專利名稱：風(fēng)能系統(tǒng)及其操作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及風(fēng)能系統(tǒng)及其操作方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代風(fēng)能系統(tǒng)的操作承受著巨大的經(jīng)濟(jì)壓力。通常，風(fēng)能系統(tǒng)的 制造者不得不保證風(fēng)能系統(tǒng)的能量產(chǎn)出。如果操作中的風(fēng)能系統(tǒng)的產(chǎn) 出經(jīng)證實低于許諾的產(chǎn)值，那么制造者不得不向風(fēng)能系統(tǒng)的操作者支 付高額的合同違約金。
因此通常的情況是，操作風(fēng)能系統(tǒng)以能夠預(yù)期到高產(chǎn)出。為了這 樣做，在風(fēng)能系統(tǒng)操作時將可以設(shè)置和調(diào)節(jié)的風(fēng)能系統(tǒng)的多個操作參 數(shù)設(shè)置為預(yù)期提供最大產(chǎn)出的值。然而，盡管這樣設(shè)置，但是經(jīng)驗表 明，風(fēng)能系統(tǒng)通常仍然在次最優(yōu)下運行。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述情況，提供了一種操作風(fēng)能系統(tǒng)的方法，所述方法包括
以下步驟設(shè)置風(fēng)能系統(tǒng)的至少一個操作參數(shù)的值；測量所述風(fēng)能系 統(tǒng)的至少一個產(chǎn)出參數(shù)，測量至少一個狀態(tài)參數(shù)。另外，所述方法還 包括基于至少一個產(chǎn)出參數(shù)的測量結(jié)果、至少一個狀態(tài)參數(shù)的測量結(jié) 果以及歷史數(shù)據(jù)，計算操作參數(shù)的至少一個最優(yōu)值的步驟。另外，所 述方法還包括將至少一個操作參數(shù)重新設(shè)置為所述至少一個操作參數(shù) 的至少一個最優(yōu)值的步驟，其中重新設(shè)置使得產(chǎn)出參數(shù)最優(yōu)。
根據(jù)本發(fā)明的第 一 方面，根據(jù)本發(fā)明用于操作風(fēng)能系統(tǒng)的方法包 括以下步驟
測量風(fēng)能系統(tǒng)的產(chǎn)出參數(shù)，從而得到產(chǎn)出參數(shù)測量結(jié)果；
測量狀態(tài)參數(shù)，從而得到狀態(tài)參數(shù)的測量結(jié)果；
基于產(chǎn)出參數(shù)測量結(jié)果、狀態(tài)參數(shù)測量結(jié)果以及歷史數(shù)據(jù)，計算 一個或更多操作參數(shù)的一個或更多最優(yōu)值；
將一個或更多操作參數(shù)的一個或更多最優(yōu)值傳送給執(zhí)行器，所述 執(zhí)行器連接至風(fēng)能系統(tǒng)的可調(diào)部件；
重復(fù)測量風(fēng)能系統(tǒng)的產(chǎn)出參數(shù)，從而得到重復(fù)產(chǎn)出參數(shù)測量結(jié) 果；以及
將一個或更多操作參數(shù)的一個或更多最優(yōu)值以及重復(fù)產(chǎn)出參數(shù)測 量結(jié)果存儲在數(shù)據(jù)庫中。
這樣，在經(jīng)過特定的學(xué)習(xí)周期后，風(fēng)能系統(tǒng)以最優(yōu)模式運行。因 此，平均年產(chǎn)出可以顯著提高很多。
通常，將重復(fù)產(chǎn)出參數(shù)測量結(jié)果與產(chǎn)出參數(shù)測量結(jié)果進(jìn)行比較， 以確定操作參數(shù)的修改是否引起產(chǎn)出參數(shù)增加。如果導(dǎo)致產(chǎn)出參數(shù)增 加，則控制器檢測認(rèn)為最優(yōu)化成功。即，風(fēng)能系統(tǒng)的操作可以繼續(xù)使 用該操作參數(shù)，或者可以在另外的最優(yōu)循環(huán)中進(jìn)一步提高該操作參 數(shù)。如果沒有導(dǎo)致產(chǎn)出參數(shù)增加，即如果當(dāng)風(fēng)能系統(tǒng)使用操作參數(shù)的 最優(yōu)值操作時產(chǎn)出參數(shù)降低，則自學(xué)習(xí)控制器檢測認(rèn)為最優(yōu)化不成 功。在這種情況下，重復(fù)本發(fā)明的方法，其中當(dāng)計算最優(yōu)操作參數(shù)時 可以考慮不成功的優(yōu)化結(jié)果。通常的做法還可以是在特定時間間隔內(nèi) 重復(fù)本發(fā)明的方法。例如，在不同的時間間隔內(nèi)使得操作參數(shù)改變，
