專利名稱：風(fēng)力發(fā)電場噪音排放的控制的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及包括多個風(fēng)力渦輪機的風(fēng)力發(fā)電場的噪音排放的控制。
背景技術(shù)：
風(fēng)力發(fā)電場的噪音排放是公知的問題，并且一直是大量工作的主題，既與新風(fēng)力發(fā)電場的籌建又與現(xiàn)有風(fēng)力發(fā)電場的運行相關(guān)。一種在預(yù)定排放點(通常在居民區(qū)的位置)防止風(fēng)力發(fā)電場的風(fēng)力渦輪機的排放噪音超過預(yù)定水平的解決方案被提供在US6688841中，其中，聲音水平在排放點被測量，并且用于控制風(fēng)力渦輪機的運行，例如通過減小各個風(fēng)力渦輪機的轉(zhuǎn)速以降低排放點的聲音水平。在關(guān)注的實際排放點設(shè)置聲音水平測量裝置可能存在困難，在US2007/031237中公開的一種用于控制風(fēng)力發(fā)電場噪音的方法是通過在風(fēng)力發(fā)電場較近的區(qū)域監(jiān)測風(fēng)力渦輪機的噪音排放，然后采用噪音排放的傳遞函數(shù)來確定該風(fēng)力渦輪機在離風(fēng)力發(fā)電場邊界較遠(yuǎn)的區(qū)域內(nèi)的一或多個位置處的噪音影響程度。本領(lǐng)域另外一種公知的用于控制風(fēng)力發(fā)電場噪音排放的方法包括在建立起風(fēng)力發(fā)電場后的測試期，其中對多個排放點的噪音進(jìn)行測量并與變化的風(fēng)速和風(fēng)向一起記錄下來。測量結(jié)果被用來形成用于風(fēng)力發(fā)電場控制系統(tǒng)的運行規(guī)則的經(jīng)驗數(shù)據(jù)組，從而防止由風(fēng)力發(fā)電場在排放點發(fā)出的噪音超過給定閥值水平。該方法不需要在風(fēng)力發(fā)電場內(nèi)或者周圍設(shè)置永久性聲音水平測量裝置，但是由于典型地通過降低風(fēng)力渦輪轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)該風(fēng)力發(fā)電場的風(fēng)力渦輪機需要在沒有噪音測量值反饋的情況下確保所述噪音閥值不被超過，因此該風(fēng)力發(fā)電場的發(fā)電量常常多多少少會被降低。因此，本發(fā)明的目的是提供一種控制風(fēng)力發(fā)電場的噪音排放并且同時使風(fēng)力發(fā)電場的運行在發(fā)電方面被優(yōu)化的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種運行中的風(fēng)力發(fā)電場的噪音排放的控制方法，所述風(fēng)力發(fā)電場包括多個風(fēng)力渦輪機。所述方法包括如下步驟給風(fēng)力發(fā)電場噪音排放仿真模塊提供至少一個風(fēng)速和至少一個風(fēng)向的測量值，所述風(fēng)力發(fā)電場噪音排放仿真模塊對于所述多個風(fēng)力渦輪機中的兩個或多個中的每個包括風(fēng)力渦輪機噪音排放模型，所述風(fēng)力渦輪機噪音排放模型適于隨著至少一個運行特性、所述多個風(fēng)力渦輪機的每個的地理位置以及至少一個噪音引入點的地理位置的變化而產(chǎn)生所述風(fēng)力渦輪機的噪音排放的預(yù)測；根據(jù)所述多個風(fēng)力渦輪機排放的噪音模擬所述至少一個噪音引入點處的噪音水平；以及根據(jù)模擬的結(jié)果控制所述風(fēng)力發(fā)電場的運行從而防止在所述至少一個噪音引入點的噪音水平超過預(yù)定閥值水平。
