專利名稱：用于控制風(fēng)力渦輪機(jī)功率輸出的系統(tǒng)和方法
用于控制風(fēng)力渦輪機(jī)功率輸出的系統(tǒng)和方法技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明總體上涉及風(fēng)力渦輪機(jī)的運(yùn)行，更具體地，本發(fā)明涉及調(diào)節(jié)一個(gè)或多個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)的功率輸出，以提供相對(duì)而言更加均勻的輸出，從而改善系統(tǒng)頻率和諸如預(yù)定功率互換的其他系統(tǒng)控制目標(biāo)。
背景技術(shù)：
由于風(fēng)速和風(fēng)向的變化，風(fēng)力發(fā)電會(huì)有很大的變化。該變化可能導(dǎo)致風(fēng)力渦輪機(jī)和風(fēng)力發(fā)電廠傳送至電網(wǎng)的能量輸出快速增加或下降，這會(huì)對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生不利影響。由于對(duì)電網(wǎng)的不利影響，可能發(fā)生各種不利的成本沖擊，包括風(fēng)電場(chǎng)的操作人員可能因提供了多于或少于常規(guī)生產(chǎn)量的功率而受到罰款處分；電網(wǎng)操作人員可能需要運(yùn)行更加昂貴的備用發(fā)電設(shè)備，或者可能因違反與鄰近系統(tǒng)的預(yù)定功率互換而導(dǎo)致罰金。因此，需要一種當(dāng)連接至電網(wǎng)時(shí)保持相對(duì)更穩(wěn)定的功率輸出的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)。發(fā)明內(nèi)容
在一方面，本發(fā)明提供了一種用于通過(guò)風(fēng)力渦輪機(jī)控制器控制風(fēng)力渦輪機(jī)的功率輸出的方法。該方法包括確定風(fēng)力渦輪機(jī)的預(yù)測(cè)風(fēng)速，確定當(dāng)前的風(fēng)力渦輪機(jī)功率輸出， 以及利用所預(yù)測(cè)的風(fēng)速確定預(yù)測(cè)的風(fēng)力渦輪機(jī)功率輸出。該方法還包括比較當(dāng)前的風(fēng)力渦輪機(jī)功率輸出與所預(yù)測(cè)的風(fēng)力渦輪機(jī)功率輸出，并根據(jù)當(dāng)前的風(fēng)力渦輪機(jī)功率輸出與所預(yù)測(cè)的風(fēng)力渦輪機(jī)功率輸出的比較來(lái)調(diào)節(jié)風(fēng)力渦輪機(jī)的功率輸出。
所述方法進(jìn)一步包括限定目標(biāo)功率輸出范圍，比較所述當(dāng)前的風(fēng)力渦輪機(jī)功率輸出與所述預(yù)測(cè)的風(fēng)力渦輪機(jī)功率輸出的步驟包括確定所述預(yù)測(cè)的風(fēng)力渦輪機(jī)功率輸出是否在所限定的目標(biāo)功率輸出范圍之外。如果所述預(yù)測(cè)的功率輸出在所限定的目標(biāo)功率輸出范圍之外，則計(jì)算期望功率輸出，并進(jìn)一步包括響應(yīng)于所計(jì)算的期望功率輸出來(lái)確定操作調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)所述風(fēng)力渦輪機(jī)的功率輸出的步驟包括利用存儲(chǔ)在風(fēng)力渦輪機(jī)的能量存儲(chǔ)裝置中的能量，及向所述能量存儲(chǔ)裝置傳送能量。
在另一方面，本發(fā)明提供了一種用于操作多個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)以控制風(fēng)力渦輪機(jī)的功率輸出的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括多個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)控制器，所述多個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)控制器中的每一個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)控制器都操作地連接至多個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)中的相應(yīng)的風(fēng)力渦輪機(jī)；以及地點(diǎn)控制器，所述地點(diǎn)控制器與所述多個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)控制器通信連接，并被構(gòu)造成確定所述風(fēng)力渦輪機(jī)的預(yù)測(cè)的風(fēng)速；確定當(dāng)前的風(fēng)力渦輪機(jī)功率輸出；利用所述預(yù)測(cè)的風(fēng)速確定預(yù)測(cè)的風(fēng)力渦輪機(jī)功率輸出；比較所述當(dāng)前的風(fēng)力渦輪機(jī)功率輸出與所述預(yù)測(cè)的風(fēng)力渦輪機(jī)功率輸出；以及根據(jù)所述當(dāng)前的風(fēng)力渦輪機(jī)功率輸出與所述預(yù)測(cè)的風(fēng)力渦輪機(jī)功率輸出的比較來(lái)調(diào)節(jié)所述風(fēng)力渦輪機(jī)的功率輸出。