諸如IO分鐘或者更長時間，例如一個月。通常重復(fù)該方法的時間間隔 在30分鐘和120分鐘之間。根據(jù)其它實施例，當(dāng)觀察到產(chǎn)出參數(shù)降低 時，則重復(fù)啟動i亥方法。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種風(fēng)能系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有用 于測量風(fēng)能系統(tǒng)的至少一個產(chǎn)出參數(shù)的傳感器單元；用于測量至少一 個狀態(tài)參數(shù)的傳感器單元；用于調(diào)節(jié)風(fēng)能系統(tǒng)的至少一個可調(diào)部件的 一個或更多執(zhí)行器；和自學(xué)習(xí)控制器。所述自學(xué)習(xí)控制器連接到至少 一個傳感器單元和至少一個執(zhí)行器，并從至少一個傳感器單元接收測 量數(shù)據(jù)。另外，自學(xué)習(xí)控制器基于測量數(shù)據(jù)執(zhí)行優(yōu)化計算，并基于用 于調(diào)節(jié)風(fēng)能系統(tǒng)的至少一個可調(diào)部件的優(yōu)化計算結(jié)果，將指令信號發(fā) 送到所述至少一個執(zhí)行器。該指令信號使得至少一個產(chǎn)出參數(shù)最優(yōu)。
根據(jù)本發(fā)明的典型實施例，用于測量至少一個產(chǎn)出參數(shù)的傳感器 單元可以為電流測量裝置、功率測量裝置或者振動測量裝置。另外， 用于測量至少一個狀態(tài)參數(shù)的傳感器單元可以是風(fēng)速測量裝置、方位 角位置測量裝置、位移傳感器、風(fēng)向測量裝置、溫度測量裝置、壓力 測量裝置以及空氣密度測量裝置。另外，根據(jù)典型實施例，執(zhí)行器可 以為螺距驅(qū)動、機艙驅(qū)動(nacelle dirve)、發(fā)電機控制、變頻器控 制或者主控制器。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種風(fēng)場(wind park),其具有
根據(jù)本發(fā)明的至少兩個風(fēng)能系統(tǒng)以及風(fēng)能系統(tǒng)之間的連接。所述連接 包括用于交換數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)連接，尤其是交換歷史數(shù)據(jù)。
一般而言，通 常并不限于風(fēng)場的做法是風(fēng)能系統(tǒng)從其它的風(fēng)能系統(tǒng)接收歷史數(shù)據(jù)。 因此，每個風(fēng)能系統(tǒng)的優(yōu)化計算可以因其它風(fēng)能系統(tǒng)處搜集的經(jīng)驗而 受益。
本發(fā)明的方法可以在任何風(fēng)能系統(tǒng)中使用。另外，根據(jù)本發(fā)明的 自學(xué)習(xí)控制器可以在現(xiàn)有的風(fēng)能系統(tǒng)中使用，以提高風(fēng)能系統(tǒng)的性 能。為了這樣做，根據(jù)本發(fā)明的自學(xué)習(xí)控制器可以作為改型組件安裝 在現(xiàn)有的風(fēng)能系統(tǒng)中。
從從屬權(quán)項、說明書以及附圖中，本發(fā)明另外的方面、優(yōu)點以及 特征將會很清楚。


在說明書的剩余部分中，將參考附圖向本領(lǐng)域技術(shù)人員更加具體
地陳述本發(fā)明的整個有效的公開，包括其最佳實施例，其中
圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的具有自學(xué)習(xí)控制器的風(fēng)輪機的示意圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的方框圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的方框圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的第三實施例的方框圖5示出了根據(jù)具有多個風(fēng)能系統(tǒng)的本發(fā)明第四實施例的示意
圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的第一方法實施例的流程圖； 圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的第二方法實施例的流程圖； 圖8示出了根據(jù)本發(fā)明的第三方法實施例的流程圖； 圖9示出了各種功率曲線圖。
具體實施例方式
現(xiàn)在將詳細(xì)參考本發(fā)明的各個實施例，在附圖中示出了所述各個 實施例的一個或者更多實例。通過解釋本發(fā)明的方式提供了每個實 例，但是并不是要限制本發(fā)明。例如，示出或者描述為一個實施例的 部件的特征可以用于其它實施例或者與其它實施例結(jié)合使用，以產(chǎn)生