風(fēng)力渦輪機噪音排放模型典型地基于所述類型的單個風(fēng)力渦輪機的噪音排放的大量測量值，使得作為一些變量的精確函數(shù)的排放噪音可被提供給風(fēng)力發(fā)電場噪音排放仿真模塊。除了風(fēng)速外，這些變量還可以是風(fēng)力渦輪機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速、葉片槳距角、風(fēng)的湍流強度以及風(fēng)速輪廓線，也即是所謂的風(fēng)切變。風(fēng)力發(fā)電場可以包括不同類型的風(fēng)力渦輪機，即具有不同轉(zhuǎn)子直徑、不同葉片類型等，風(fēng)力發(fā)電場中一般情況下為每種類型的風(fēng)力渦輪機設(shè)置風(fēng)力渦輪機噪音排放模型。風(fēng)力發(fā)電場噪音排放仿真模塊基本上是一種眾所周知的仿真模型，其中單個風(fēng)力渦輪機被當(dāng)做噪音源基于風(fēng)力渦輪機噪音排放模型以及測得的風(fēng)速和可選的其它變量進(jìn)行處理，在一或多個排放點處的噪音傳播和總噪音水平由公知的原理計算出。風(fēng)力發(fā)電場噪音排放仿真模塊一般被用來估算一或多個排放點的過大噪音，從而改變風(fēng)力發(fā)電場的運行以防止預(yù)定閥值水平被超過。此外，在噪音排放可能增大的情況下， 風(fēng)力發(fā)電場被相應(yīng)地控制。但是，該風(fēng)力發(fā)電場噪音排放仿真模塊還可以進(jìn)一步用于預(yù)測在控制策略的情況下風(fēng)力發(fā)電場的噪音排放和發(fā)電方面的結(jié)果，并且該模塊可以用來在發(fā)電和適當(dāng)?shù)卦谠胍襞欧欧矫鎭韮?yōu)化風(fēng)力發(fā)電場的運行。有必要知曉風(fēng)力發(fā)電場中各個風(fēng)力渦輪機的位置。至少一個引入點的位置和該引入點處所允許的噪音閥值也是已知的。風(fēng)力渦輪機噪音排放模型可以預(yù)測作為風(fēng)力渦輪機的運行參數(shù)的函數(shù)的風(fēng)力渦輪機噪音。該風(fēng)力渦輪機噪音排放模型還可以預(yù)測作為方向性的函數(shù)的風(fēng)力渦輪機噪音。風(fēng)力發(fā)電場中的所有風(fēng)力渦輪機的即時運行參數(shù)以及各個風(fēng)力渦輪機的發(fā)電和各個風(fēng)力渦輪機的定向可以是已知的。由于這些知識(在風(fēng)力發(fā)電場的控制算法中)就可以控制風(fēng)力發(fā)電場的噪音并給出最優(yōu)功率輸出，并阻止在至少一個噪音引入點的噪音超過預(yù)定閥值。這樣，通過本發(fā)明的方法，在不需要在風(fēng)力發(fā)電場中或者周圍設(shè)置永久性噪音水平測量裝置的情況下實現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電場的更加優(yōu)化的運行。在一個簡單的實施例中，由風(fēng)力渦輪機噪音排放模型根據(jù)其產(chǎn)生單個風(fēng)力渦輪機的噪音排放的運行特性可以是測得的風(fēng)速。但是，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速對于噪音排放具有更加顯著的重要性，其可以優(yōu)選地被用作運行特性。風(fēng)力渦輪發(fā)電也是排放噪音的指標(biāo)測量值，其也可替代轉(zhuǎn)速或風(fēng)速作為運行特性。同樣，葉片槳距角特別是與風(fēng)速一起都是噪音排放的重要指標(biāo)值，并且也可用作風(fēng)力渦輪機噪音排放模型的運行特性。但是，將諸如風(fēng)力渦輪機的葉片槳距角、轉(zhuǎn)速和發(fā)電的兩個或多個上述提到的測量值用作風(fēng)力渦輪機噪音排放模型的運行特性，可獲得最佳結(jié)果。