PL206086B1

PL206086B1 - Sposób sterowania siłowni wiatrowej

Info

Publication number: PL206086B1
Application number: PL367189A
Authority: PL
Inventors: Aloys Wobben
Original assignee: Aloys Wobben
Priority date: 2001-06-07
Filing date: 2002-04-24
Publication date: 2010-06-30
Also published as: KR100608089B1; DE10127451A1; JP2008202601A; NZ529932A; WO2002099277A1; EP1666724B1; DE10127451B4; PL367189A1; ES2792451T3; DK1399674T4; BR0210165A; US20060216148A1; CA2449218A1; ES2617082T5; AU2002304687B2; JP4778015B2; PT1399674T; EP1666724A3; DK1399674T3; KR20040011528A

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób sterowania siłowni wiatrowej oraz siłownia wiatrowa z urzą dzeniem do jej sterowania.

Siłownie wiatrowe ze sterownikami są znane zasadniczo od lat i są obecnie wykorzystywane z powodzeniem. Sterownik taki ma zasadniczy wpł yw na wartość mocy sił owni wiatrowej.

Ciągły rozwój turbin wiatrowych doprowadził do tego, że stały się one skomplikowanymi urządzeniami, w których ustawienia wielu parametrów trzeba wzajemnie skoordynować, aby umożliwić optymalne działanie.

Ze względu na duży stopień skomplikowania turbin wiatrowych i olbrzymie koszty związane z opracowaniem i ulepszeniem ich, zakup takiej sił owni wiatrowej wymaga znacznych ilości pienię dzy. Wydatki mogą być zaakceptowane tylko pod warunkiem osiągania maksymalnego możliwego zysku z przychodów uzyskanych w czasie eksploatacji sił owni wiatrowej, oprócz amortyzacji inwestycji.

Zysk jest nieodłącznie związany z mocą wytwarzaną w siłowni wiatrowej i właśnie dlatego maksymalizacja uzyskiwanej mocy ma zrozumiały wysoki priorytet, zwłaszcza dla właściciela i/lub eksploatatora takiej siłowni.

Opis patentowy DE 19532409 A1 przedstawia sposób sterowania instalacją wiatrową, w którym moc wyjściowa instalacji wiatrowej oraz prędkość obrotowa wirnika instalacji wiatrowej jest sterowana w zależności od prędkości wiatru. W tym rozwiązaniu sterowanie jest inicjowane przez czynniki zewnętrzne.

Natomiast opis patentowy US 5,402,332 dotyczy optymalizacji sprawności zespołu maszyn zawierających turbinę i generator hydroelektrowni. Zgodnie z tym wynalazkiem określa się korelację między przepływem wody, zmiennym spadkiem hydraulicznym, rozmiarami otworu wrót oraz prowadnic. Zależności te są oparte na modelu zestawu maszyn i przy wykorzystaniu serii testów.

Z drugiej strony, ogólnie we wszystkich procesach wytwarzania i przy danym stopniu skomplikowania siłowni wiatrowej i jej wymiarach nie można uniknąć odchyleń od stanu idealnego. Granice tolerancji są zatem podawane w postaci zakresów, w których odchylenia takie są uważane za jeszcze możliwe do zaakceptowania.

Niezależnie od zagadnienia, jakie odchylenia są rzeczywiście możliwe do zaakceptowania, zawsze oznaczają one stratę mocy, ponieważ stanowią różnicę w stosunku do rozwiązania optymalnego.

Celem niniejszego wynalazku jest opracowanie sposobu sterowania siłowni wiatrowej, tak, aby straty mocy, zwłaszcza na skutek zmian w przetwarzaniu energii kinetycznej wiatru w energię elektryczną, to znaczy w wirniku, zespole napędowym i generatorze, były w miarę możliwości zminimalizowane.

Cel ten został osiągnięty za pomocą ulepszenia sposobu sterowania siłownią wiatrową, przy czym zmianom podlega co najmniej jedno ustawienie eksploatacyjne w założonych granicach. Wynalazek oparty jest na spostrzeżeniu, że tolerancje zmieniają się w znanych zakresach i że zmiana co najmniej jednego ustawienia parametru eksploatacyjnego, takiego jak kąt nachylenia łopaty, położenie azymutalne, moment obrotowy generatora itd., w swoim zakresie tolerancji musi prowadzić do ustawienia optymalnego.

