CN102536657B - 用于控制风力涡轮机功率输出的系统和方法 - Google Patents

用于控制风力涡轮机功率输出的系统和方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种用于控制风力涡轮机功率输出的系统和方法。该方法包括：确定风力涡轮机的预测风速，确定当前的风力涡轮机功率输出，以及利用所预测的风速确定预测的风力涡轮机功率输出。该方法还包括比较当前的风力涡轮机功率输出与所预测的风力涡轮机功率输出，并根据当前的风力涡轮机功率输出与所预测的风力涡轮机功率输出的比较来调节风力涡轮机的功率输出。

Description

用于控制风力涡轮机功率输出的系统和方法
技术领域
本发明总体上涉及风力涡轮机的运行，更具体地，本发明涉及调节一个或多个风力涡轮机的功率输出，以提供相对而言更加均匀的输出，从而改善系统频率和诸如预定功率互换的其他系统控制目标。
背景技术
由于风速和风向的变化，风力发电会有很大的变化。该变化可能导致风力涡轮机和风力发电厂传送至电网的能量输出快速增加或下降，这会对电网产生不利影响。由于对电网的不利影响，可能发生各种不利的成本冲击，包括：风电场的操作人员可能因提供了多于或少于常规生产量的功率而受到罚款处分；电网操作人员可能需要运行更加昂贵的备用发电设备，或者可能因违反与邻近系统的预定功率互换而导致罚金。因此，需要一种当连接至电网时保持相对更稳定的功率输出的风力发电系统。
发明内容
在一方面，本发明提供了一种用于通过风力涡轮机控制器控制风力涡轮机的功率输出的方法。该方法包括：确定风力涡轮机的预测风速，确定当前的风力涡轮机功率输出，以及利用所预测的风速确定预测的风力涡轮机功率输出。该方法还包括比较当前的风力涡轮机功率输出与所预测的风力涡轮机功率输出，并根据当前的风力涡轮机功率输出与所预测的风力涡轮机功率输出的比较来调节风力涡轮机的功率输出。
所述方法进一步包括限定目标功率输出范围，比较所述当前的风力涡轮机功率输出与所述预测的风力涡轮机功率输出的步骤包括确定所述预测的风力涡轮机功率输出是否在所限定的目标功率输出范围之外。如果所述预测的功率输出在所限定的目标功率输出范围之外，则计算期望功率输出，并进一步包括响应于所计算的期望功率输出来确定操作调节。调节所述风力涡轮机的功率输出的步骤包括利用存储在风力涡轮机的能量存储装置中的能量，及向所述能量存储装置传送能量。
在另一方面，本发明提供了一种用于操作多个风力涡轮机以控制风力涡轮机的功率输出的系统。该系统包括：多个风力涡轮机控制器，所述多个风力涡轮机控制器中的每一个风力涡轮机控制器都操作地连接至多个风力涡轮机中的相应的风力涡轮机；以及地点控制器，所述地点控制器与所述多个风力涡轮机控制器通信连接，并被构造成：确定所述风力涡轮机的预测的风速；确定当前的风力涡轮机功率输出；利用所述预测的风速确定预测的风力涡轮机功率输出；比较所述当前的风力涡轮机功率输出与所述预测的风力涡轮机功率输出；以及根据所述当前的风力涡轮机功率输出与所述预测的风力涡轮机功率输出的比较来调节所述风力涡轮机的功率输出。
所述地点控制器进一步被构造成限定目标功率输出范围，并被构造成：比较所述当前的风力涡轮机功率输出与所述预测的风力涡轮机功率输出，以进一步用于确定所述预测的风力涡轮机功率输出是否在所限定的目标功率输出范围之外；以及如果所述预测的功率输出在所限定的目标功率输出范围之外，则计算期望功率输出。所述地点控制器进一步被构造成比较所述当前的风力涡轮机功率输出与所述预测的风力涡轮机功率输出，以进一步用于确定预测的风力涡轮机功率输出变动率是否在所限定的目标功率输出范围之外。
被构造成比较所述当前的风力涡轮机功率输出与所述预测的风力涡轮机功率输出的所述地点控制器进一步被构造成响应于所述计算的期望功率输出而确定操作调节。所述系统进一步包括能量存储装置，其中，被构造成根据所述当前的风力涡轮机功率输出与所述预测的风力涡轮机功率输出的比较来调节所述风力涡轮机的功率输出的所述地点控制器进一步被构造成利用存储在所述风力涡轮机的能量存储装置中的能量。被构造成根据所述当前的风力涡轮机功率输出与所述预测的风力涡轮机功率输出的比较来调节所述风力涡轮机的功率输出的所述地点控制器进一步被构造成向所述能量存储装置传送能量。
