達(dá)到改善還是劣化。視保留還是進(jìn)一步改變所涉及的運(yùn)行參數(shù)而異，必要時(shí)存儲(chǔ)所述結(jié)果用于下一優(yōu)化步驟。為此可以采用公知的優(yōu)化方法。重復(fù)該過(guò)程(跳回423)，直到達(dá)到中斷標(biāo)準(zhǔn)為止(步驟421)。所述中斷標(biāo)準(zhǔn)例如是達(dá)到確定的閾值ε和/或重復(fù)的次數(shù)。
例如可以把多于十個(gè)所分析的10分鐘測(cè)量間隔以后小于0.1％的質(zhì)量尺度“能量收益”變化用作閾值。
在步驟405和413中可以選擇性地設(shè)置對(duì)極限值的詢問(wèn)(例如功率或者轉(zhuǎn)速是否在允許的范圍內(nèi)和/或是否遵循了最佳的快速轉(zhuǎn)數(shù))，在超過(guò)所述極限值舍棄分別所獲得的結(jié)果，并且重復(fù)運(yùn)行風(fēng)能設(shè)備和詢問(wèn)的步驟。為此于是可以設(shè)置至步驟403或者411的回跳。
要優(yōu)化的目標(biāo)量這里是對(duì)所獲得的電能的收益。在此可以特別簡(jiǎn)單并且用很小的耗費(fèi)在步驟415中實(shí)現(xiàn)所述質(zhì)量尺度的形成。這例如可以通過(guò)把由所述風(fēng)能設(shè)備所產(chǎn)生的電功率加到所發(fā)出的電能上來(lái)實(shí)現(xiàn)。必要時(shí)這可以借助于分開(kāi)的裝置(千瓦時(shí)計(jì)數(shù)器)進(jìn)行。在此情況下必要時(shí)可以動(dòng)用所述風(fēng)能設(shè)備的現(xiàn)有裝置。但是還可以優(yōu)化其它的目標(biāo)量，例如噪聲發(fā)射、所產(chǎn)生的電功率的網(wǎng)絡(luò)相容性、機(jī)器載荷或者振蕩特性。在此還可以把考慮多個(gè)參數(shù)的更加耗費(fèi)的質(zhì)量尺度考慮進(jìn)來(lái)，例如附加地還有噪聲發(fā)射或者機(jī)器載荷。
用于利用所述運(yùn)行參數(shù)運(yùn)行的測(cè)量時(shí)間間隔可以不同地預(yù)先給定，例如對(duì)于葉片角度或者動(dòng)量特性曲線的10分鐘、對(duì)于調(diào)節(jié)參數(shù)的幾分鐘至10分鐘，在例如影響網(wǎng)絡(luò)相容性的逆變器參數(shù)情況下的幾秒鐘至分鐘。如此地選擇時(shí)間和所述測(cè)量時(shí)間間隔的數(shù)量，使得充分保證測(cè)量結(jié)果。邊緣條件越復(fù)雜(例如丘陵地帶、不規(guī)則的設(shè)備分布、非常激烈的風(fēng))，必須越長(zhǎng)時(shí)間地測(cè)量，以能夠評(píng)定參數(shù)變化的效果。
下面說(shuō)明作為改變了的運(yùn)行參數(shù)的葉片角度的改變的數(shù)字例子。要優(yōu)化的目標(biāo)量是所發(fā)出的功率，能量收益對(duì)質(zhì)量尺度是決定性的。
該例子是在隨機(jī)變?nèi)醯娘L(fēng)的情況下，葉片角度在部分負(fù)荷區(qū)域中改變1.0度測(cè)量時(shí)間間隔1、目標(biāo)風(fēng)能設(shè)備葉片角度0.3度EZ(t1)＝43kWh ER(t1)＝51kWh測(cè)量時(shí)間間隔2、目標(biāo)風(fēng)能設(shè)備葉片角度＝1.3度EZ(t2)＝38kWh ER(t2)＝44kW。
部分質(zhì)量尺度ΓZ=3843=.884]]>ΓR=4451=0.863]]>驗(yàn)證尺度由ER(t2)ER(t1)=0.863]]>形成。
驗(yàn)證閾值最大30％偏差，也就是說(shuō)0.7＜驗(yàn)證尺度＜1.3可以。
通過(guò)商形成來(lái)構(gòu)成主質(zhì)量尺度ΓΓ=(ΓZΓR-1)=0.024.]]>正的結(jié)果表明質(zhì)量的改善，負(fù)的表明劣化。這意味著在排除風(fēng)影響的情況下在第二測(cè)量時(shí)間間隔中通過(guò)改變?nèi)~片角度使收益改善了2.4％。