Według wynalazku sposób sterowania siłowni wiatrowej, w którym przeprowadza się zmiany ustawień parametrów eksploatacyjnych wybranych spośród kąta natarcia łopaty wirnika, położenia azymutalnego gondoli i/albo momentu obrotowego generatora charakteryzuje się tym, że zmiany tych ustawień parametrów eksploatacyjnych przeprowadza się w zadanych pierwszych przedziałach czasowych, które zmienia się w zależności od wartości co najmniej jednego uprzednio wybranego parametru określającego warunki otoczenia i co najmniej jednego parametru eksploatacyjnego, przy czym zmienione ustawienie parametru eksploatacyjnego utrzymuje się przez drugi zadany przedział czasu, o ile w wyniku zmienionego ustawienia parametru eksploatacyjnego uzyskuje się ustawienie optymalne, przy czym kryterium optymalizacji jest maksymalizacja mocy.

Korzystnie zmiany ustawień parametrów eksploatacyjnych przeprowadza się o uprzednio określoną wartość w jednym kierunku, zaczynając od ustawienia początkowego, albo kolejno w dwóch przeciwnych kierunkach.

Korzystniej zmianę ustawienia parametru eksploatacyjnego przeprowadza się po tym, jak zmiana ustawienia parametru eksploatacyjnego spowodowana została przez czynniki zewnętrzne.

Najkorzystniej zmianę ustawienia parametru eksploatacyjnego przeprowadza się po uprzednio określonym przedziale czasu liczonym od zmiany ustawienia parametru eksploatacyjnego spowodowanej przez czynniki zewnętrzne.

PL 206 086 B1

Korzystnie jest, gdy mierzy się współczynnik prędkości końców łopat wirnika jednocześnie ze zmianą ustawienia parametru eksploatacyjnego.

Korzystnie oblicza się różnicę pomiędzy ustawieniem początkowym parametru eksploatacyjnego, a ustawieniem zmienionym parametru eksploatacyjnego, przy największym współczynniku prędkości końców łopat.

Wartość zmiany ustawienia parametru eksploatacyjnego korzystnie zwiększa się z pierwszą prędkością, a zmniejsza się z drugą prędkością.

Korzystnie pierwsza prędkość jest mniejsza niż druga prędkość.

Po osiągnięciu maksymalnej mocy korzystnie przerywa się zmianę ustawienia parametru eksploatacyjnego.

Kierunek zmiany ustawienia parametru eksploatacyjnego, w poprzedniej fazie zmiany, który doprowadził do zwiększenia uzyskiwanej mocy, korzystnie wykorzystuje się jako początkowy kierunek zmiany ustawienia parametru eksploatacyjnego w kolejnej fazie tej zmiany.

Kierunek zmiany ustawienia parametru eksploatacyjnego korzystnie odwraca się, jeżeli uzyskiwana moc zmniejszyła się.

Korzystnie zmianę ustawienia parametru eksploatacyjnego zakończa się, jeżeli na skutek odwrócenia kierunku zmiany wystąpiło zmniejszenie uzyskiwanej mocy.

Aby uniknąć sytuacji, w której ustawiczna zmiana ustawienia eksploatacyjnego ostatecznie powoduje jeszcze większe zmniejszenie wydajności, zmiany takie przeprowadza się w uprzednio określonych odstępach czasowych, tak że jeśli zostanie znalezione ustawienie optymalne, jest ono następnie utrzymywane przez pewien określony czas.

W jednym szczególnie korzystnym przykładzie realizacji wynalazku te odstępy czasowe s ą zmieniane w zależności od uprzednio określonych warunków otoczenia i/lub warunków eksploatacji, tak że można uwzględnić specjalne warunki lokalne, takie jak przepływ wiatru stosunkowo równomierny lub burzliwy, zmiany kierunku wiatru itp.