在另一方面，本发明提供了一种用于控制风力涡轮机的功率输出的装置。该装置包括：存储装置，其构造成存储目标功率输出范围；处理器，处理器连接至存储装置，并被编程为：确定风力涡轮机的预测风速、确定当前的风力涡轮机功率输出、利用所预测的风速确定预测的风力涡轮机功率输出、以及比较当前的风力涡轮机功率输出与所预测的风力涡轮机功率输出；以及通信接口，其连接至处理器，并构造成根据当前的风力涡轮机功率输出与多个风力涡轮机控制器中的至少第一风力涡轮机控制器的所预测的风力涡轮机功率输出的比较来调节风力涡轮机的功率输出。
在又一个方面，本发明提供了一个或多个具有计算机可执行指令的计算机可读存储介质。该一个或多个计算机可读存储介质上包括有计算机可执行的指令，其中，当由至少一个处理器执行时，该计算机可执行指令使得处理器确定风力涡轮机的预测风速、确定当前的风力涡轮机功率输出、以及利用所预测的风速确定预测的风力涡轮机功率输出。该一个或多个计算机可读存储介质还包括计算机可执行指令，其可使处理器比较当前的风力涡轮机功率输出与所预测的风力涡轮机功率输出，并根据当前的风力涡轮机功率输出与所预测的风力涡轮机功率输出的比较来调节风力涡轮机的功率输出。
所述计算机可执行指令使得所述处理器限定目标功率输出范围，并使得所述处理器确定所述预测的风力涡轮机功率输出是否在所限定的目标功率输出范围之外。如果所述预测的功率输出在所限定的目标功率输出范围之外，则所述计算机可执行指令使得所述处理器计算期望的功率输出。所述计算机可执行指令使得所述处理器响应于所计算的期望功率输出来确定操作调节。所述计算机可执行指令使得所述处理器利用存储在风力涡轮机的能量存储装置中的能量。
附图说明
图1是示例性风力涡轮机的透视图；
图2是示出用于与图1所示的风力涡轮机一起使用的示例性风力涡轮机控制器的方框示意图；
图3是示出示例性计算装置的方块示意图；
图4是示出用于操作如图1所示的风力涡轮机的一个或多个风力涡轮机的示例性系统的方块示意图；
图5是用于利用图4所示的系统操作一个或多个风力涡轮机的示例性方法的流程图；
图6是示出使用图5所示的方法的风力涡轮机100的功率输出与时间之间的关系的示例性图表；以及
图7是示出使用图5所示的方法的风力涡轮机100的功率输出与时间之间的关系的示例性图表。
附图标记列表：
  100   风力涡轮机
  102   机舱
  104   塔架
  106   转子
  108   转子叶片
  110   旋转毂
  120   传感器
  125   第一传感器
  130   第二传感器
  135   第一控制装置
  140   第一控制装置
  145   第二控制装置
  200   风力涡轮机控制器
  205   处理器
  210   存储装置
  215   通信接口
  220   传感器接口
  225   风力涡轮机控制接口
  300   计算装置
  305   处理器
  310   存储装置
  315   显示装置
  320   用户
  325   输入装置
  330   通信接口
  400   系统
  405   网络
  410   风力涡轮机地点
  415   地点控制器
  420   风速传感器
  425   第一地理位置
  430   第二地理位置
  435   第一风力涡轮机
  440   第二风力涡轮机
  445   第三风力涡轮机
  500   方法
  505   确定预测的风速
  510   确定当前的功率输出
  515   预测的风速保持功率输出处于目标内？
  520   计算期望的输出级别
  525   确定操作调节
  530   调节功率输出
  535   使用所存储的能量
  540   保持当前的运行条件
  602   实线
  604   虚线