在完全相同的設(shè)備的情況下，也可以對(duì)其它的物理量(例如運(yùn)行載荷)執(zhí)行上述簡(jiǎn)單的計(jì)算方法。部分質(zhì)量尺度可以被構(gòu)成為損壞等效負(fù)荷(DEL)的商，如在現(xiàn)有技術(shù)中充分公知的那樣，所述損壞等效負(fù)荷的商例如可以通過(guò)在線雨流計(jì)算(Online-Rainflow-Count)方法從所測(cè)量的載荷時(shí)間系列確定。然而如果設(shè)備不同，則有意義地只用多維質(zhì)量尺度工作。在上述例子的基礎(chǔ)上還要說(shuō)明另一例子，其中不僅能夠以一維方式改善收益，例如通過(guò)附加地考慮機(jī)器載荷(DEL＝損壞等效負(fù)荷(damage equivalent lad))以二維方式，還可以構(gòu)成多維質(zhì)量尺度。如果所述目標(biāo)風(fēng)能設(shè)備和參照風(fēng)能設(shè)備是不同類型的，則首先可以在中間步驟中考慮DEL，以便可以在形成質(zhì)量尺度時(shí)相應(yīng)地考慮風(fēng)能設(shè)備的載荷。為此作為參數(shù)附加地需要在兩個(gè)測(cè)量時(shí)間間隔DELZ(t1)和DELZ(t2)期間的目標(biāo)風(fēng)能設(shè)備的機(jī)器載荷。另外動(dòng)用上述例子的參數(shù)。
排除了隨機(jī)波動(dòng)的收益改善ΔE=EZ(t2)ER(t2)·ER(t1)EZ(t1),]]>例如2.4％(見(jiàn)上)相對(duì)載荷變化ΔL=DELZ(t2)-DELZ(t1)DELZ(t1),]]>例如1.3％。
從中形成多維主質(zhì)量尺度Γ＝f(ΔL，ΔE)。
在此f是用于把載荷增加與收益改善相關(guān)聯(lián)的、設(shè)備特定且位置特定的函數(shù)。
簡(jiǎn)單地說(shuō)，主質(zhì)量尺度使估計(jì)在上述例子中2.4％的收益改善與1.3％的同時(shí)的設(shè)備載荷增加是否表示總改善，或者載荷增加是否如此有害的，使得放棄多收益是更有利的。
在圖6中示出另一應(yīng)用例。在此在風(fēng)場(chǎng)中以行的方式設(shè)置六個(gè)風(fēng)能設(shè)備。假定風(fēng)基本上與所述行交叉地刮。為了較快速地實(shí)施如本發(fā)明所述的優(yōu)化方法，可以以可比較的機(jī)器類型等等為前提在相同的時(shí)間應(yīng)用于多個(gè)目標(biāo)風(fēng)能設(shè)備(分組I)。在該行中其余的風(fēng)能設(shè)備被確定為參照風(fēng)能設(shè)備。它們構(gòu)成分組II?，F(xiàn)在在如本發(fā)明所述的優(yōu)化方法運(yùn)行時(shí)監(jiān)控和檢測(cè)所有風(fēng)能設(shè)備的運(yùn)行。這具有以下優(yōu)點(diǎn)，即在大量被檢測(cè)的風(fēng)能設(shè)備的條件下經(jīng)常相當(dāng)短的運(yùn)行就已經(jīng)足以能夠評(píng)定運(yùn)行參數(shù)改變的效應(yīng)。取代于多個(gè)10分鐘平均值，經(jīng)常只檢測(cè)一個(gè)這樣的10分鐘平均值就足夠了。在這種情況下通過(guò)檢測(cè)較大數(shù)量的風(fēng)能設(shè)備實(shí)現(xiàn)在所述時(shí)間上此外所進(jìn)行的對(duì)隨機(jī)性波動(dòng)的確定。從而還可以對(duì)具有相對(duì)大數(shù)量的風(fēng)能設(shè)備的風(fēng)場(chǎng)快速地進(jìn)行如本發(fā)明所述的優(yōu)化方法。
在圖6中還示出用要優(yōu)化的目標(biāo)參數(shù)的不同的值運(yùn)行分組I的目標(biāo)風(fēng)能設(shè)備。這以坐標(biāo)十字表示。對(duì)于目標(biāo)參數(shù)ZP，用十字表示在目標(biāo)風(fēng)能設(shè)備之一中分別被調(diào)整的值。從左側(cè)開(kāi)始，用這種目標(biāo)量的強(qiáng)烈增加的、部分增加的和降低的值運(yùn)行該目標(biāo)風(fēng)能設(shè)備。用以運(yùn)行參照風(fēng)能設(shè)備的值用圓圈表示。利用如本發(fā)明所述的優(yōu)化方法現(xiàn)在可以快速地評(píng)定，如由參數(shù)風(fēng)能設(shè)備所采用的原始的值是否是最佳的，或者應(yīng)該在什么方向上和用什么數(shù)值繼續(xù)尋求最佳值。如果找到了最佳值，則可以把如本發(fā)明所述的方法繼續(xù)應(yīng)用于另一個(gè)運(yùn)行參數(shù)。