另一實施例。本發(fā)明意圖在于包括這樣的變型和更改。
圖1是風(fēng)輪機的示意圖。風(fēng)輪機100包括塔架110，機器機艙120 安裝在其端部。機艙容納了驅(qū)動鏈，主電力發(fā)電機連接至所述驅(qū)動鏈
(未示出)。承載了三片轉(zhuǎn)動葉片140的輪軸(hub) 130安裝在機器 機艙l20的橫向端部?？梢酝ㄟ^通常容納在輪軸130內(nèi)的螺距驅(qū)動來 調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)動葉片140。轉(zhuǎn)動葉片140應(yīng)正確地安裝并對準(zhǔn)。通常將轉(zhuǎn)動葉 片對準(zhǔn)，以使在低風(fēng)速時葉片定位在空氣動力學(xué)0度位置。自學(xué)習(xí)控 制器200可以定位在機艙內(nèi)。備選地，自學(xué)習(xí)控制器可以定位在塔架 內(nèi)，例如與其它電子設(shè)備集成在控制箱中。
圖2示出了本發(fā)明的一個實施例的方框圖。此處，自學(xué)習(xí)控制器 200經(jīng)過傳感器連接210連接至傳感器215。傳感器測量風(fēng)能系統(tǒng)的至 少一個產(chǎn)出參數(shù)，諸如實際功率輸出。這些測量的結(jié)果信息經(jīng)過傳感 器連接210傳送到自學(xué)習(xí)控制器。自學(xué)習(xí)控制器還經(jīng)過執(zhí)行器連接220 連接至執(zhí)行器225。執(zhí)行器225驅(qū)動風(fēng)能系統(tǒng)的可調(diào)部件。在本發(fā)明的
一個實例實施例中，執(zhí)行器為控制轉(zhuǎn)動葉片螺距角的螺距驅(qū)動。自學(xué) 習(xí)控制器200進(jìn)一步經(jīng)過狀態(tài)參數(shù)傳感器連接205連接至狀態(tài)參數(shù)傳 感器202。狀態(tài)參數(shù)傳感器可以是風(fēng)速測量裝置、方位角位置測量裝 置、位移傳感器、風(fēng)向測量裝置、溫度測量裝置、壓力測量裝置或空 氣密度測量裝置。
圖3為根據(jù)本發(fā)明另一實施例的方框圖。除對于圖2已經(jīng)描述的 元件之外，數(shù)據(jù)庫235通過數(shù)據(jù)庫連接230連接至自學(xué)習(xí)控制器200。 可以以各種方式來使用該數(shù)據(jù)庫。通常，將優(yōu)化計算的數(shù)據(jù)存儲在數(shù) 據(jù)庫中。即，可以將優(yōu)化計算的結(jié)果以及各個輸入數(shù)據(jù)，諸如狀態(tài)參 數(shù)、操作參數(shù)等的各個值，存儲在數(shù)據(jù)庫中。
在一個實施例中，將現(xiàn)場參數(shù)存儲在數(shù)據(jù)庫中。在這種應(yīng)用中， 應(yīng)將現(xiàn)場參數(shù)定義為不隨時間改變的風(fēng)能系統(tǒng)的參數(shù)。通常，現(xiàn)場參 數(shù)可以包括風(fēng)能系統(tǒng)塔架高度信息、風(fēng)能系統(tǒng)位置信息、位置的海拔 和/或年平均溫度信息。風(fēng)能系統(tǒng)的位置與諸如功率曲線或者功率的產(chǎn) 出參數(shù)的優(yōu)化相關(guān)。例如，作為獨立的風(fēng)能系統(tǒng)或者在風(fēng)力農(nóng)場(wind farm)中間，風(fēng)能系統(tǒng)的現(xiàn)場參數(shù)位置可以根據(jù)風(fēng)能系統(tǒng)是否位于山 區(qū)地帶、平原、近海處、海濱而設(shè)置為不同值。通常，現(xiàn)場參數(shù)與風(fēng) 能系統(tǒng)安裝一起進(jìn)行設(shè)置。
存儲在數(shù)據(jù)庫中的其它信息可以是歷史數(shù)據(jù)。通常，歷史數(shù)據(jù)包 括操作參數(shù)和各個產(chǎn)出參數(shù)的眾多值。在該應(yīng)用中，術(shù)語"操作參數(shù)" 應(yīng)理解為可以設(shè)置且可以指示風(fēng)能系統(tǒng)可調(diào)部件的執(zhí)行器必須執(zhí)行什
么操作的參數(shù)。例如，機艙驅(qū)動負(fù)責(zé)旋轉(zhuǎn)機艙，使得轉(zhuǎn)動葉片垂直于 風(fēng)向延伸。當(dāng)風(fēng)向改變時，必須調(diào)節(jié)機艙風(fēng)向。為了這樣做，必須改 變機艙位置的操作參數(shù)。機艙驅(qū)動受已調(diào)節(jié)的機艙位置操作參數(shù)指 導(dǎo)，該機艙驅(qū)動將機艙移動至正確的位置。除機艙位置之外，通常的
操作參數(shù)有轉(zhuǎn)動葉片的螺距角、轉(zhuǎn)矩需求曲線(torque demand curve )、每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)(rpm)、尖速比、風(fēng)能系統(tǒng)各個元件的負(fù)載、方 位角位置或者振動等級。