在一個特別優(yōu)選的實施例中，風(fēng)力發(fā)電場噪音排放仿真模塊包括地理區(qū)域的地形影像信息，所述地理區(qū)域包括風(fēng)力發(fā)電場和至少一個噪音引入點，例如湖泊或海、森林、山巒和建筑，即，可以影響地面對噪音的阻隔的有關(guān)地理特征和地面特性的信息、噪音吸收、 湍流和風(fēng)切變，它們允許噪音傳播模型高可靠性地適用。在本發(fā)明的一個方面，測量的風(fēng)速作為所述運行特性中的一個被所述風(fēng)力發(fā)電場噪音排放仿真模塊使用。風(fēng)速越高，風(fēng)造成噪音排放湍流或滯留的幾率就越大，因此風(fēng)速在計算風(fēng)力渦輪機和風(fēng)力發(fā)電場的理論噪音排放值時是一個重要的參數(shù)。在本發(fā)明的一個方面，所述方法還包括如下步驟將有關(guān)風(fēng)的湍流的測量值提供給風(fēng)力發(fā)電場噪音排放仿真模塊。如果風(fēng)是湍流態(tài)的，風(fēng)局部造成例如噪音排放滯留的風(fēng)險就會升高。因此有利的是將關(guān)于風(fēng)的湍流的測量值提供給風(fēng)力發(fā)電場噪音排放仿真模塊。風(fēng)的紊流可以通過對風(fēng)執(zhí)行激光多普勒風(fēng)力測量(LDA)而實現(xiàn)。在本發(fā)明的一個方面，所述方法還包括如下步驟將測量站處離地面的多個垂直距離處的風(fēng)速的測量值提供給所述風(fēng)力發(fā)電場噪音排放仿真模塊。如果在不同垂直高度的風(fēng)速變化非常大，那么造成局部噪音排放湍流或滯留的風(fēng)險就會升高，因此有利的是建立風(fēng)速度分布圖并由此確定風(fēng)切變。在本發(fā)明的一個方面，所述風(fēng)力發(fā)電場噪音排放仿真模塊包括所述多個風(fēng)力渦輪機中的至少一些的輪轂在地面上方的高度的信息。輪轂在地面上方的高度是與風(fēng)力渦輪機排放的噪音的分布相關(guān)的重要因素，因此有利的是讓風(fēng)力發(fā)電場噪音排放仿真模塊包括關(guān)于輪轂高度的信息。在本發(fā)明的一個方面，所述風(fēng)力發(fā)電場噪音排放仿真模塊包括優(yōu)化程序，應(yīng)用所述優(yōu)化程序使得根據(jù)仿真結(jié)果對所述風(fēng)力發(fā)電場的運行的控制被選擇以優(yōu)化所述風(fēng)力發(fā)電場的發(fā)電。與噪音引入點的噪音相關(guān)地優(yōu)化風(fēng)力渦輪機的輸出功率是有利的，因為它確保了風(fēng)力風(fēng)力發(fā)電場盡可能地有效地發(fā)電。在本發(fā)明的一個方面，所述多個風(fēng)力渦輪機中的至少一些是可變速的風(fēng)力渦輪機，并且所述風(fēng)力發(fā)電場的運行控制包括如下步驟減小所述風(fēng)力發(fā)電場的所述可變速風(fēng)力渦輪機中的至少一些的轉(zhuǎn)速。轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)子通常是運行的風(fēng)力渦輪的總噪音輸出的最大影響因素，如果風(fēng)力渦輪機是可變速風(fēng)力渦輪機，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速是控制風(fēng)力渦輪機的噪音排放的最有效方式?？蛇x地，以及特別地如果風(fēng)力渦輪機是恒速風(fēng)力渦輪機，風(fēng)力發(fā)電場的多個風(fēng)力渦輪機中的一些的輸出功率可能會最多減少到例如是所述風(fēng)力渦輪機額定功率的50%，或者這些風(fēng)力渦輪機中的一些可能會被停止運行一段時間。在本發(fā)明的一方面，所述方法還包括如下步驟將有關(guān)空氣濕度的測量值提供給風(fēng)力發(fā)電場噪音排放仿真模型?？諝鉂穸葘諝鈹y帶噪音的能力具有很大的影響，因此將有關(guān)空氣濕度的測量值提供給風(fēng)力發(fā)電場噪音排放仿真模塊是有利的。