W jednym szczególnie korzystnym przykładzie realizacji wynalazku zmianę przeprowadza się jednocześnie po zmianie ustawienia eksploatacyjnego spowodowanej przez czynniki zewnętrzne. Jeżeli czas jest wystarczająco krótki, ustawienie parametru eksploatacyjnego jest zmieniane poza uprzednio określone ustawienie i w razie potrzeby z powrotem poprzez uprzednio określoną wartość w przeciwnym kierunku, aż do znalezienia ustawienia optymalnego. Procedura ta jest bardzo podobna do drgań nieustalonych.

Szczególnie korzystny przykład realizacji sposobu według wynalazku polega na tym, że różnica pomiędzy ustawieniem początkowym a ustawieniem zmienionym przy optymalnej mocy jest obliczona i uwzglę dniana przy nastę pnych zmianach. W ten sposób mo żna skrócić czas potrzebny do zmiany, a zatem do osią gnię cia maksymalnej mocy.

Siłownia wiatrowa realizująca sposób według wynalazku ma sterownik, który posiada mikroprocesor lub mikrosterownik oraz pamięć.

Przykłady realizacji wynalazku opisane zostaną szczegółowo w odniesieniu do rysunków, na których:

fig. 1 przedstawia wykresy kąta azymutalnego gondoli oraz oddawanej mocy w funkcji czasu według pierwszej realizacji wynalazku;

fig. 2 przedstawia analogiczne wykresy jak na fig. 1 według drugiej realizacji wynalazku; fig. 3 przedstawia analogiczne wykresy jak na fig. 1 według trzeciej realizacji wynalazku; fig. 4 przedstawia wykres kąta azymutalnego gondoli według czwartej realizacji wynalazku; fig. 5 przedstawia analogiczne wykresy jak na fig. 1 według piątej realizacji wynalazku.

Fig. 1 ilustruje podstawową zasadę sposobu sterowania siłowni wiatrowej według wynalazku. Na rysunku na osi x zaznaczono czas t, a na górnej części osi y ustawienie parametru eksploatacyjnego, na przykład kąt azymutu (alfa) gondoli, a zatem wirnika siłowni wiatrowej, zaś na dolnej części zaznaczono moc uzyskiwaną z siłowni wiatrowej - na wykresie przedstawiono więc krzywą mocy (P).

Z górnej krzywej wynika, ż e zmiana ustawienia parametru eksploatacyjnego z poł o ż enia początkowego zaczyna się początkowo w kierunku dodatnim przebiegiem sinusoidalnym w chwili t1, osiąga wartość maksymalną w chwili t2, a w chwili t3 powraca do wartości początkowej. Następnie zmiana jest kontynuowana w przeciwnym kierunku osiągając minimum w chwili t4, a w chwili t5 znów powraca do wartości początkowej.

Jeżeli podczas takiej zmiany wystąpi zwiększenie uzyskiwanej mocy, ustawienie parametru eksploatacyjnego można zmodyfikować odpowiednio, aby siłownia wiatrowa wytwarzała większą moc.

PL 206 086 B1

Dolna krzywa przedstawia uzyskiwaną moc w funkcji czasu, w zależności od ustawienia parametru eksploatacyjnego. W chwili t1, to znaczy wtedy, gdy zaczyna się zmiana, uzyskiwana moc maleje aż do maksymalnej wartości ustawienia parametru eksploatacyjnego w chwili t2, a gdy ustawienie powraca do początkowej wartości (t3), uzyskiwana moc znów rośnie, aż osiągnie swą wartość początkową w chwili t3. Kiedy kierunek zmiany jest odwrócony, uzyskiwana moc w przedstawionym przykładzie również maleje, osiągając minimum (to znaczy maksymalne zmniejszenie uzyskiwanej mocy) w czasie t4 i powraca w czasie t5 do swej wartoś ci począ tkowej. Takie zachowanie jest wyraź ną oznaką, że początkowe ustawienie siłowni wiatrowej było optymalne.

W okreś lonym czasie (np. w chwili t6), po upł ywie okreś lonego przedział u czasu (drugiego przedziału czasowego), procedurę tę można powtórzyć.

W procedurze tej istnieje konkurencja pomię dzy moż liwoś cią zwię kszenia uzyskiwanej mocy z jednej strony, a zmniejszeniem mocy powodowanym przez zmianę w stosunku do ustawienia optymalnego z drugiej strony.