根據(jù)本發(fā)明，還可以將產(chǎn)出參數(shù)的歷史數(shù)據(jù)存儲在數(shù)據(jù)庫中。術(shù) 語"產(chǎn)出參數(shù)，，應(yīng)理解為與風(fēng)能系統(tǒng)的輸出相關(guān)的任何參數(shù)。通常， 功率曲線是產(chǎn)出參數(shù)之一。功率曲線指示了風(fēng)能系統(tǒng)的功率輸出與風(fēng) 速。另外的通常產(chǎn)出參數(shù)實例有能量、功率、電流、振動等級、部件 負(fù)載和部件溫度。風(fēng)能系統(tǒng)部件的實例有塔架、葉片、發(fā)電機、驅(qū)動 等。本發(fā)明的典型實例還使得可以對風(fēng)能系統(tǒng)的一個產(chǎn)出參數(shù)進(jìn)行優(yōu) 化或者同時對風(fēng)能系統(tǒng)的若干產(chǎn)出參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。通過給出的實例將 很清楚，風(fēng)能系統(tǒng)的一些參數(shù)既是產(chǎn)出參數(shù)又是操作參數(shù)。例如，振 動等級可以用于優(yōu)化風(fēng)能系統(tǒng)的能量輸出的操作參數(shù)。在另外的實施 例中，振動等級可以是待優(yōu)化的產(chǎn)出參數(shù)，由于振動等級的降低將使 得壽命更長，并因此使得每次安裝的產(chǎn)出能量與維護(hù)成本之間的比率 更高。
根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，可以將狀態(tài)參數(shù)存儲在數(shù)據(jù)庫中。在 該應(yīng)用中，術(shù)語"狀態(tài)參數(shù)，，應(yīng)理解為與風(fēng)能系統(tǒng)的環(huán)境相關(guān)且隨時 間而改變的任何參數(shù)。例如，通常的狀態(tài)參數(shù)有風(fēng)速、風(fēng)向、紊流強 度、溫度、氣壓或者自從最后一次下雨的天數(shù)。應(yīng)當(dāng)理解，盡管可以 將前面描述的所有類型的參數(shù)都存儲在數(shù)據(jù)庫中，但是為了實施本發(fā)
明并不需要存儲所有的這些參數(shù)。
圖4是本發(fā)明的另一實施例的方框圖。除了圖2和圖3中示出的 元件之外，時鐘245通過時鐘連接240連接至自學(xué)習(xí)控制器200。在 一個實施例中，時鐘為自學(xué)習(xí)控制器提供了實際時間。根據(jù)本發(fā)明的 另一實施例，時鐘為自學(xué)習(xí)控制器提供了時刻、日期、星期幾、月份 和/或季節(jié)。這些時間參數(shù)可能在優(yōu)化不同季節(jié)的風(fēng)能系統(tǒng)操作時是有 用的。例如，因秋季下雨，冬季清潔葉片時，季節(jié)可以是感興趣的時 間參數(shù)，因為這樣可以提高風(fēng)能系統(tǒng)的能量產(chǎn)出和功率曲線。另外的實例有時刻?？梢酝ㄟ^法定噪聲規(guī)則來限制風(fēng)能系統(tǒng)的操作，所述法 定噪聲規(guī)則晚上允許的噪聲水平比白天允許的噪聲水平更小。在這樣 的情況下，重要的是滿足法定噪聲要求且同時使得風(fēng)能系統(tǒng)的能量產(chǎn) 出最優(yōu)。
圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的多個風(fēng)能系統(tǒng)的示意圖。風(fēng)能系統(tǒng)通過 數(shù)據(jù)連接300彼此連接。盡管不是必須的，但可能的是將每個風(fēng)能系 統(tǒng)與每個其它的風(fēng)能系統(tǒng)彼此連接。數(shù)據(jù)連接可以是允許在若干風(fēng)能 系統(tǒng)之間交換信息的任意網(wǎng)絡(luò)。特別地，數(shù)據(jù)連接可以是用于在風(fēng)能 系統(tǒng)之間傳送數(shù)據(jù)的無線連接或者電纜連接。數(shù)據(jù)連接直接或者間接 鏈接至每個風(fēng)能系統(tǒng)的控制器200。當(dāng)計算操作參數(shù)的最優(yōu)值時，自學(xué) 習(xí)控制器還可以基于由其它風(fēng)能系統(tǒng)提供且通過數(shù)據(jù)連接300傳送的 信息的優(yōu)化計算。為了簡化起見，在下面，將"操作參數(shù)的最優(yōu)值" 稱為"最優(yōu)操作參數(shù)"。通常，相同類型的風(fēng)能系統(tǒng)可以以這種方式彼 此鏈接。通過這樣做，可以基于綜合的經(jīng)驗數(shù)據(jù)進(jìn)行優(yōu)化。