  606   部分
  620   点
  622   点
  624   点
  626   点
  630   点
  632   点
  634   点
具体实施方式
本说明书所公开的实施例通过响应于气候条件维持相对稳定的功率输出，来便于在现场运行一台或多台风力涡轮机。功率输出可根据风力涡轮机的特性(如风力涡轮机的尺寸，叶片的几何形状，和/或叶片表面粗糙度)和/或运行条件(如风速和/或风向)通过直接测量和/或通过计算风速来确定。当功率输出级别偏离目标功率输出级别时，可向连接至风力涡轮机的一个或多个风力涡轮控制器传送操作调节。
目标功率输出级别可包括，但不局限于，由规章(如由自治区或其他政府实体制定的)、功率系统操作人员发出的命令、合同义务或基于财产的义务、或者风力涡轮机场的操作人员的优先选择限定的功率输出级别。
在一些实施例中，响应于将与低于目标功率输出级别的预测功率输出级别对应的预测风速，来计算操作调节以逐渐减少功率输出，从而避免大的功率输出变化。在其他实施例中，响应于将与处于或者高于目标功率输出级别的预测功率输出级别对应的预测风速，来计算操作调节以使功率输出逐渐增加，从而避免功率输出的不可接受的快速增长。在其他实施例中，响应于将与预测的功率输出级别(该功率输出级别将对应于处于或高于目标功率输出阈值的变动率(rate-of-change))对应的预测风速，来计算操作调节以使功率输出逐渐变化，从而避免功率输出变动率的不可接受的快速变化。
本说明书结合地理位置描述了一些实施例。如本说明书所使用的术语“地理位置”指二维或三维空间中的点。例如，地理位置在二维空间中可表示为宽度和长度，或者在三维空间中可表示为宽度、长度、以及高度。
图1是示例性风力涡轮机100的立体图。该风力涡轮机100包括容置发电机(图1中未示出)的机舱102。机舱102安装在塔架104(图1只示出了塔架104的一部分)上。塔架104可具有便于如本说明书所公开的风力涡轮机100的运行的任何适当的高度。在一个示例性实施例中，风力涡轮机100还包括转子106，转子106包括三个连接至旋转毂110的转子叶片108。或者，风力涡轮机100可包括能够使如本说明书所公开的风力涡轮机100运行的任意数量的转子叶片108。在示例性实施例中，风力涡轮机100包括齿轮箱(未图示)和能量存储装置(未图示)，齿轮箱可转动地连接至转子106和发电机，能量存储装置包括，但不限于电容器、电池、飞轮以及转子106。在一个实施例中，能量存储装置被构造成允许通过使用诸如但不局限于飞轮和转子106的装置而获得风力涡轮机100固有的惯性。
在一些实施例中，风力涡轮机100包括一个或多个传感器120和/或控制装置135(在图2中示出)。传感器120感测或检测风力涡轮机的运行条件。例如，传感器120可包括风速传感器和/或方向传感器(如风速计)、周围空气温度传感器、气体密度传感器、大气压力传感器、湿度传感器、功率输出传感器、叶片桨距传感器、涡轮机速度传感器、传动比传感器、和/或适于与风力涡轮机100一起使用的任何传感器。每个传感器120根据其功能进行定位。例如，风速计可设置在机舱102的外表面上，以使风速计暴露于风力涡轮机100周围的空气。每个传感器120产生并发送对应于所检测的运行条件的一个或多个信号。例如，风速计发送表示风速和/或风向的信号。在示例性实施例中，传感器120为光检测和测距(激光雷达，LIDAR)系统传感器，并被构造成预测风速。而且，每个传感器120可以连续地、周期性地发送信号，或者例如仅发送一次信号，不过也可在想到其他信号定时。此外，每个传感器120可以发送模拟形式或者数字形式的信号。在一个实施例中，使用用于气象数据的预报来代替传感器120。
控制装置135被构造成控制风力涡轮机100的运行，并可包括但不限于制动器、继电器、马达、线圈和/或伺服机构。控制装置135可调节风力涡轮机100的物理构造，例如，转子叶片108的角度或桨距，和/或机舱102或转子106相对于塔架104的定向。