把多個(gè)參照風(fēng)能設(shè)備包含在一個(gè)分組(分組II)中還具有可以相互調(diào)準(zhǔn)參照風(fēng)能設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)。以此方式可以確定并且必要時(shí)消除異常測(cè)值，使得在這樣的情況下也保持參照的品質(zhì)。這尤其是在如下情況下有意義，即在逐漸進(jìn)行的優(yōu)化(如在風(fēng)場(chǎng)中的優(yōu)化)時(shí)將參照風(fēng)能設(shè)備事先優(yōu)化為目標(biāo)風(fēng)能設(shè)備，其中參數(shù)被改變。在最不利的情況下可能出現(xiàn)所述設(shè)備“被調(diào)整”，使得所述設(shè)備不再適用于用作參照風(fēng)能設(shè)備。這可以通過(guò)這樣的一種分組形成來(lái)識(shí)別。
在圖7中示出一個(gè)實(shí)施例，其中應(yīng)當(dāng)優(yōu)化不是風(fēng)場(chǎng)的組成部分的單個(gè)風(fēng)能設(shè)備2′。為了能夠?qū)嵤┤绫景l(fā)明所述的方法需要參照風(fēng)能設(shè)備1′。所述參照風(fēng)能設(shè)備不需要與要優(yōu)化的目標(biāo)風(fēng)能設(shè)備2′連接成風(fēng)場(chǎng)，只要在在空間上接近地布置就可以了。在內(nèi)在和外在條件中的一致性越大，就越適合作為參照風(fēng)能設(shè)備1′。如果僅有對(duì)參照風(fēng)能設(shè)備1′的在時(shí)間上同步的運(yùn)行結(jié)果或者運(yùn)行參數(shù)的讀訪問(wèn)，則也可能足夠了。所述運(yùn)行結(jié)果或者運(yùn)行參數(shù)借助于適當(dāng)?shù)膫鬏斞b置向目標(biāo)風(fēng)能設(shè)備2′傳輸。此外，該目標(biāo)風(fēng)能設(shè)備于是自主地進(jìn)行優(yōu)化。在如本發(fā)明所述的優(yōu)化方法的情況下不需要主動(dòng)地訪問(wèn)參照風(fēng)能設(shè)備1′。傳輸裝置例如可以被構(gòu)造為具有天線17′和56′的無(wú)線電段(Funkstrecke)。從而能夠把在挑選出的處的導(dǎo)頻設(shè)備用作多個(gè)在周圍的單獨(dú)運(yùn)行的風(fēng)能設(shè)備的參照風(fēng)能設(shè)備?？臻g上的距離越大，需要越長(zhǎng)的測(cè)量時(shí)間間隔以便消除隨機(jī)的風(fēng)波動(dòng)。
在圖4中示出評(píng)估矩陣E。以行的方式設(shè)置要優(yōu)化的風(fēng)能設(shè)備1至4的項(xiàng)。以列的方式記入考慮為參照風(fēng)能設(shè)備的風(fēng)能設(shè)備。在所示的實(shí)施例中，這是設(shè)備1至4(如圖3中所示)以及兩個(gè)其它的風(fēng)能設(shè)備P1和P2。這兩個(gè)其它的風(fēng)能設(shè)備不是要優(yōu)化的風(fēng)場(chǎng)的組成部分(并且因此沒(méi)有示出)，而是分開(kāi)運(yùn)行的風(fēng)能設(shè)備，對(duì)其只有被動(dòng)的訪問(wèn)用以讀出參數(shù)和運(yùn)行結(jié)果。所述評(píng)估矩陣的對(duì)角線具有零值。這意味著，設(shè)備不能夠自身被用作參照風(fēng)能設(shè)備。在矩陣的其余行中記入向量。所述向量包含內(nèi)在和外在條件的向量值。在最簡(jiǎn)單的情況下，所述評(píng)估矩陣(Evaluierungsmatrix)對(duì)于不同的風(fēng)向扇區(qū)(例如10度的扇區(qū))包含參照質(zhì)量(例如0-100點(diǎn))。所述參照質(zhì)量可以由有經(jīng)驗(yàn)的技術(shù)人員估計(jì)。在自動(dòng)化時(shí)可以借助于多個(gè)參數(shù)由所述控制裝置計(jì)算所述參照質(zhì)量。一些最重要的影響因素是，內(nèi)在的轉(zhuǎn)子直徑、輪轂高度、設(shè)備功率、調(diào)節(jié)方案、設(shè)備變量、設(shè)備壽命等等。外在的設(shè)備彼此間的方位、山岳形態(tài)障礙物的位置和影響、局部入流條件的說(shuō)明(風(fēng)速、風(fēng)向、風(fēng)梯度、渦流強(qiáng)度、…)等等。