在本發(fā)明的一個方面，所述方法還包括如下步驟將有關(guān)降雨的測量值提供給風(fēng)力發(fā)電場噪音排放仿真模型。如果下雨，風(fēng)力發(fā)電場中的風(fēng)力渦輪機排放的噪音在到達(dá)噪音引入點之前將被一定程度地抑制，因此將有關(guān)降雨的測量值提供給風(fēng)力發(fā)電場噪音排放仿真模型以確保更精確的仿真是有利的。在本發(fā)明的一個方面，所述方法還包括如下步驟對于白天時間以及可選地對一周中的一天預(yù)先確定所述至少一個噪音引入點的閥值水平。局部、國家或其它規(guī)則可以規(guī)定在白天的特定允許噪音水平，其與夜間的允許噪音水平不同。因此，有利的是與白天相關(guān)地預(yù)先確定所述至少一個噪音引入點的閥值水平。 同樣，如果該允許噪音水平在例如周末和平日是不同的，那么有利的是與一周中的一天相關(guān)預(yù)先確定所述至少一個噪音引入點的閥值水平。進(jìn)一步地，本發(fā)明涉及一種風(fēng)力發(fā)電場，包括多個風(fēng)力渦輪機并具有根據(jù)如上所述方法控制所述風(fēng)力發(fā)電場的運行的控制裝置。這是有利的，因為它可以與噪音排放和功率輸出相關(guān)地有效優(yōu)化風(fēng)力發(fā)電場的運行。


將參考下列附圖對本發(fā)明進(jìn)行描述圖1示出了本領(lǐng)域已知的大型現(xiàn)代風(fēng)力渦輪機；圖2示出了從側(cè)面看的機艙的簡化橫截面圖；圖3示出了輸入到風(fēng)力發(fā)電場噪音排放仿真模塊以及從其輸出的信號的簡化實施例；以及圖4以立體圖示出了具有風(fēng)力發(fā)電場和噪音引入點的地形。
具體實施例方式圖1示出了本領(lǐng)域已知的一種大型現(xiàn)代風(fēng)力渦輪機1，包括塔架2和位于塔架2頂部的風(fēng)力渦輪機機艙3。在該實施例中，風(fēng)力渦輪機轉(zhuǎn)子4包括安裝在共用輪轂6上的三個風(fēng)力渦輪機葉片5，所述輪轂通過從機艙3前部延伸出來的低速軸連接到機艙3。在另外的實施例中，風(fēng)力渦輪機轉(zhuǎn)子4可以包括其它數(shù)目的葉片5，例如1、2、4、5或更多個。圖2示出了現(xiàn)有技術(shù)的風(fēng)力渦輪機1的機艙3的簡化的橫截面圖。機艙3可以有多種變化和結(jié)構(gòu)，但在多數(shù)情況下機艙3中的驅(qū)動機構(gòu)幾乎總是包括一或多個下列部件 齒輪箱10、聯(lián)接器(未示出)、某類制動系統(tǒng)11和發(fā)電機12?，F(xiàn)代風(fēng)力渦輪機1的機艙3 還可以包括轉(zhuǎn)換器13 (也稱作逆變器)和附加的外接設(shè)備，例如另外的功率處理設(shè)備、控制柜、液壓系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)等。包括機艙部件10、11、12、13的整個機艙3的重量由機艙結(jié)構(gòu)14支撐。部件10、 11、12、13通常放置和/或連接到這個共用負(fù)載承載機艙結(jié)構(gòu)14上。在該簡化的實施例中， 負(fù)載承載機艙結(jié)構(gòu)14僅僅例如以基架的形式沿著機艙3的底部延伸，一些或所有部件10、 11、12、13連接到基架上。在另外實施例中，負(fù)載承載機艙結(jié)構(gòu)14可以包括齒輪鈴，主軸承通過齒輪鈴能將轉(zhuǎn)子4的負(fù)載傳遞到塔架2上，或者負(fù)載承載機艙結(jié)構(gòu)14可以包括多個相互連接的部件，例如柵格。在該實施例中，風(fēng)力渦輪機轉(zhuǎn)子4的葉片5通過變槳軸承22連接于輪轂6，從而使葉片5能圍繞它們的縱向軸轉(zhuǎn)動。葉片5的槳距角隨后例如能被連接到輪轂6和各個葉片5并且用于轉(zhuǎn)動葉片5的線性致動器、步進(jìn)馬達(dá)或其它裝置(未示出)控制。本發(fā)明的詳細(xì)描述圖3示出了輸入到風(fēng)力發(fā)電場噪音排放仿真模塊7以及從其輸出的信號的簡化實施例。 在本發(fā)明的該實施例中，風(fēng)力發(fā)電場噪音排放仿真模塊7被提供來自于風(fēng)力發(fā)電場23中的每個風(fēng)力渦輪機1的關(guān)于各個風(fēng)力渦輪機1處的轉(zhuǎn)子速度、風(fēng)速和風(fēng)向的輸入。