图2是示出与风力涡轮机100一起使用的示例性风力涡轮机控制器200的方框图。风力涡轮机控制器200包括处理器205和存储装置210，处理器205用于执行指令，存储装置210被构造成存储数据，诸如计算机可执行指令和操作参数。风力涡轮机控制器200还包括通信接口215。通信接口215被构造成以信号通信的方式与一个或多个远程装置连接，该远程装置是例如另一个风力涡轮机控制器200和/或计算装置(在图3中示出)。
在一些实施例中，风力涡轮机控制器200包括一个或多个传感器接口220。传感器接口220被构造成可通信地连接至一个或多个传感器120，如第一传感器125和第二传感器130，并且可被构造成接收来自每个传感器120的一个或多个信号。传感器接口220便于监测和/或运行风力涡轮机100。例如，风力涡轮机控制器200可根据传感器120提供的信号监测风力涡轮机100的运行条件(例如，风速、风向、转子速度和/或功率输出)。在一个实施例中，风力涡轮机控制器200被构造成根据一个或多个风力涡轮机特性(例如，风力涡轮机尺寸和/或转子叶片的几何形状)、一个或多个运行参数(例如，风速、风向、转子叶片尖端速度，或者转子叶片桨距角)和/或风力涡轮机100的运行状态(例如，操作失灵、被缩减，或者正常)计算相应的风力涡轮机100产生的功率输出。
在示例性实施例中，处理器205执行一个或多个监测软件应用和/或控制软件应用。软件应用可产生一个或多个表示运行条件的操作参数，并且存储装置210可被构造成存储这些操作参数。例如，操作参数的历史记录可存储在存储装置210中。
在一些实施例中，风力涡轮机控制器200还包括控制接口225，控制接口225被构造成可通信地连接至一个或多个控制装置135，如第一控制装置140和第二控制装置145。在一个实施例中，风力涡轮机控制接口225被构造成操作/运行包括制动器的控制装置135，以防止转子106(在图1中示出)转动。此外，或者替代地，风力涡轮机控制接口225可操作包括叶片桨距伺服机构的控制装置135，以将一个或多个转子叶片108(在图1中示出)调节至期望的和/或预定的桨距。在一个替代实施例中，电源和转矩由控制装置135操作。制动器、叶片桨距伺服机构以及电源可由同一控制装置135、或者第一控制装置135和第二控制装置135操作。在示例性实施例中，风力涡轮机控制器200被构造成操作控制装置135以实现期望的功率输出。
图3是示出示例性计算装置300的方框图。计算装置300包括用于执行指令的处理器305。在一些实施例中，可执行指令都存储在存储装置310中。存储装置310为允许存储和取回信息(如可执行指令和/或其他数据)的任意装置。
在一些实施例中，计算装置300包括用于向用户320显示信息的至少一个显示装置315。显示装置315为能够向用户320传送信息的任意部件。显示装置315可包括，但不限于，显示器装置(例如，液晶显示器(LCD)、有机发光二极管(OLED)显示器，或者“电子墨水”显示器)和/或音频输出装置(例如，扬声器或耳机)。在一些实施例中，显示装置315包括输出适配器，如视频适配器和/或音频适配器。输出适配器操作地连接至处理器305并被构造成操作地连接至诸如显示器装置或者音频输出装置的输出装置。
在一些实施例中，计算装置300包括用于接收来自用户320的输入的输入装置325。输入装置325可包括，例如，键盘、点击装置、鼠标、触控笔、触摸感应面板(例如，触摸垫或触摸屏)、陀螺仪、加速计、位置检测器和/或音频输入装置。诸如触摸屏的单个部件可作为输入装置325和显示装置315的输出装置。计算装置300还包括通信接口330，通信接口330被构造成可通信地连接至一个或多个风力涡轮机控制器200和/或一个或多个其他计算装置300。
存储装置310中存储有，例如，计算机可读指令，用于确定和响应功率输出级别、通过显示装置315向用户320提供用户界面、和/或接收和处理来自输入装置325的输入(例如，目标功率输出级别)。此外，或者替代地，存储装置310可被构造成存储目标功率输出级别、测量到的功率输出级别、计算得到的功率输出级别、和/或适于与本说明书所公开的方法一起使用的任何其他数据。