Jedna opcja zmniejszania obniżki wyprodukowanej energii pokazana jest na fig. 2. Kiedy zmienia się ustawienie parametru eksploatacyjnego, wzrost od wartości początkowej jest jeszcze sinusoidalny, natomiast po przejściu maksimum stromość zbocza sygnału zwiększa się, na skutek czego wartość powraca do początkowej wartości możliwie szybko. Przedział czasowy pomiędzy chwilami t1 i t2 pozostaje zasadniczo niezmieniony w porównaniu z fig. 1, jednakż e przedział czasowy pomiędzy chwilami t2 i t3 jest znacznie skrócony. W idealnym przypadku przedział czasowy pomiędzy chwilami t2 i t3 będzie dążyć do zera, na skutek czego, przynajmniej w pierwszym przybliżeniu, zmniejszenie wyprodukowanej energii w przedziale czasowym pomiędzy chwilami t2 i t3 będzie również bardzo małe.

Takie samo zachowanie powtarza się dla ujemnej połówki przebiegu, którego zbocze narastające jest podobnie sinusoidalne i występuje pomiędzy chwilami t3 i t4, natomiast powrót do ustawienia początkowego znów następuje w czasie pomiędzy chwilami t4 i t5 z możliwie jak największą stromością. Po określonym (drugim) przedziale czasowym ta sekwencja zmian jest powtarzana zaczynając od chwili t6.

Fig. 3 przedstawia dalszy przykład realizacji przedmiotowego wynalazku, w którym zmniejszenie wyprodukowanej energii powodowane przez zmianę ustawienia parametru eksploatacyjnego są ograniczane jeszcze bardziej. Na osi x i na osi y odłożone są takie same zmienne, jak na innych figurach. I również w tym przykładzie zmiana ustawienia parametru eksploatacyjnego zaczyna się w chwili t1.

W przedstawionym przykładzie uzyskiwana moc zwiększa się jednocześ nie ze zwiększaniem się wartości ustawienia parametru eksploatacyjnego aż do wartości maksymalnej. Jeżeli zmiana ustawienia parametru eksploatacyjnego jest dalej kontynuowana w tym samym kierunku, uzyskiwana moc maleje, to znaczy nastąpiło przekroczenie maksymalnej mocy i optymalnego ustawienia parametru eksploatacyjnego. Z tego powodu zwiększanie wartości zmiany zostaje przerwane i ustawienie powraca do takiego, przy którym osiągnięta była maksymalna moc.

Wyniki są przesterowane w górnej krzywej, ponieważ po osiągnięciu maksymalnej mocy najpierw trzeba oczywiście wykryć moc, przy której następuje spadek, zanim można będzie zmieniać ustawienie parametru eksploatacyjnego do wartości, przy której moc zostaje zwiększona do maksimum. Jest to w chwili t4, a więc nie trzeba już zmieniać na przeciwny kierunek, ponieważ uzyskiwana moc została już znaleziona. Przedział czasu, w którym dokonuje się zmian określono jako pierwszy przedział czasowy, w tym wypadku t1-t4. Po określonym przedziale czasowym, który nazwano drugim przedziałem czasowym, w chwili t5, rozpoczyna się następna zmiana ustawienia parametru eksploatacyjnego, przy czym zwiększanie zmiany ustawienia parametru eksploatacyjnego trwa do chwili t6 i następuje powrót do wartości początkowej w chwili t7. Ponieważ spowodowało to spadek mocy, przeprowadzana jest teraz zmiana w przeciwnym kierunku i w chwili t9 po przesterowaniu w chwili t8 osiągana jest maksymalna moc i odpowiednie ustawienie.

Inny przykład realizacji wynalazku przedstawiono na fig. 4. Główna różnica w porównaniu ze sposobami opisanymi powyżej polega tu na tym, że kierunek dający w wyniku zwiększenie mocy podczas poprzedniej fazy zmiany ustawienia parametru eksploatacyjnego (kąta azymutalnego gondoli), jest teraz wybrany jako początkowy kierunek zmiany.