關(guān)于轉(zhuǎn)子速度的信息被用來基于預(yù)先確定的風(fēng)力渦輪機噪音排放模型來計算給定風(fēng)力渦輪機1排放的噪音。在本發(fā)明的另一個實施例中，還可以基于輸出功率計算噪音排放，槳距角設(shè)定和/或轉(zhuǎn)子速度和/或輸出功率可以基于關(guān)于風(fēng)速的局部信息估算。關(guān)于風(fēng)向和風(fēng)速的信息主要用來計算從風(fēng)源到噪音引入點8的排放噪音分布，即在噪音引入點8的噪音水平。但是，在另一實施例中，從風(fēng)力發(fā)電場23到風(fēng)力發(fā)電場噪音排放仿真模塊7的惟一輸入15可以是一個或多個包含關(guān)于風(fēng)力渦輪機1的一個或多個運行參數(shù)的信息，或者風(fēng)速和風(fēng)向例如可以只在中心氣象站的一個風(fēng)力渦輪機1上測量，或者只將來自于代表性的風(fēng)力渦輪機1或位于風(fēng)力發(fā)電場23中或者其附近的氣象站的至少僅僅一些信號提供給風(fēng)力發(fā)電場噪音排放仿真模塊7。在該實施例中，風(fēng)力發(fā)電場23只提供在每個風(fēng)力渦輪機1處的關(guān)于風(fēng)速和風(fēng)向的信息，但在另一個實施例中，風(fēng)力渦輪機1可以進(jìn)一步提供諸如在給定風(fēng)力渦輪機1處或氣象站處的關(guān)于溫度、適度、降雨或降雪的局部氣象數(shù)據(jù)，和/或風(fēng)力渦輪機1可以給風(fēng)力發(fā)電場噪音排放仿真模塊7提供諸如轉(zhuǎn)子速度、輸出功率、槳距角或其它信息的實際運行數(shù)據(jù)，或者每個風(fēng)力渦輪機或其中一些風(fēng)力渦輪機1可以設(shè)置噪音測量裝置以提供在給定風(fēng)力渦輪機1處的實際噪音水平的信息。這些噪音測量裝置當(dāng)然也能夠局部或居中地設(shè)置在專用的噪音測量地點。在本發(fā)明的另一個實施例中，所述氣象數(shù)據(jù)可以從遠(yuǎn)程源例如從互聯(lián)網(wǎng)提供。在該實施例中，有關(guān)風(fēng)力渦輪機的運行參數(shù)、風(fēng)速和風(fēng)向的信息被連續(xù)地提供，但在另一個實施例中，上述信息可以根據(jù)請求或者以給定時間間隔提供。但是，當(dāng)然重要的是，有關(guān)實際運行參數(shù)、風(fēng)速和實際風(fēng)向的信息被定期地即至少每半個小時提供給風(fēng)力發(fā)電場噪音排放仿真模塊7，以確保給定噪音閥值在給定引入點8不會被超過并確保該系統(tǒng)的可靠性和精確度。風(fēng)力發(fā)電場噪音排放仿真模塊7還被提供有關(guān)風(fēng)力發(fā)電場23、風(fēng)力發(fā)電場23的周邊環(huán)境和/或引入點8的周邊環(huán)境的地形影像18的信息。當(dāng)發(fā)生明顯變化時，這些信息可被立刻傳輸并能夠隨后例如被更新。風(fēng)力發(fā)電場噪音排放仿真模塊7還被提供有關(guān)各個風(fēng)力渦輪機1或者風(fēng)力發(fā)電場 23的某些風(fēng)力渦輪機的地理位置19的信息，并且還提供有關(guān)一個或多個引入點8的地理位置20和在每個引入點8處的閥值水平21的信息。