图4是示出用于操作一个或多个风力涡轮机100的示例性系统400的方框图。系统400包括网络405。例如，网络405可包括但不限于因特网、局域网(LAN)、广域网(WAN)、无线LAN(WLAN)、网状网络(mesh network)和/或虚拟专用网络(VPN)。
在示例性实施例中，风力涡轮机地点410包括多个风力涡轮机100，每个风力涡轮机100都包括风力涡轮机控制器200。一个或多个计算装置300(在图3中示出)，如地点控制器415，被构造成通过网络405以信号通信的方式与风力涡轮机控制器200连接。
在示例性实施例中，地点控制器415设置在风力涡轮机地点410处。或者，地点控制器415可设置在风力涡轮机地点410外部。例如，地点控制器415可以可通信地连接至多个风力涡轮机地点410处的风力涡轮机控制器200。
地点控制器415和风力涡轮机控制器200中的每一个都包括处理器(在图2和3中示出)。处理器可包括处理单元，例如，但不限于，集成电路(IC)、特定用途集成电路(ASIC)、微型计算机、可编程逻辑控制器(PLC)和/或任何其他可编程电路。处理器可包括多处理单元(例如，为多核/芯构造)。地点控制器415和风力涡轮机控制器200中的每一个都构造成通过给相应的处理器编程而执行本说明书所公开的操作。例如，可通过将操作编码为一个或多个可执行的指令，并在与该处理器连接的存储装置(也在图2和3中示出)中将这些可执行的指令提供至处理器来给处理器编程。存储装置可包括，但不限于，一个或多个随机存取存储器(RAM)装置、一个或多个存储装置和/或一个或多个计算机可读介质。
在一些实施例中，一个或多个风速传感器420与地点控制器415通信连接。风速传感器420被构造成提供用于表示与一个地理位置相对应的风速的预测风速。在一个实施例中，一个或多个风力涡轮机100的传感器120包括风速传感器420。风速传感器420可进一步被构造成提供与预测的风速测量相关的方向。例如，风速传感器420可提供在一个单个地理位置处与多个方向相关的风力级别测量。
在示例性实施例中，系统400能够操作风力涡轮机100以保持相对平衡的系统功率输出。系统400可进一步操作风力涡轮机100以使地点410的功率输出最优化在目标功率输出级别的范围内。
图5是用于利用系统400(在图4中示出)操作一个或多个风力涡轮机100(在图1中示出)的示例性方法500的流程图。方法500的全部或一部分可通过一个或多个计算装置300(在图3中示出)来执行，例如，但不限于，风力涡轮机控制器200和/或地点控制器415(在图2和4中示出)。在示例性实施例中，地点控制器415利用传感器120和/或风速传感器420确定505与风力涡轮机100相关的预测风速。该预测风速可预先在从1秒到10分钟的时帧(time frame)内确定505。在该示例性实施例中，该预测风速至少预先一秒钟确定505。
在示例性实施例中，风力涡轮机100当前的功率输出由风力涡轮机控制器200和地点控制器415中的至少一个确定510。在一个实施例中，风力涡轮机控制器200计算风力涡轮机100的功率输出级别，并将所计算的功率输出级别发送至地点控制器415。在替代实施例中，风力涡轮机控制器200将风力涡轮机特性、操作参数和/或运行状态发送至地点控制器415，地点控制器415计算风力涡轮机100产生的功率输出级别。
不管是由风力涡轮机控制器200还是地点控制器415执行，确定510风力涡轮机100产生的当前功率输出级别的步骤以某些操作参数提供了与相应地理位置相关的当前的功率输出级别。
此外，或者替代地，风速传感器420可提供表示与地理位置以及可选地与多个方向相关的风速级别的风速级别测量。在一些实施例中，风速传感器420包括在一个或多个风力涡轮机100的传感器120中。地点控制器415根据所计算的和/或所测量的风速确定510一个或多个地理位置处当前的功率输出。当使用所测量的风速时，也可确定510当前的功率输出。