所述地點(diǎn)控制器進(jìn)一步被構(gòu)造成限定目標(biāo)功率輸出范圍，并被構(gòu)造成比較所述當(dāng)前的風(fēng)力渦輪機(jī)功率輸出與所述預(yù)測(cè)的風(fēng)力渦輪機(jī)功率輸出，以進(jìn)一步用于確定所述預(yù)測(cè)的風(fēng)力渦輪機(jī)功率輸出是否在所限定的目標(biāo)功率輸出范圍之外；以及如果所述預(yù)測(cè)的功率輸出在所限定的目標(biāo)功率輸出范圍之外，則計(jì)算期望功率輸出。所述地點(diǎn)控制器進(jìn)一步被構(gòu)造成比較所述當(dāng)前的風(fēng)力渦輪機(jī)功率輸出與所述預(yù)測(cè)的風(fēng)力渦輪機(jī)功率輸出，以進(jìn)一步用于確定預(yù)測(cè)的風(fēng)力渦輪機(jī)功率輸出變動(dòng)率是否在所限定的目標(biāo)功率輸出范圍之外。
被構(gòu)造成比較所述當(dāng)前的風(fēng)力渦輪機(jī)功率輸出與所述預(yù)測(cè)的風(fēng)力渦輪機(jī)功率輸出的所述地點(diǎn)控制器進(jìn)一步被構(gòu)造成響應(yīng)于所述計(jì)算的期望功率輸出而確定操作調(diào)節(jié)。所述系統(tǒng)進(jìn)一步包括能量存儲(chǔ)裝置，其中，被構(gòu)造成根據(jù)所述當(dāng)前的風(fēng)力渦輪機(jī)功率輸出與所述預(yù)測(cè)的風(fēng)力渦輪機(jī)功率輸出的比較來(lái)調(diào)節(jié)所述風(fēng)力渦輪機(jī)的功率輸出的所述地點(diǎn)控制器進(jìn)一步被構(gòu)造成利用存儲(chǔ)在所述風(fēng)力渦輪機(jī)的能量存儲(chǔ)裝置中的能量。被構(gòu)造成根據(jù)所述當(dāng)前的風(fēng)力渦輪機(jī)功率輸出與所述預(yù)測(cè)的風(fēng)力渦輪機(jī)功率輸出的比較來(lái)調(diào)節(jié)所述風(fēng)力渦輪機(jī)的功率輸出的所述地點(diǎn)控制器進(jìn)一步被構(gòu)造成向所述能量存儲(chǔ)裝置傳送能量。
在另一方面，本發(fā)明提供了一種用于控制風(fēng)力渦輪機(jī)的功率輸出的裝置。該裝置包括存儲(chǔ)裝置，其構(gòu)造成存儲(chǔ)目標(biāo)功率輸出范圍；處理器，處理器連接至存儲(chǔ)裝置，并被編程為確定風(fēng)力渦輪機(jī)的預(yù)測(cè)風(fēng)速、確定當(dāng)前的風(fēng)力渦輪機(jī)功率輸出、利用所預(yù)測(cè)的風(fēng)速確定預(yù)測(cè)的風(fēng)力渦輪機(jī)功率輸出、以及比較當(dāng)前的風(fēng)力渦輪機(jī)功率輸出與所預(yù)測(cè)的風(fēng)力渦輪機(jī)功率輸出；以及通信接口，其連接至處理器，并構(gòu)造成根據(jù)當(dāng)前的風(fēng)力渦輪機(jī)功率輸出與多個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)控制器中的至少第一風(fēng)力渦輪機(jī)控制器的所預(yù)測(cè)的風(fēng)力渦輪機(jī)功率輸出的比較來(lái)調(diào)節(jié)風(fēng)力渦輪機(jī)的功率輸出。
在又一個(gè)方面，本發(fā)明提供了一個(gè)或多個(gè)具有計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)。該一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)上包括有計(jì)算機(jī)可執(zhí)行的指令，其中，當(dāng)由至少一個(gè)處理器執(zhí)行時(shí)，該計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令使得處理器確定風(fēng)力渦輪機(jī)的預(yù)測(cè)風(fēng)速、確定當(dāng)前的風(fēng)力渦輪機(jī)功率輸出、以及利用所預(yù)測(cè)的風(fēng)速確定預(yù)測(cè)的風(fēng)力渦輪機(jī)功率輸出。