閥值水平21可以例如取決于白天，也就是說，風(fēng)力發(fā)電場23通常允許在白天比在晚上排放更多噪音，因此能夠可以在任意時間提供校正的閥值21，或者風(fēng)力發(fā)電場噪音排放仿真模塊7可以被設(shè)置有用于確定白天時間的裝置，或者有關(guān)白天的信息可以被提供給風(fēng)力發(fā)電場噪音排放仿真模塊7。同樣，如果季節(jié)變化影響在給定噪音引入點8處的噪音水平或者影響在引入點8的噪音水平的計算，例如，樹木長葉或落葉，那么風(fēng)力發(fā)電場噪音排放仿真模塊7還能夠設(shè)置有用于確定年時間的裝置，或者有關(guān)年時間的信息可以被提供給風(fēng)力發(fā)電場噪音排放仿真模塊7。風(fēng)力發(fā)電場噪音排放仿真模塊7還設(shè)置有在風(fēng)力發(fā)電場23中的風(fēng)力渦輪機1的風(fēng)力渦輪機噪音排放模型。所有風(fēng)力渦輪機1的可以采用同樣的風(fēng)力渦輪機噪音排放模型，可以對同一類型或者同一結(jié)構(gòu)(即同樣的轉(zhuǎn)子翼展、同樣的輪轂高度、同樣的驅(qū)動機構(gòu)結(jié)構(gòu)或其它)的所有風(fēng)力渦輪機采用同樣的噪音排放模型，或者可以專門針對各個風(fēng)力渦輪機1建立模型。通過這種風(fēng)力渦輪機噪音排放模型，就可以預(yù)測/計算例如在給定的輸出功率、轉(zhuǎn)子速度、槳距角和/或其它的情況下風(fēng)力渦輪機1排放的噪音?；谒羞@些信息，風(fēng)力發(fā)電場噪音排放仿真模塊7可以連續(xù)地、以特定時間間隔或根據(jù)請求計算以控制基準(zhǔn)信號形式的仿真模塊輸出16，例如額定功率設(shè)定值或額定轉(zhuǎn)子速度設(shè)定值并將該信號提供給各個風(fēng)力渦輪機1或提供給風(fēng)力發(fā)電場23內(nèi)的一組風(fēng)力渦輪機1。仿真模塊輸出16也可以包括關(guān)閉對噪音引入點8具有最大噪音影響的一或多個風(fēng)力渦輪機的命令，例如以確保風(fēng)力發(fā)電場23中的剩余風(fēng)力渦輪機1未經(jīng)調(diào)整地正常運行。例如，如果風(fēng)力發(fā)電場包括一百個風(fēng)力渦輪機，可能僅僅是靠近給定噪音引入點8 處的20個風(fēng)力渦輪機1顯著地影響該噪音引入點8處的噪音水平，因此僅僅這20個風(fēng)力渦輪機的運行將與給定噪音引入點8相關(guān)地被控制?；蛘唢L(fēng)速和/或特別是風(fēng)向能夠決定哪些風(fēng)力渦輪機應(yīng)該被控制以在給定的噪音引入點8處維持可接受的噪音水平。在另一個實施例中，風(fēng)力發(fā)電場23的所有風(fēng)力渦輪機1能夠與在給定噪音引入點 8處計算的噪音水平相關(guān)地同等被控制。在另一實施例中，風(fēng)力發(fā)電場23的所有風(fēng)力渦輪機1能夠與一個或多個噪音引入點8中的每個相關(guān)地分別地完全被控制。圖4以透視圖示出了具有風(fēng)力發(fā)電場23和噪音引入點8的地形。在本發(fā)明的該實施例中，包括多個單獨的風(fēng)力渦輪機1的風(fēng)力發(fā)電場23位于與山脈M、森林25和海洋沈相鄰的景觀中。呈住房形式的噪音引入點8與風(fēng)力發(fā)電場23相關(guān)地位于湖泊27的對面。當(dāng)風(fēng)力渦輪機1運行時，風(fēng)力發(fā)電場23的各個風(fēng)力渦輪機1產(chǎn)生噪音，也即是說， 當(dāng)風(fēng)力渦輪機1輸出電力到電網(wǎng)時，通常當(dāng)?shù)鼗驀曳苫蛑贫纫?guī)定在給定引入點8的允許噪音水平。其中，在給定引入點8所受噪音水平受風(fēng)力發(fā)電場23之中或環(huán)繞風(fēng)力發(fā)電場 23的地形影像影響，特別受到風(fēng)力發(fā)電場23與噪音引入點8之間地形影像影響，并且給定地形影像的影響隨著風(fēng)速并且特別是隨著風(fēng)向而變化。