在示例性实施例中，地点控制器415使用所确定的505预测风速，确定515所预测的风速是否允许风力涡轮机100产生目标功率输出范围内的功率。在一个实施例中，目标功率输出范围表示为风力涡轮机额定值(rating)的0至100％范围内的特定功率级别，其规定所要求的精确度的死区(deadband)要求在涡轮机额定值的0至100％的范围内。或者，目标功率输出范围可以是能够使公开内容如本说明书所公开的内容那样起作用的任意范围。在替代实施例中，地点控制器415确定515预测的风速是否允许风力涡轮机100产生阈值(threshold)范围内的功率输出。该阈值可以绝对项(例如，2KW、3KW或5KW)或相对项(例如，3％、5％或10％)进行限定。
在替代实施例中，地点控制器415确定515预测的风速是否会使风力涡轮机100产生阈值之外的功率输出变动率(rate-of-change)。在一个实施例中，阈值可以绝对项(例如，2MW/min、-2MW/Min、-5MW/Min)或相对项(例如，+3％/min、-4％/min、-5％/10分钟)来限定。
如果预测的风速不允许风力涡轮机100产生目标功率输出范围或阈值范围内的功率，则地点控制器415计算520一个或多个风力涡轮机100的期望功率输出级别。所计算520的期望输出级别为可由所确定505的预测风速支持的功率输出级别。
基于所计算520的与风力涡轮机100相关的期望功率输出级别，地点控制器415确定525一个操作调节。在一个实施例中，确定525一个操作调节的步骤包括将与风力涡轮机100相关的期望最大功率输出级别发送至相应的风力涡轮机控制器200。在这样的实施例中，风力涡轮机控制器200被构造成调节风力涡轮机100的操作参数以实现期望的功率输出。在替代实施例中，地点控制器415被构造成确定风力涡轮机100的一个或多个操作参数(例如，转子叶片桨距角、最大转子叶片速度以及/或最大转矩)，并向风力涡轮机控制器200发送一个包括所确定的操作参数的操作调节。
可将操作调节确定525成，当应用该操作调节时，与预测风速相对应的预测功率输出与目标功率输出级别之间的差距/区别减小。在一个实施例中，当与预测风速相对应的预测功率输出将低于目标功率输出级别或阈值时，确定525一个操作调节，以减少功率输出，从而防止功率的严重损失。在替代实施例中，当预测风速将使风力涡轮机100产生高于目标功率输出范围或阈值的预测功率输出时，可确定525一个操作调节以减少功率输出，从而将功率输出保持在目标功率输出范围或阈值之内。在另一可替代实施例中，如果当前的功率输出低于目标功率输出范围或阈值，并且预测功率输出将产生一个处于目标功率输出范围或阈值之内的预测功率输出，则可将操作调节确定525为增加功率输出。
在示例性实施例中，当确定525减少风力涡轮机100的功率输出时，地点控制器415将功率输出逐渐减少530至所计算520的期望输出级别。在替代实施例中，如果确定525增加功率输出，则地点控制器415将功率输出逐渐增加530至所计算520的期望输出级别。在示例性实施例中，为防止功率输出级别急剧变化，如果在功率输出逐渐增加/减少过程中的任何时候，当前的风力不能维持功率输出的这种逐渐增加/减少，则地点控制器415利用535存储在能量储存装置(未图示)中的能量。当完成该逐渐的调节530时，风力涡轮机100保持540在当前的运行条件。
图6和图7是示出使用图5所示的方法的风力涡轮机100的功率输出与时间之间的关系的示例性图表。实线602表示因风速变化而产生的功率输出。虚线604表示因实施所确定525的操作调节而产生的功率输出逐渐调节530。实线602的部分606表示所确定510的当前功率输出，实线602的部分608表示所计算520的风力涡轮机100的期望输出级别。
在一个实施例中，如图6所示，如果地点控制器415响应于低的预测功率输出而确定525减少功率输出，则在点620处开始操作调节，以将功率输出逐渐减少530至所计算520的期望输出级别。功率输出逐渐地减少530，直至功率输出低于所计算520的期望输出级别，如点608。从点622至点624，功率输出高于仅由当前风力所能够产生的功率输出。当功率输出到达点622(在该点处，当前的风力无法维持功率输出)时，地点控制器415利用存储在能量存储装置中的能量，直至当前的风力能够维持该功率输出，如点624。