Zmiana ustawienia ustawienia parametru eksploatacyjnego rozpoczyna się w chwili t1, osiąga maksimum w chwili t2 i powraca do swej wartości początkowej w chwili t3. Na skutek tego, że w przykładzie tym nie wystąpiło żadne zwiększenie uzyskiwanej mocy, zmiana jest teraz przeprowadzana odwrotnie, to znaczy w przeciwnym kierunku. Maksymalna moc jest osiągana w chwili t4 i po krótkim przesterowaniu to maksimum jest utrzymywane.

PL 206 086 B1

W chwili t5 po określonym przedziale czasowym ustawienie parametru eksploatacyjnego jest zmieniane ponownie, można powiedzieć obrotowo, a początkowy kierunek jest taki sam jak kierunek, który doprowadził podczas poprzedniej fazy zmiany ustawienia parametru eksploatacyjnego do zwiększenia uzyskiwanej mocy, co było ujemną połówką przebiegu. W chwili t6 ponownie uzyskiwana jest maksymalna moc i takie ustawienie jest utrzymywane. Spadek mocy, który wystąpił przy dodatniej połówce przebiegu, został całkowicie wyeliminowany.

Po jeszcze innym przedziale czasowym zmiana ustawienia parametru eksploatacyjnego rozpoczyna się ponownie w chwili t7. Tym razem zmiana rozpoczyna się ujemną połówką przebiegu, ponieważ doprowadziło to do zwiększenia uzyskiwanej mocy w poprzedniej fazie zmiany. W tym przypadku zakłada się, że nie nastąpi to ponownie, a więc maksimum jest osiągane w chwili t8, a wartość początkowa jest przywracana w chwili t9. Kierunek zmiany jest teraz odwrócony, tak że po ujemnej połówce przebiegu następuje dodatnia połówka przebiegu, a maksymalna moc jest uzyskiwana w chwili t10 i odpowiednia wartość ustawienia jest utrzymywana na tym poziomie.

Inna zmiana fazy rozpoczyna się w chwili t11, tym razem dodatnią połówką przebiegu, ponieważ taka połówka doprowadziła podczas poprzedniej fazy zmiany do zwiększenia uzyskiwanej mocy. Maksymalna moc jest osiągana w chwili t12, a w chwili t13 ustawienie jest przywracane do swego ustawienia początkowego. Dzięki temu, że maksymalna moc jest osiągana w chwili t14 w tym przykładzie, ustawienie takie jest utrzymywane, na skutek czego następna faza zmiany rozpocznie się od ujemnej połówki przebiegu.

Fig. 5 przedstawia dalszy ulepszony przykład realizacji przedmiotowego wynalazku. Na rysunku tym oś x jest znów osią czasu, natomiast górna część osi y jest wykorzystywana do wykreślenia zmiany ustawienia parametru eksploatacyjnego, a dolna część do przedstawienia zmiany uzyskiwanej mocy. W tym przykładzie sposobu według wynalazku zmniejszenie mocy jest ograniczone jeszcze bardziej jako wynik zmiany. Osiąga się to sposobem według wynalazku przez to, że kierunek zmiany jest odwracany, kiedy wykryte zostanie zmniejszenie uzyskiwanej mocy. Jeżeli zmniejszenie uzyskiwanej mocy ponownie wystąpi po odwróceniu kierunku zmiany, zmiana jest zatrzymywana.

Na fig. 5 zmiana ustawienia parametru eksploatacyjnego rozpoczyna się w chwili t1 od dodatniej połówki przebiegu, a maksymalna moc jest osiągana w chwili t2. Po krótkim przesterowaniu (t3) osiąga się maksymalną moc w chwili t4, która się utrzymuje przez określony czas, aż nowa zmiana ustawienia parametru eksploatacyjnego rozpocznie się w chwili t5.

Nowa zmiana ustawienia parametru eksploatacyjnego rozpoczyna się teraz od dodatniej połówki przebiegu. Jednakże spadek mocy występuje już wyraźnie w chwili t6. Z tego powodu kierunek zmiany jest odwracany i ujemna połówka przebiegu zmiany ustawienia parametru eksploatacyjnego rozpoczyna się w chwili t7. Maksymalną moc uzyskuje się w chwili t8, a po krótkim przesterowaniu (t9) ustawienia parametru eksploatacyjnego jest utrzymywana od chwili t10. Po innym zadanym przedziale czasu ustawienie parametru eksploatacyjnego jest ponownie zmieniane w chwili t11.