修正矩陣K具有類似的結(jié)構(gòu)，當(dāng)然，參照風(fēng)能設(shè)備這里以行的方式布置，而目標(biāo)風(fēng)能設(shè)備以列的方式布置。一個(gè)例子在圖5中示出。所述修正矩陣在最簡(jiǎn)單的情況下對(duì)不同的風(fēng)向扇區(qū)具有修正因數(shù)?？煞峙浣o每個(gè)參照質(zhì)量的修正值例如考慮關(guān)于從過(guò)去的優(yōu)化中得出的參照質(zhì)量的源自于實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn)，所述參照質(zhì)量例如通過(guò)與其它的參照設(shè)備比較被確定。給參照設(shè)備分組中的上述異常測(cè)值例如配備大大降低所述參照質(zhì)量的修正值。
權(quán)利要求
1.用于優(yōu)化風(fēng)能設(shè)備的運(yùn)行的方法，所述風(fēng)能設(shè)備包含轉(zhuǎn)子(13)、用所述轉(zhuǎn)子驅(qū)動(dòng)的用于產(chǎn)生電能的發(fā)電機(jī)(14)和控制裝置(17)，其中所述控制裝置(17)借助于一組運(yùn)行參數(shù)來(lái)運(yùn)行風(fēng)能設(shè)備，并且采用第二風(fēng)能設(shè)備作參照風(fēng)能設(shè)備，其特征在于，首先利用第一組運(yùn)行參數(shù)并且然后利用不同的第二組運(yùn)行參數(shù)來(lái)運(yùn)行(404)要優(yōu)化的目標(biāo)風(fēng)能設(shè)備(2)，分別針對(duì)兩組運(yùn)行參數(shù)檢測(cè)(405)目標(biāo)風(fēng)能設(shè)備(2)的目標(biāo)量和參照風(fēng)能設(shè)備(1)的參照結(jié)果，通過(guò)在考慮參照結(jié)果情況下計(jì)算質(zhì)量尺度來(lái)自動(dòng)化地分析(406)目標(biāo)量，并且自動(dòng)化地確定(407)具有較好的質(zhì)量尺度的該組參數(shù)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，將所發(fā)出的功率用于目標(biāo)量，并且將電能的收益用于質(zhì)量尺度。
3.如權(quán)利要求1或者2所述的方法，其特征在于，改變運(yùn)行參數(shù)(402)，使得構(gòu)成第一組和不同的第二組運(yùn)行參數(shù)。
4.如以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，改變用于葉片角度、轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩特性曲線、或者風(fēng)向傳感器的偏移的運(yùn)行參數(shù)。
5.如以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，不改變參照風(fēng)能設(shè)備(1)的運(yùn)行參數(shù)。
6.如以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，詢問(wèn)(102)評(píng)估矩陣(E)用于驗(yàn)證所述參照風(fēng)能設(shè)備(1)，其中在所述評(píng)估矩陣(E)中含有目標(biāo)和參照風(fēng)能設(shè)備(2、1)的不同組合的元素。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述評(píng)估矩陣(E)具有向量作為元素。
8.如權(quán)利要求6或7所述的方法，其特征在于，為所述評(píng)估矩陣設(shè)置修正矩陣(K)。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，執(zhí)行自學(xué)習(xí)方法用于確定修正矩陣(K)。
10.如以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，自動(dòng)地確定(103)參照風(fēng)能設(shè)備(1)，其中優(yōu)選地考慮所述評(píng)估矩陣(E)用于確定。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，使用靜態(tài)的和動(dòng)態(tài)的條件用于自動(dòng)化地確定(103)參照風(fēng)能設(shè)備(1)。
12.如權(quán)利要求10或者11所述的方法，其特征在于，使用內(nèi)在條件用于自動(dòng)化地確定(103)參照風(fēng)能設(shè)備(1)。