來自風(fēng)力渦輪機1的噪音分布可能還或多或少受到例如空氣溫度、空氣濕度或其它的氣象條件的影響。例如，如果空氣溫度低于0度時，那么湖泊27結(jié)冰的可能性增大，這將影響風(fēng)力發(fā)電場23和噪音引入點8之間的噪音分布。同樣，如果地面被雪覆蓋或者有降雨，噪音分布都會受到影響。本發(fā)明參考風(fēng)力發(fā)電場23、風(fēng)力發(fā)電場噪音排放仿真模塊7等的具體實例進(jìn)行了舉例。但是，應(yīng)該理解，本發(fā)明不局限于上述具體實例，而可以在權(quán)利要求限定的本發(fā)明范圍內(nèi)以多種變化方式被設(shè)計或改進(jìn)。列表1.風(fēng)力渦輪機2.塔架3.機艙4.轉(zhuǎn)子
5.葉片
6.輪轂
7.風(fēng)力發(fā)電場噪音排放仿真
8.噪音引入點
9.測量站
10齒輪箱
11制動系統(tǒng)
12發(fā)電機
13轉(zhuǎn)換器
14機艙結(jié)構(gòu)
15仿真模塊輸入
16仿真模塊輸出
17其它氣象數(shù)據(jù)
18地形影像信息
19風(fēng)力渦輪機的地理位置
20引入點的地理位置
21閥值水平
22變槳軸承
23風(fēng)力發(fā)電場
24山脈
25森林
26海洋
27湖泊
說明書
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權(quán)利要求
1.一種運行中的風(fēng)力發(fā)電場的噪音排放的控制方法，所述風(fēng)力發(fā)電場包括多個風(fēng)力渦輪機，所述方法包括如下步驟給風(fēng)力發(fā)電場噪音排放仿真模塊提供至少一個風(fēng)速和至少一個風(fēng)向的測量值，所述風(fēng)力發(fā)電場噪音排放仿真模塊對于所述多個風(fēng)力渦輪機中的兩個或多個中的每個包括風(fēng)力渦輪機噪音排放模型，所述風(fēng)力渦輪機噪音排放模型適于隨著至少一個運行特性、所述多個風(fēng)力渦輪機的每個的地理位置以及至少一個噪音引入點的地理位置的變化而產(chǎn)生所述風(fēng)力渦輪機的噪音排放的預(yù)測；根據(jù)所述多個風(fēng)力渦輪機排放的噪音模擬所述至少一個噪音引入點處的噪音水平；以及根據(jù)模擬的結(jié)果控制所述風(fēng)力發(fā)電場的運行從而防止在所述至少一個噪音引入點的噪音水平超過預(yù)定閥值水平。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述風(fēng)力發(fā)電場噪音排放仿真模塊包括地理區(qū)域的地形影像信息，所述地理區(qū)域包括所述風(fēng)力發(fā)電場和所述至少一個噪音引入點。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述多個風(fēng)力渦輪機中的至少一些是可變速風(fēng)力渦輪機，并且所述方法還包括如下步驟將這些風(fēng)力渦輪機的轉(zhuǎn)子速度的測量值作為所述運行特性中的一個提供給所述風(fēng)力發(fā)電場噪音排放仿真模塊。
4.如上述權(quán)利要求中的任一所述的方法，其特征在于，所述多個風(fēng)力渦輪機中的至少一些包括用于改變?nèi)~片槳距角的裝置，并且所述方法還包括如下步驟將這些風(fēng)力渦輪機的葉片槳距角的測量值作為所述運行特性中的一個提供給所述風(fēng)力發(fā)電場噪音排放仿真模塊。
5.如上述權(quán)利要求中的任一所述的方法，其特征在于，還包括如下步驟將所述多個風(fēng)力渦輪機中的至少一些的功率輸出的測量值作為所述運行特性中的一個提供給所述風(fēng)力發(fā)電場噪音排放仿真模塊。