Ponieważ ujemna połówka przebiegu w poprzedniej fazie zmiany ustawienia parametru eksploatacyjnego doprowadziła do zwiększenia uzyskiwanej mocy, aktualna faza zmiany również rozpoczyna się od ujemnej połówki przebiegu. W chwili t12 wykryte zostaje, że ostatni kierunek zmiany doprowadził do zmniejszenia mocy, a więc kierunek zmiany zostanie odwrócony, dzięki czemu wartość początkową osiąga się znów w chwili t13 i rozpoczyna się dodatnia połówka przebiegu.

W chwili t14 wykryto, ż e ostatni kierunek zmiany ustawienia parametru eksploatacyjnego powoduje zmniejszenie uzyskiwanej mocy, a więc zmiana zostaje zatrzymana. W chwili t15 ustawienie parametru eksploatacyjnego nastawia się na swoją wartość początkową.

Aby przedstawić główną zaletę takiego rozwiązania, uprzednio określony zakres zmiany (T) zaznaczono na rysunku w obu kierunkach względem ustawienia początkowego. Dzięki znacznie mniejszej amplitudzie zmiany ustawienia parametru eksploatacyjnego, zmniejszenia mocy są również znacznie mniejsze dla tego zakresu zmiany. Możliwość osiągnięcia znacznego wzrostu mocy jest zatem skompensowana przez pomijalną stratę mocy w przypadku, gdy początkowe ustawienie parametru eksploatacyjnego jest już ustawieniem optymalnym.

Oprócz korygowania niemożliwych do uniknięcia odchyłek produkcyjnych i montażowych, możliwego dzięki temu wynalazkowi, zaproponowany sposób według wynalazku umożliwia również osiąganie zwiększenia mocy, kiedy zmieniają się warunki otoczenia, takie jak kierunek wiatru, pod warunkiem, że zmiana taka pozostaje w zakresie tolerancji sterownika siłowni wiatrowej. Jeżeli przykładowo kierunek wiatru zmieni się tylko niewiele, ustawianie azymutu nie zostanie uruchomione w wyniku zmiany kierunku wiatru. Pomimo tego niewielka zmiana kąta przepływu powoduje niewielki spadek

PL 206 086 B1 mocy. Przez zastosowanie sposobu według wynalazku ten spadek mocy można skompensować, gdy ustawienie azymutu jest rutynowo zmieniane.

Możliwe jest również kompensowanie wad spowodowanych przez montaż. Błąd wskazania wiatromierza, spowodowany przez wadę montażową, można przykładowo skompensować za pomocą sterownika według wynalazku pod warunkiem, że błąd ten jest w zakresie tolerancji sterownika siłowni wiatrowej. Dzięki temu można zoptymalizować uzyskiwaną moc, która nie jest optymalna na skutek niewłaściwych danych otrzymywanych z wiatromierza.

Wynalazek korzystnie ma być stosowany z określonym zestawem ustawień parametrów eksploatacyjnych. Korzystnymi parametrami są ustawienie skoku łopaty wirnika, ustawienie azymutu (ustawienie wirnika) oraz prąd wzbudzenia generatora do określenia momentu obrotowego generatora.

Zależnie od warunków wiatru określony jest pewien zestaw parametrów z najróżniejszymi ich ustawieniami, który może być zapisany w postaci tablicy. Na podstawie zmierzonej prędkości wiatru można otrzymać optymalny współczynnik prędkości końców łopat (stosunek prędkości napływającego powietrza do prędkości liniowej końców łopat), aby, dla określonego rodzaju siłowni wiatrowej, otrzymać maksymalną moc. Ponieważ moment obrotowy, jaki można uzyskać przy danej prędkości wiatru, jest znany jako wynik znanych parametrów wirnika, optymalny moment obrotowy generatora można obliczyć na podstawie danych zawartych w tablicy.