13.如權(quán)利要求10至12中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，使用外在條件用于自動(dòng)化地確定(103)參照風(fēng)能設(shè)備(1)。
14.如以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，采用風(fēng)能設(shè)備的分組(I、II)用于目標(biāo)風(fēng)能設(shè)備和/或參照風(fēng)能設(shè)備。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，比較在分組中的風(fēng)能設(shè)備，并且探測(cè)以及消除在該分組中的異常測(cè)值。
16.如權(quán)利要求14或者15所述的方法，其特征在于，通過(guò)以下方式為分組的目標(biāo)風(fēng)能設(shè)備確定不同的運(yùn)行參數(shù)組，使得關(guān)于改變了的運(yùn)行參數(shù)得出梯度場(chǎng)。
17.風(fēng)能設(shè)備，具有轉(zhuǎn)子(13)、用所述轉(zhuǎn)子驅(qū)動(dòng)的用于產(chǎn)生電能的發(fā)電機(jī)(14)和控制裝置(17)，所述控制裝置被構(gòu)造用于借助一組運(yùn)行參數(shù)來(lái)運(yùn)行風(fēng)能設(shè)備，其特征在于，所述控制裝置(17)具有至參照風(fēng)能設(shè)備的連接，并且設(shè)置用于執(zhí)行如權(quán)利要求1至16之一所述方法的優(yōu)化模塊(51)。
18.具有多個(gè)風(fēng)能設(shè)備的風(fēng)場(chǎng)，所述風(fēng)能設(shè)備具有轉(zhuǎn)子(13)、用所述轉(zhuǎn)子驅(qū)動(dòng)的用于產(chǎn)生電能的發(fā)電機(jī)(14)和控制裝置(17)，所述控制裝置被構(gòu)造用于借助一組運(yùn)行參數(shù)來(lái)運(yùn)行風(fēng)能設(shè)備，并且為所述風(fēng)能設(shè)置具有主導(dǎo)功能的場(chǎng)主機(jī)(5)，其特征在于，所述場(chǎng)主機(jī)(5)具有用于執(zhí)行如權(quán)利要求1至16之一所述的方法的優(yōu)化模塊(51)。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于優(yōu)化風(fēng)能設(shè)備的運(yùn)行的方法，所述風(fēng)能設(shè)備包含轉(zhuǎn)子、用所述轉(zhuǎn)子驅(qū)動(dòng)的用于產(chǎn)生電能的發(fā)電機(jī)和控制裝置，其中所述控制裝置借助于一組運(yùn)行參數(shù)來(lái)運(yùn)行風(fēng)能設(shè)備。根據(jù)本發(fā)明規(guī)定，首先利用第一組運(yùn)行參數(shù)并且然后利用不同的第二組運(yùn)行參數(shù)運(yùn)行(403、411)要優(yōu)化的目標(biāo)風(fēng)能設(shè)備(2)，分別針對(duì)兩組運(yùn)行參數(shù)檢測(cè)(407、413)目標(biāo)風(fēng)能設(shè)備(2)的目標(biāo)量和參照風(fēng)能設(shè)備(1)的參照結(jié)果，通過(guò)在考慮參照結(jié)果的情況下計(jì)算質(zhì)量尺度來(lái)自動(dòng)化地分析(415)目標(biāo)量，并且自動(dòng)化地確定(421)具有較好的質(zhì)量尺度的該組參數(shù)。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)一種方法，利用所述方法可以相對(duì)于通常在空間上接近布置的參照風(fēng)能設(shè)備(1)優(yōu)化對(duì)目標(biāo)風(fēng)能設(shè)備(2)的運(yùn)行。所述方法能夠把通過(guò)改變參數(shù)的真正改善與由于例如在風(fēng)情況方面的隨機(jī)波動(dòng)的隨機(jī)性改善相區(qū)別。從而能夠?qū)崿F(xiàn)可靠和快速的優(yōu)化。
文檔編號(hào)F03D7/04GK101069015SQ200580039925
公開(kāi)日2007年11月7日 申請(qǐng)日期2005年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月22日
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