例如在風(fēng) 力農(nóng)場級或者通過存儲世界范圍內(nèi)所有相同類型的風(fēng)能系統(tǒng)的數(shù)據(jù)， 可以實施經(jīng)驗的組合。在后一種情況，所有風(fēng)能系統(tǒng)之間的直接或者 間接連接是不必要的。例如，可以在安裝另一風(fēng)能系統(tǒng)時將在特定時 間周期期間(諸如半年或一年)在一個風(fēng)能系統(tǒng)中得到的數(shù)據(jù)早已存 儲在該另一風(fēng)能系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫中。另外，還可能的是，選擇一個風(fēng)能 系統(tǒng)作為中心控制站，所述中心控制站從所有被連接的風(fēng)能系統(tǒng)搜集 數(shù)據(jù)并向其它的風(fēng)能系統(tǒng)提供這些數(shù)據(jù)和/或已經(jīng)經(jīng)過分析和評估的 數(shù)據(jù)。
根據(jù)本發(fā)明的典型實施例，風(fēng)能系統(tǒng)包括用于提供歷史數(shù)據(jù)的數(shù) 據(jù)庫。基于歷史數(shù)據(jù)，來計算最優(yōu)操作參數(shù)。根據(jù)本發(fā)明另一典型實 施例，風(fēng)能系統(tǒng)鏈接至不是風(fēng)能系統(tǒng)部件的數(shù)據(jù)庫。例如，風(fēng)能系統(tǒng) 可以鏈接至中心數(shù)據(jù)庫，所述中心數(shù)據(jù)庫從連接至中心數(shù)據(jù)庫的所有 風(fēng)能系統(tǒng)搜集數(shù)據(jù)。中心數(shù)據(jù)庫還可以向其它風(fēng)能系統(tǒng)提供歷史數(shù)據(jù) 和/或另外的已經(jīng)經(jīng)過分析和評估的數(shù)據(jù)。在這樣的情況下，可能的是 風(fēng)能系統(tǒng)本身并不包括數(shù)據(jù)庫。中心數(shù)據(jù)庫可以連接至10、 50、 100 甚至更多的風(fēng)能系統(tǒng)。中心數(shù)據(jù)庫可以包括處理單元(未示出)，用于 評估風(fēng)能系統(tǒng)所接收的所有數(shù)據(jù)。中心數(shù)據(jù)庫在風(fēng)能系統(tǒng)處并不是必 要的，但是可以是例如制造者現(xiàn)場處的獨立數(shù)據(jù)庫。圖6示出了根據(jù)本發(fā)明方法的實施例的流程圖。在步驟400，設(shè) 置風(fēng)能系統(tǒng)的至少一個操作參數(shù)。根據(jù)本發(fā)明的方法實施例，操作參 數(shù)的設(shè)置值可以從數(shù)據(jù)庫中提取，或者先前已經(jīng)作為最優(yōu)操作參數(shù)進(jìn) 行計算。例如，所討論的操作參數(shù)可以是每分鐘的轉(zhuǎn)數(shù)。
在步驟410，測量風(fēng)能系統(tǒng)的一個或更多產(chǎn)出參數(shù)。例如，可以 測量風(fēng)能系統(tǒng)的功率輸出。將在步驟400設(shè)置的至少一個操作參數(shù)值 和步驟410測量的產(chǎn)出參數(shù)都提供給自學(xué)習(xí)控制器。在步驟415，測量 風(fēng)能系統(tǒng)的一個或更多狀態(tài)參數(shù)。例如，可以測量實際風(fēng)速、紊流強 度、風(fēng)向、氣壓或者溫度。將在步驟400設(shè)置的至少一個操作參數(shù)值 和步驟410測量的產(chǎn)出參數(shù)、測量的狀態(tài)參數(shù)以及歷史參數(shù)418提供 至自學(xué)習(xí)控制器?；谶@些值，尤其是基于歷史數(shù)據(jù)和測量結(jié)果，在 步驟420由自學(xué)習(xí)控制器計算一個或更多最優(yōu)操作參數(shù)。為了這樣做， 通常的做法是自學(xué)習(xí)控制器使其計算基于另外的信息，諸如另外的操 作參數(shù)的實際值、時間參數(shù)、現(xiàn)場參數(shù)或者狀態(tài)參數(shù)。例如除了諸如 發(fā)電機處能量輸出的產(chǎn)出參數(shù)測量結(jié)果之外，優(yōu)化計算可以進(jìn)一步基 于最近兩小時測量的紊流強度、實際風(fēng)速、塔架高度、天氣情況(即 晴天還是雨天)以及季節(jié)。
在步驟430，將所討論的一個或更多操作參數(shù)重新設(shè)置為在步驟 420計算的最優(yōu)操作參數(shù)。通過將操作參數(shù)設(shè)置為最優(yōu)操作參數(shù)，風(fēng)能 系統(tǒng)的能量產(chǎn)出得到提高。因此，在上面給出的實例中，發(fā)電機處的 能量輸出增加。根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，風(fēng)能系統(tǒng)繼續(xù)使用所述最 優(yōu)操作參數(shù)一段時間，諸如1分鐘、IO分鐘、15分鐘、30分鐘、l小