該一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)還包括計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令，其可使處理器比較當(dāng)前的風(fēng)力渦輪機(jī)功率輸出與所預(yù)測(cè)的風(fēng)力渦輪機(jī)功率輸出，并根據(jù)當(dāng)前的風(fēng)力渦輪機(jī)功率輸出與所預(yù)測(cè)的風(fēng)力渦輪機(jī)功率輸出的比較來(lái)調(diào)節(jié)風(fēng)力渦輪機(jī)的功率輸出。
所述計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令使得所述處理器限定目標(biāo)功率輸出范圍，并使得所述處理器確定所述預(yù)測(cè)的風(fēng)力渦輪機(jī)功率輸出是否在所限定的目標(biāo)功率輸出范圍之外。如果所述預(yù)測(cè)的功率輸出在所限定的目標(biāo)功率輸出范圍之外，則所述計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令使得所述處理器計(jì)算期望的功率輸出。所述計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令使得所述處理器響應(yīng)于所計(jì)算的期望功率輸出來(lái)確定操作調(diào)節(jié)。所述計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令使得所述處理器利用存儲(chǔ)在風(fēng)力渦輪機(jī)的能量存儲(chǔ)裝置中的能量。


圖1是示例性風(fēng)力渦輪機(jī)的透視圖2是示出用于與圖1所示的風(fēng)力渦輪機(jī)一起使用的示例性風(fēng)力渦輪機(jī)控制器的方框示意圖3是示出示例性計(jì)算裝置的方塊示意圖4是示出用于操作如圖1所示的風(fēng)力渦輪機(jī)的一個(gè)或多個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)的示例性系統(tǒng)的方塊示意圖5是用于利用圖4所示的系統(tǒng)操作一個(gè)或多個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)的示例性方法的流程圖6是示出使用圖5所示的方法的風(fēng)力渦輪機(jī)100的功率輸出與時(shí)間之間的關(guān)系的示例性圖表；以及
圖7是示出使用圖5所示的方法的風(fēng)力渦輪機(jī)100的功率輸出與時(shí)間之間的關(guān)系的示例性圖表。
附圖標(biāo)記列表
權(quán)利要求
1.一種用于通過(guò)風(fēng)力渦輪機(jī)控制器控制風(fēng)力渦輪機(jī)的功率輸出的方法，所述方法包括確定所述風(fēng)力渦輪機(jī)的預(yù)測(cè)的風(fēng)速； 確定當(dāng)前的風(fēng)力渦輪機(jī)功率輸出； 利用所述預(yù)測(cè)的風(fēng)速確定預(yù)測(cè)的風(fēng)力渦輪機(jī)功率輸出； 比較所述當(dāng)前的風(fēng)力渦輪機(jī)功率輸出與所述預(yù)測(cè)的風(fēng)力渦輪機(jī)功率輸出；以及根據(jù)所述當(dāng)前的風(fēng)力渦輪機(jī)功率輸出與所述預(yù)測(cè)的風(fēng)力渦輪機(jī)功率輸出的比較來(lái)調(diào)節(jié)所述風(fēng)力渦輪機(jī)的功率輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括限定目標(biāo)功率輸出范圍。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，比較所述當(dāng)前的風(fēng)力渦輪機(jī)功率輸出與所述預(yù)測(cè)的風(fēng)力渦輪機(jī)功率輸出的步驟包括確定所述預(yù)測(cè)的風(fēng)力渦輪機(jī)功率輸出是否在所限定的目標(biāo)功率輸出范圍之外。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括如果所述預(yù)測(cè)的功率輸出在所限定的目標(biāo)功率輸出范圍之外，則計(jì)算期望功率輸出。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括響應(yīng)于所計(jì)算的期望功率輸出來(lái)確定操作調(diào)節(jié)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，調(diào)節(jié)所述風(fēng)力渦輪機(jī)的功率輸出的步驟包括利用存儲(chǔ)在風(fēng)力渦輪機(jī)的能量存儲(chǔ)裝置中的能量。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，調(diào)節(jié)所述風(fēng)力渦輪機(jī)的功率輸出的步驟包括向所述能量存儲(chǔ)裝置傳送能量。