在点624处，功率输出下降至低于所计算520的期望输出级别直至点626。从点624直至点626，风力涡轮机100将在点622至624之间所使用的等量的能量返回至能量存储装置。在点626处，功率输出保持与所计算520的期望输出级别一致，并且风力涡轮机100保持540处于当前的运行条件。
在替代实施例中，如图7所示，如果地点控制器415响应于高的预测功率输出而确定525增加功率输出，则在点630处开始操作调节，以将功率输出逐渐增加530至所计算520的期望功率输出级别。功率输出逐渐地增加530到所计算520的期望输出级别。从点630至点632，功率输出高于仅由当前风力所能够产生的功率输出。当在点630(在该点处，当前的风力无法维持该功率输出)处开始功率输出的逐渐增加530时，地点控制器415利用存储在能量存储装置中的能量，直至当前的风力能够维持该功率输出，如点632。
从点632开始，功率输出继续朝着所计算520的期望输出级别逐渐地增加。在一个实施例中，当功率输出能够保持所计算520的期望输出级别时，在点634处，地点控制器415保持功率输出低于所计算520的期望输出级别，并将能量返回至能量存储装置，直至点630至632之间所使用的等量的能量返回至能量存储装置。然后，在当前的运行条件下，功率输出保持540处于所计算520的期望输出级别。
方法500可重复(例如，连续地、周期性地，或者根据需要)实施，以便能够对地点410中的风力涡轮机100的运行进行连续的调节。例如，当风向变化时，第二地理位置430处的功率输出级别可能增加，而第一地理位置425处的功率输出级别降低。因此，可确定525并发送操作调节，以确保不超过第二地理位置430处的目标功率输出范围或阈值。
类似地，如果风力涡轮机(如第一风力涡轮机435)无法维护或维修，或者因任何原因以降低的运行级别运行，则功率输出级别降低，地点控制器415可自动增加与第二风力涡轮机440和第三风力涡轮机445相关的期望最大功率输出级别，以便增加第二风力涡轮机440和第三风力涡轮机445的功率输出。当再次启动第一风力涡轮机435时，第一风力涡轮机435产生的功率输出反映在总的功率输出级别中，并且地点控制器415可下调第二风力涡轮机440和第三风力涡轮机445的期望最大功率输出级别，以确保符合目标功率输出范围或阈值。
本说明书所提供的实施例便于根据与目标功率输出范围或阈值相关的一个或多个地理位置处的功率输出级别自动且连续地调节风力涡轮机的运行。如本说明书所公开的调节风力涡轮机的运行使风力涡轮机地点的操作人员在面对易变的计量条件时，能够提供相对稳定的功率输出和/或相对低的功率输出变动率。
本说明书所公开的方法可编码为包含在计算机可读存储介质中的可执行指令，该计算机可读存储介质包括但不限于计算装置的存储装置。当这些指令由处理器执行时，其使得处理器执行本说明书所公开的方法的至少一部分。
上面详细公开了风力涡轮机控制系统的示例性实施例，该系统、装置、风力涡轮机、以及所包括的组件均不限于本说明书所公开的具体实施例，相反，每个部件都可以独立地且与本说明书所公开的其它部分分开地使用。
本说明书利用多个实例以公开本发明(包括最佳方式)，并且还使本领域的技术人员能够实施本发明，包括制造和使用任何装置或系统、以及实施所包含的任何方法。本发明的专利范围由各权利要求限定，并且可包括本领域技术人员能想到的其他实例。如果这种其它实例具有与各权利要求的字面语言相同的结构构件，或者如果他们包括与各权利要求的字面语言不存在实质差别的等同结构构件，则这种其他实例旨在包含在各权利要求的范围内。

Claims (14)

1.一种用于通过风力涡轮机控制器控制风力涡轮机的功率输出的方法，所述方法包括:
确定所述风力涡轮机的预测的风速;
确定当前的风力涡轮机功率输出;
利用所述预测的风速确定预测的风力涡轮机功率输出;