時或者更長時間來進(jìn)行操作。根據(jù)本發(fā)明的其它實施例，最優(yōu)操作參 數(shù)是另一優(yōu)化循環(huán)的起始點。將相對于圖7和圖8來示例性地說明這 種情況。
根據(jù)本發(fā)明的典型實施例，風(fēng)能系統(tǒng)的操作并非對改變的狀態(tài)參 數(shù)即刻做出反應(yīng)。自學(xué)習(xí)控制器可以使用歷史數(shù)據(jù)庫來確定其最優(yōu)參 數(shù)設(shè)置。因而間接對狀態(tài)參數(shù)做出反應(yīng)。
圖7示出了根據(jù)本發(fā)明方法的實施例的流程圖。如在相對于圖6 所描述的實施例中，步驟400是指設(shè)置至少一個操作參數(shù)，步驟410 是指測量至少一個產(chǎn)出參數(shù)，步驟415是指測量至少一個狀態(tài)參數(shù)， 步驟418是指提供歷史數(shù)據(jù)，步驟420是指計算至少一個最優(yōu)操作參 數(shù)，并且步驟430是指將所述至少一個操作參數(shù)重新設(shè)置為在計算步 驟420計算的一個或更多最優(yōu)操作參數(shù)。為了簡化起見，步驟410和 步驟415以一個方框示出。在本發(fā)明所有的實施例中，產(chǎn)出參數(shù)和狀 態(tài)參數(shù)可以同時測量或者相繼測量。還可以在測量狀態(tài)參數(shù)之前測量 產(chǎn)出參數(shù)。通常的做法是，將歷史數(shù)據(jù)不斷地提供給自學(xué)習(xí)控制器， 而自學(xué)習(xí)控制器在任何時候當(dāng)計算需要時接收歷史數(shù)據(jù)。除這些步驟 外，在步驟440，將一個或更多計算的最優(yōu)操作參數(shù)傳送給一個或更多 執(zhí)行器，所述每個執(zhí)行器與風(fēng)能系統(tǒng)的可調(diào)部件連接。執(zhí)行器及其各 個可調(diào)部件的實例有螺距驅(qū)動和轉(zhuǎn)動葉片；機艙驅(qū)動和機艙；斷路 器執(zhí)行器和斷路器；以及磁場控制和發(fā)電機。諸如螺距驅(qū)動的執(zhí)行器 將諸如轉(zhuǎn)動葉片的風(fēng)能系統(tǒng)各個可調(diào)部件調(diào)節(jié)為最優(yōu)操作參數(shù)。
在步驟450，測量一個或者更多產(chǎn)出參數(shù)。通常，在步驟450測 量的參數(shù)與在步驟410測量的參數(shù)相同。在步驟460，由自學(xué)習(xí)控制器 將步驟410的測量結(jié)果與步驟450的測量結(jié)果進(jìn)行比較。附加地或者 備選地，還可將測量值與存儲在數(shù)據(jù)庫中并從中檢索出的歷史數(shù)據(jù)進(jìn) 行比較。當(dāng)風(fēng)能系統(tǒng)使用 一個或更多最優(yōu)操作參數(shù)操作時產(chǎn)出參數(shù)惡 化的情況下，自學(xué)習(xí)控制器可以在重復(fù)的步驟420中使用該信息用于 重復(fù)計算。更加詳細(xì)地，根據(jù)本發(fā)明的典型實施例，當(dāng)在步驟460沒 有檢測到產(chǎn)出參數(shù)增加時，強制性執(zhí)行循環(huán)468。通常，如果當(dāng)使用操 作參數(shù)的最優(yōu)值操作風(fēng)能系統(tǒng)時產(chǎn)出參數(shù)可以增加，則產(chǎn)出參數(shù)得到 優(yōu)化。另外，如果產(chǎn)出參數(shù)不能再增加但是卻保持在給定實際環(huán)境下 的高水平時，產(chǎn)出參數(shù)也得到優(yōu)化。
另外，在步驟465，將所設(shè)置的一個或更多操作參數(shù)與以供隨后 檢索和比較的產(chǎn)出參數(shù)測量結(jié)果一起存儲在數(shù)據(jù)庫中。根據(jù)在步驟46 0 搜集的比較結(jié)果，如圖7中由附圖標(biāo)記470所指，在該階段停止優(yōu)化， 或者繼續(xù)優(yōu)化循環(huán)。在這樣的情況下，如圖7中由線468所示，從步 驟420重復(fù)該方法。即，如步驟420所述再次計算一個或更多新的最 優(yōu)操作參數(shù)。每當(dāng)必要時和/或有意義時，就重復(fù)已經(jīng)描述的那些另外 的步驟。由于操作參數(shù)的優(yōu)化可以很大程度上取決于實際狀態(tài)參數(shù)， 因此可能的是在風(fēng)能系統(tǒng)的操作期間，上述的優(yōu)化循環(huán)從不停止。另 一方面，根據(jù)其它實施例，可以將諸如圖7所描述方法的本發(fā)明方法 中的循環(huán)數(shù)目限制為給定數(shù)目，諸如5次重復(fù)循環(huán)。備選地，當(dāng)步驟