8.一種用于控制風(fēng)力渦輪機(jī)的功率輸出的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括多個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)控制器，所述多個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)控制器中的每一個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)控制器都操作地連接至多個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)中的相應(yīng)的風(fēng)力渦輪機(jī)；以及一個(gè)地點(diǎn)控制器，所述地點(diǎn)控制器與所述多個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)控制器通信連接，并被構(gòu)造成確定所述風(fēng)力渦輪機(jī)的預(yù)測(cè)的風(fēng)速； 確定當(dāng)前的風(fēng)力渦輪機(jī)功率輸出； 利用所述預(yù)測(cè)的風(fēng)速確定預(yù)測(cè)的風(fēng)力渦輪機(jī)功率輸出； 比較所述當(dāng)前的風(fēng)力渦輪機(jī)功率輸出與所述預(yù)測(cè)的風(fēng)力渦輪機(jī)功率輸出；以及根據(jù)所述當(dāng)前的風(fēng)力渦輪機(jī)功率輸出與所述預(yù)測(cè)的風(fēng)力渦輪機(jī)功率輸出的比較來(lái)調(diào)節(jié)所述風(fēng)力渦輪機(jī)的功率輸出。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述地點(diǎn)控制器進(jìn)一步被構(gòu)造成限定目標(biāo)功率輸出范圍。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述地點(diǎn)控制器被構(gòu)造成比較所述當(dāng)前的風(fēng)力渦輪機(jī)功率輸出與所述預(yù)測(cè)的風(fēng)力渦輪機(jī)功率輸出，以進(jìn)一步用于確定所述預(yù)測(cè)的風(fēng)力渦輪機(jī)功率輸出是否在所限定的目標(biāo)功率輸出范圍之外；以及如果所述預(yù)測(cè)的功率輸出在所限定的目標(biāo)功率輸出范圍之外，則計(jì)算期望功率輸出。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述地點(diǎn)控制器進(jìn)一步被構(gòu)造成比較所述當(dāng)前的風(fēng)力渦輪機(jī)功率輸出與所述預(yù)測(cè)的風(fēng)力渦輪機(jī)功率輸出，以進(jìn)一步用于確定預(yù)測(cè)的風(fēng)力渦輪機(jī)功率輸出變動(dòng)率是否在所限定的目標(biāo)功率輸出范圍之外。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其特征在于，被構(gòu)造成比較所述當(dāng)前的風(fēng)力渦輪機(jī)功率輸出與所述預(yù)測(cè)的風(fēng)力渦輪機(jī)功率輸出的所述地點(diǎn)控制器進(jìn)一步被構(gòu)造成響應(yīng)于所述計(jì)算的期望功率輸出而確定操作調(diào)節(jié)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其特征在于，進(jìn)一步包括能量存儲(chǔ)裝置，其中，被構(gòu)造成根據(jù)所述當(dāng)前的風(fēng)力渦輪機(jī)功率輸出與所述預(yù)測(cè)的風(fēng)力渦輪機(jī)功率輸出的比較來(lái)調(diào)節(jié)所述風(fēng)力渦輪機(jī)的功率輸出的所述地點(diǎn)控制器進(jìn)一步被構(gòu)造成利用存儲(chǔ)在所述風(fēng)力渦輪機(jī)的能量存儲(chǔ)裝置中的能量。