此较所述当前的风力涡轮机功率输出与所述预测的风力涡轮机功率输出;以及
根据所述当前的风力涡轮机功率输出与所述预测的风力涡轮机功率输出的此较来调节所述风力涡轮机的功率输出。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括限定目标功率输出范围。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，此较所述当前的风力涡轮机功率输出与所述预测的风力涡轮机功率输出的步骤包括确定所述预测的风力涡轮机功率输出是否在所限定的目标功率输出范围之外。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，进一步包括如果所述预测的功率输出在所限定的目标功率输出范围之外，则计算期望功率输出。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，进一步包括响应于所计算的期望功率输出来确定操作调节。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，调节所述风力涡轮机的功率输出的步骤包括利用存储在风力涡轮机的能量存储装置中的能量。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，调节所述风力涡轮机的功率输出的步骤包括向所述能量存储装置传送能量。
8.一种用于控制风力涡轮机的功率输出的系统，所述系统包括:
多个风力涡轮机控制器，所述多个风力涡轮机控制器中的每一个风力涡轮机控制器都操作地连接至多个风力涡轮机中的相应的风力涡轮机;以及
一个地点控制器，所述地点控制器与所述多个风力涡轮机控制器通信连接，并被构造成:
确定所述风力涡轮机的预测的风速;
确定当前的风力涡轮机功率输出;
利用所述预测的风速确定预测的风力涡轮机功率输出;
此较所述当前的风力涡轮机功率输出与所述预测的风力涡轮机功率输出;以及
根据所述当前的风力涡轮机功率输出与所述预测的风力涡轮机功率输出的此较来调节所述风力涡轮机的功率输出。
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述地点控制器进一步被构造成限定目标功率输出范围。
10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述地点控制器被构造成:
此较所述当前的风力涡轮机功率输出与所述预测的风力涡轮机功率输出，以进一步用于确定所述预测的风力涡轮机功率输出是否在所限定的目标功率输出范围之外;以及
如果所述预测的功率输出在所限定的目标功率输出范围之外，则计算期望功率输出。
11.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述地点控制器进一步被构造成此较所述当前的风力涡轮机功率输出与所述预测的风力涡轮机功率输出，以进一步用于确定预测的风力涡轮机功率输出变动率是否在所限定的目标功率输出范围之外。
12.根据权利要求11所述的系统，其特征在于，被构造成此较所述当前的风力涡轮机功率输出与所述预测的风力涡轮机功率输出的所述地点控制器进一步被构造成响应于所述计算的期望功率输出而确定操作调节。
13.根据权利要求12所述的系统，其特征在于，进一步包括能量存储装置，其中，被构造成根据所述当前的风力涡轮机功率输出与所述预测的风力涡轮机功率输出的此较来调节所述风力涡轮机的功率输出的所述地点控制器进一步被构造成利用存储在所述风力涡轮机的能量存储装置中的能量。
14.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，被构造成根据所述当前的风力涡轮机功率输出与所述预测的风力涡轮机功率输出的此较来调节所述风力涡轮机的功率输出的所述地点控制器进一步被构造成向所述能量存储装置传送能量。
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