Niedogodności pojawiają się, jeśli moment obrotowy generatora nie jest dostosowany do wskaźnika prędkości końca łopaty. Jeżeli moment obrotowy generatora jest za mały, wówczas wskaźnik prędkości końca łopaty rośnie, a wirnik przyspiesza w niepożądany sposób, ponieważ wiatr dostarcza odpowiedniej ilości energii. Jeżeli moment obrotowy generatora jest za duży, wówczas wirnik jest zbyt silnie hamowany, na skutek czego prędkość wirnika jest za mała i nie można uzyskać maksymalnej możliwej mocy z wiatru. Jednakże, ponieważ moment obrotowy generatora jest wprost proporcjonalny do wartości natężenia prądu wzbudzenia, można wyznaczyć ustawienie wpływające na turbinę wiatrową i optymalizujące ją.

Inna możliwość zastosowania wynalazku polega na tym, że azymut można regulować tak, aby utrzymywać możliwie mały kąt odchylenia, a kąt pochylenia łopat można ustawić tak, by uzyskać maksymalny moment obrotowy, a więc pozyskiwać maksymalną moc z wiatru.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób sterowania siłowni wiatrowej, w którym przeprowadza się zmiany ustawień parametrów eksploatacyjnych wybranych spośród kąta natarcia łopaty wirnika, położenia azymutalnego gondoli i/albo momentu obrotowego generatora, znamienny tym, że zmiany tych ustawień parametrów eksploatacyjnych przeprowadza się w zadanych pierwszych przedziałach czasowych (t1-t5), które zmienia się w zależności od wartości co najmniej jednego uprzednio wybranego parametru określającego warunki otoczenia i co najmniej jednego parametru eksploatacyjnego, przy czym zmienione ustawienie parametru eksploatacyjnego utrzymuje się przez drugi zadany przedział czasu (t5-t6), o ile w wyniku zmienionego ustawienia parametru eksploatacyjnego uzyskuje się ustawienie optymalne, przy czym kryterium optymalizacji jest maksymalizacja mocy.
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że zmiany ustawień parametrów eksploatacyjnych przeprowadza się o uprzednio określoną wartość w jednym kierunku, zaczynając od ustawienia początkowego, albo kolejno w dwóch przeciwnych kierunkach.
3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że zmianę ustawienia parametru eksploatacyjnego przeprowadza się po tym, jak zmiana ustawienia parametru eksploatacyjnego spowodowana została przez czynniki zewnętrzne.
4. Sposób według zastrz. 3, znamienny tym, że zmianę ustawienia parametru eksploatacyjnego przeprowadza się po uprzednio określonym przedziale czasu liczonym od zmiany ustawienia parametru eksploatacyjnego spowodowanej przez czynniki zewnętrzne.
5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że mierzy się współczynnik prędkości końców łopat wirnika jednocześnie ze zmianą ustawienia parametru eksploatacyjnego.
6. Sposób według zastrz. 5, znamienny tym, że oblicza się różnicę pomiędzy ustawieniem początkowym parametru eksploatacyjnego, a ustawieniem zmienionym parametru eksploatacyjnego, przy największym współczynniku prędkości końców łopat.

PL 206 086 B1
7. Sposób według zastrz. 1 albo 2 albo 3 albo 4, znamienny tym, że wartość zmiany ustawienia parametru eksploatacyjnego zwiększa się z pierwszą prędkością, a zmniejsza się z drugą prędkością.
8. Sposób według zastrz. 7, znamienny tym, że pierwsza prędkość jest mniejsza niż druga prędkość.
9. Sposób wed ług zastrz. 1 albo 2 albo 3 albo 4, znamienny tym, ż e po osią gnię ciu maksymalnej mocy, przerywa się zmianę ustawienia parametru eksploatacyjnego.
10. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że kierunek zmiany ustawienia parametru eksploatacyjnego, w poprzedniej fazie zmiany, który doprowadził do zwiększenia uzyskiwanej mocy, wykorzystuje się jako początkowy kierunek zmiany ustawienia parametru eksploatacyjnego w kolejnej fazie tej zmiany.
11. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że kierunek zmiany ustawienia parametru eksploatacyjnego odwraca się, jeżeli uzyskiwana moc zmniejszyła się.
12. Sposób według zastrz. 11, znamienny tym, że zmianę ustawienia parametru eksploatacyjnego zakończa się, jeżeli na skutek odwrócenia kierunku zmiany wystąpiło zmniejszenie uzyskiwanej mocy.