14.根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于，被構(gòu)造成根據(jù)所述當(dāng)前的風(fēng)力渦輪機(jī)功率輸出與所述預(yù)測(cè)的風(fēng)力渦輪機(jī)功率輸出的比較來(lái)調(diào)節(jié)所述風(fēng)力渦輪機(jī)的功率輸出的所述地點(diǎn)控制器進(jìn)一步被構(gòu)造成向所述能量存儲(chǔ)裝置傳送能量。
15.一個(gè)或多個(gè)具有計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其中當(dāng)由至少一個(gè)處理器執(zhí)行時(shí)，所述計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令使得處理器確定風(fēng)力渦輪機(jī)的預(yù)測(cè)的風(fēng)速；確定當(dāng)前的風(fēng)力渦輪機(jī)功率輸出；利用所述預(yù)測(cè)的風(fēng)速確定預(yù)測(cè)的風(fēng)力渦輪機(jī)功率輸出；比較所述當(dāng)前的風(fēng)力渦輪機(jī)功率輸出與所述預(yù)測(cè)的風(fēng)力渦輪機(jī)功率輸出；以及根據(jù)所述當(dāng)前的風(fēng)力渦輪機(jī)功率輸出與所述預(yù)測(cè)的風(fēng)力渦輪機(jī)功率輸出的比較來(lái)調(diào)節(jié)所述風(fēng)力渦輪機(jī)的功率輸出。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其特征在于，所述計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令使得所述處理器限定目標(biāo)功率輸出范圍。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其特征在于，所述計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令使得所述處理器確定所述預(yù)測(cè)的風(fēng)力渦輪機(jī)功率輸出是否在所限定的目標(biāo)功率輸出范圍之外。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其特征在于，如果所述預(yù)測(cè)的功率輸出在所限定的目標(biāo)功率輸出范圍之外，則所述計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令使得所述處理器計(jì)算期望的功率輸出。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其特征在于，所述計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令使得所述處理器響應(yīng)于所計(jì)算的期望功率輸出來(lái)確定操作調(diào)節(jié)。
20.根據(jù)權(quán)利要求15所述的一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其特征在于，所述計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令使得所述處理器利用存儲(chǔ)在風(fēng)力渦輪機(jī)的能量存儲(chǔ)裝置中的能量。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于控制風(fēng)力渦輪機(jī)功率輸出的系統(tǒng)和方法。該方法包括確定風(fēng)力渦輪機(jī)的預(yù)測(cè)風(fēng)速，確定當(dāng)前的風(fēng)力渦輪機(jī)功率輸出，以及利用所預(yù)測(cè)的風(fēng)速確定預(yù)測(cè)的風(fēng)力渦輪機(jī)功率輸出。該方法還包括比較當(dāng)前的風(fēng)力渦輪機(jī)功率輸出與所預(yù)測(cè)的風(fēng)力渦輪機(jī)功率輸出，并根據(jù)當(dāng)前的風(fēng)力渦輪機(jī)功率輸出與所預(yù)測(cè)的風(fēng)力渦輪機(jī)功率輸出的比較來(lái)調(diào)節(jié)風(fēng)力渦輪機(jī)的功率輸出。
文檔編號(hào)F03D7/02GK102536657SQ20111046157
公開(kāi)日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2011年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月21日
發(fā)明者N·W·米勒 申請(qǐng)人:通用電氣公司