460的比較沒有得到產(chǎn)出參數(shù)的改善，或者僅僅得到微不足道的產(chǎn)出參 數(shù)的改善時，通過進(jìn)行至步驟470來停止該方法，而不是再次開始循 環(huán)。另外，可以在不同的時間間隔重復(fù)執(zhí)行本發(fā)明的方法，諸如10分 鐘，30分鐘、1小時或者一天。
圖8示出了根據(jù)本發(fā)明方法的另一實施例。在步驟500，可以測 量一個或更多產(chǎn)出參數(shù)。在步驟520，自學(xué)習(xí)控制基于在步驟500接收 的測量結(jié)果并且還基于在步驟510從數(shù)據(jù)庫檢索的數(shù)據(jù)，計算一個或 更多最優(yōu)操作參數(shù)。在步驟530命令相關(guān)執(zhí)行器將其各個操作參數(shù)重 新設(shè)置為計算的最優(yōu)操作參數(shù)。在步驟540，再次測量在步驟500已經(jīng) 測量過的產(chǎn)出參數(shù)。在該階段，可以將步驟540測量的產(chǎn)出參數(shù)與來 自數(shù)據(jù)庫的歷史產(chǎn)出參數(shù)進(jìn)行比較。在步驟560，將測量的產(chǎn)出參數(shù)與 步驟520中計算的最優(yōu)操作參數(shù)一起存儲在數(shù)據(jù)庫中以供隨后檢索。 在該階段，可以如附圖標(biāo)記570所指示，停止該方法。備選地，在典 型的實施例中，該方法繼續(xù)步驟510或者步驟520。如果該方法繼續(xù)步 驟520，還可以將測量的產(chǎn)出參數(shù)的信息存儲在諸如隨機存取存儲器的
某個臨時存儲器中。
圖9為三條功率曲線610、 620和630的實例圖。X軸600代表風(fēng) 速，而y軸605代表風(fēng)能系統(tǒng)的功率產(chǎn)出。功率曲線610示出了現(xiàn)有 技術(shù)中公知的風(fēng)能系統(tǒng)的功率曲線。在執(zhí)行了本發(fā)明的方法實施例 后，就可能將功率曲線改變?yōu)楦酶叩漠a(chǎn)出值，如功率曲線620所 示。功率曲線630是指另外提高的產(chǎn)出參數(shù)功率曲線。例如，可以通 過反復(fù)執(zhí)行本發(fā)明的方法實施例10天來實現(xiàn)功率曲線從610至620的 改善。到功率曲線630的進(jìn)一步改善可以基于執(zhí)行本發(fā)明的方法實施 例一個月。這是由于這樣的實事，即，搜集的經(jīng)驗和歷史數(shù)據(jù)越多， 優(yōu)化計算越好。
該說明書使用包括最優(yōu)模式的實例來公開本發(fā)明，還使得本領(lǐng)域 的任何技術(shù)人員可以實施和利用本發(fā)明。雖然已經(jīng)以各種具體實施例 的方式對本發(fā)明進(jìn)行了描述，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，在權(quán) 利要求書的精神和范圍內(nèi)，可以使用變型形式來實施本發(fā)明。特別是， 上述實施例中的相互非排他性的特征可以彼此結(jié)合。本發(fā)明可取得專 利的范圍由權(quán)利要求書限定，并可以包括本領(lǐng)域技術(shù)人員可以想到的 其它實例。如果這些其它實例的結(jié)構(gòu)元件并非與權(quán)利要求書的文字語
言不同，或者它們包括與權(quán)利要求書的文字語言沒有本質(zhì)區(qū)別的等效 結(jié)構(gòu)元件，則這樣的其它實例在權(quán)利要求書的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于操作風(fēng)能系統(tǒng)的方法，包括下面的步驟將風(fēng)能系統(tǒng)的至少一個操作參數(shù)設(shè)置為一個值；測量風(fēng)能系統(tǒng)的至少一個產(chǎn)出參數(shù)；測量至少一個狀態(tài)參數(shù)；基于測量至少一個產(chǎn)出參數(shù)的結(jié)果、測量至少一個狀態(tài)參數(shù)的結(jié)果以及歷史數(shù)據(jù)，計算所述至少一個操作參數(shù)的至少一個最優(yōu)值，其中相對于至少一個產(chǎn)出參數(shù)優(yōu)化最優(yōu)值；和將至少一個操作參數(shù)重新設(shè)置為所述至少一個操作參數(shù)的至少一個最優(yōu)值，所述重新設(shè)置使得產(chǎn)出參數(shù)最優(yōu)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其中所述至少一個操作參數(shù)從由螺 距角、轉(zhuǎn)矩需求曲線、旋轉(zhuǎn)速度、尖速比、部件上的負(fù)載、方位角位置 以及振動等級構(gòu)成的組中選擇。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中所述至少一個產(chǎn)出參數(shù)從 由功率曲線、振動等級、部件上的負(fù)載以及部件溫度構(gòu)成的組中選擇。