6.如上述權(quán)利要求中的任一所述的方法，其特征在于，測量的風(fēng)速作為所述運行特性中的一個被所述風(fēng)力發(fā)電場噪音排放仿真模塊使用。
7.如上述權(quán)利要求中的任一所述的方法，其特征在于，還包括如下步驟將有關(guān)風(fēng)的湍流的測量值提供給所述風(fēng)力發(fā)電場噪音排放仿真模塊。
8.如上述權(quán)利要求中的任一所述的方法，其特征在于，還包括如下步驟將測量站處離地面的多個垂直距離處的風(fēng)速的測量值提供給所述風(fēng)力發(fā)電場噪音排放仿真模塊。
9.如上述權(quán)利要求中的任一所述的方法，其特征在于，所述風(fēng)力發(fā)電場噪音排放仿真模塊包括所述多個風(fēng)力渦輪機中的至少一些的輪轂在地面上方的高度的信息。
10.如上述權(quán)利要求中的任一所述的方法，其特征在于，所述風(fēng)力發(fā)電場噪音排放仿真模塊包括優(yōu)化程序，應(yīng)用所述優(yōu)化程序使得根據(jù)仿真結(jié)果對所述風(fēng)力發(fā)電場的運行的控制被選擇以優(yōu)化所述風(fēng)力發(fā)電場的發(fā)電。
11.如上述權(quán)利要求中的任一所述的方法，其特征在于，所述多個風(fēng)力渦輪機中的至少一些是可變速的風(fēng)力渦輪機，并且所述風(fēng)力發(fā)電場的運行控制包括如下步驟減小所述風(fēng)力發(fā)電場的所述可變速風(fēng)力渦輪機中的至少一些的轉(zhuǎn)速。
12.如上述權(quán)利要求中的任一所述的方法，其特征在于，還包括如下步驟將有關(guān)空氣濕度的測量值提供給所述風(fēng)力發(fā)電場噪音排放仿真模塊。
13.如上述權(quán)利要求中的任一所述的方法，其特征在于，還包括如下步驟將有關(guān)降雨的測量值提供給所述風(fēng)力發(fā)電場噪音排放仿真模塊。
14.如上述權(quán)利要求中的任一所述的方法，其特征在于，還包括如下步驟對于白天時間以及可選地對一周中的一天預(yù)先確定所述至少一個噪音引入點的閥值水平。
15.一種風(fēng)力發(fā)電場，包括多個風(fēng)力渦輪機并具有根據(jù)如權(quán)利要求1-14中任一所述方法控制所述風(fēng)力發(fā)電場的運行的控制裝置。
全文摘要
本發(fā)明提供一種運行中的風(fēng)力發(fā)電場的噪音排放的控制方法，所述風(fēng)力發(fā)電場包括多個風(fēng)力渦輪機。所述方法包括如下步驟給風(fēng)力發(fā)電場噪音排放仿真模塊提供至少一個風(fēng)速和至少一個風(fēng)向的測量值，所述風(fēng)力發(fā)電場噪音排放仿真模塊對于所述多個風(fēng)力渦輪機中的兩個或多個中的每個包括風(fēng)力渦輪機噪音排放模型，所述風(fēng)力渦輪機噪音排放模型適于隨著至少一個運行特性、所述多個風(fēng)力渦輪機的每個的地理位置以及至少一個噪音引入點的地理位置的變化而產(chǎn)生所述風(fēng)力渦輪機的噪音排放的預(yù)測；根據(jù)所述多個風(fēng)力渦輪機排放的噪音模擬所述至少一個噪音引入點處的噪音水平；以及根據(jù)模擬的結(jié)果控制所述風(fēng)力發(fā)電場的運行從而防止在所述至少一個噪音引入點的噪音水平超過預(yù)定閥值水平。而且，本發(fā)明還涉及風(fēng)力發(fā)電場。
文檔編號F03D7/04GK102197218SQ200980142734
公開日2011年9月21日 申請日期2009年9月16日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月30日
發(fā)明者E·B·斯洛斯, N·C·M·尼爾森, T·S·B·尼爾森 申請人:維斯塔斯風(fēng)力系統(tǒng)集團(tuán)公司