4. 根據(jù)前述權(quán)利要求任一項所述的方法，其中所述方法還包括步驟從數(shù)據(jù)庫檢索歷史數(shù)據(jù)；以及 將計算得到的數(shù)據(jù)存儲在數(shù)據(jù)庫中。
5. 根據(jù)前述權(quán)利要求任一項所述的方法，還包括步驟 確定至少一個現(xiàn)場參數(shù)和/或確定時間參數(shù)；其中計算至少 一個操作參數(shù)的至少一個最優(yōu)值是進(jìn)一步基于確定至 少一個現(xiàn)場參數(shù)和/或確定時間參數(shù)的結(jié)果。
6. 根據(jù)前述權(quán)利要求任一項所述的方法，其中所述至少一個狀態(tài)參 數(shù)為從由風(fēng)速、紊流強度、風(fēng)向、氣壓、溫度和自上一次下雨的天數(shù)構(gòu) 成的組中選擇的一個或更多參數(shù)。
7. 根據(jù)前述權(quán)利要求任一項所述的方法，進(jìn)一步包括步驟 重復(fù)測量風(fēng)能系統(tǒng)的產(chǎn)出參數(shù)，從而得到重復(fù)產(chǎn)出參數(shù)測量結(jié)果；以及比較產(chǎn)出參數(shù)測量結(jié)果與重復(fù)的產(chǎn)出參數(shù)測量結(jié)果。
8. 根據(jù)前述權(quán)利要求任一項所述的方法，進(jìn)一步包括步驟 從除了該風(fēng)能系統(tǒng)的其它風(fēng)能系統(tǒng)接收數(shù)據(jù)；其中進(jìn)一步基于所述數(shù)據(jù)來計算至少一個操作參數(shù)的至少最優(yōu)值。
9. 一種風(fēng)能系統(tǒng)(100)包括笫一傳感器單元(215)，用于測量風(fēng)能系統(tǒng)的至少一個產(chǎn)出參數(shù)； 笫二傳感器單元(202 )，用于測量至少一個狀態(tài)參數(shù)； 至少一個執(zhí)行器(225 )，用于調(diào)節(jié)風(fēng)能系統(tǒng)的至少一個可調(diào)部件， 連接至第一傳感器單元、第二傳感器單元以及至少一個執(zhí)行器的自 學(xué)習(xí)控制器(200 )，所述自學(xué)習(xí)控制器接收來自第一傳感器單元和第二 傳感器單元的測量數(shù)據(jù)以及來自數(shù)據(jù)庫(235 )的歷史數(shù)據(jù)，所述自學(xué)習(xí) 控制器基于所述測量數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)執(zhí)行優(yōu)化計算，并基于用于調(diào)節(jié)風(fēng) 能系統(tǒng)的至少一個可調(diào)部件的優(yōu)化計算結(jié)果將指令信號發(fā)送至所述至少 一個執(zhí)行器(225 )，其中所述指令信號使得所述至少一個產(chǎn)出參數(shù)上升。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的風(fēng)能系統(tǒng)，進(jìn)一步包括歷史數(shù)據(jù)庫 (235 )，連接至自學(xué)習(xí)控制器(200 )，用于提供歷史數(shù)據(jù)。
全文摘要
操作風(fēng)能系統(tǒng)的方法包括設(shè)置風(fēng)能系統(tǒng)操作參數(shù)值，測量風(fēng)能系統(tǒng)產(chǎn)出參數(shù)，和測量狀態(tài)參數(shù)。另外，該方法包括基于歷史數(shù)據(jù)和測量結(jié)果計算操作參數(shù)最優(yōu)值的步驟。該方法還包括重新設(shè)置操作參數(shù)為操作參數(shù)最優(yōu)值的步驟，其中該設(shè)置使產(chǎn)出參數(shù)最優(yōu)。還提供了一種風(fēng)能系統(tǒng)，具有測量風(fēng)能系統(tǒng)產(chǎn)出參數(shù)的傳感器單元和測量狀態(tài)參數(shù)的傳感器；調(diào)節(jié)風(fēng)能系統(tǒng)至少一個可調(diào)部件的執(zhí)行器；和自學(xué)習(xí)控制器。自學(xué)習(xí)控制器連接至傳感器單元和執(zhí)行器，并且從傳感器單元接收測量數(shù)據(jù)。自學(xué)習(xí)控制器基于測量數(shù)據(jù)執(zhí)行優(yōu)化計算，基于調(diào)節(jié)風(fēng)能系統(tǒng)可調(diào)部件的優(yōu)化計算結(jié)果向執(zhí)行器發(fā)送指令信號。該指令信號使得產(chǎn)出參數(shù)最優(yōu)。
文檔編號F03D7/02GK101096942SQ20071012732
公開日2008年1月2日 申請日期2007年7月2日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月30日
發(fā)明者V·謝林斯 申請人:通用電氣公司