UN SISTEMA DE EVALUACION Y CONTROL DEL RENDIMIENTO DE UN AEROGENERADOR.

Un sistema de evaluación del rendimiento de un aerogenerador (3) cuyo sistema de gobierno incluye unos medios de medición (11,

15) de unos parámetros meteorológicos M1, M2 situados respectivamente en el aerogenerador (3) y en una torre meteorológica (5) y unos medios de medición (13) de su orientación y de la potencia producida Pr que comprende una unidad computerizada (21) conectada con dichos medios de medición (11, 13, 15) con un primer módulo de cálculo (23) que obtiene una potencia característica Pc como una función de dichos parámetros a partir de los datos obtenidos durante una primera etapa del funcionamiento y un segundo módulo de cálculo (25) que obtiene la desviación media Dm existente entre la potencia Pr realmente producida y la potencia característica Pc según la función obtenida con el primer módulo de cálculo (23) en el conjunto de una o más series de datos

Tipo: Patente de Invención. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: P200801073.

Solicitante: GAMESA INNOVATION & TECHNOLOGY, S.L..

Nacionalidad solicitante: España.

Provincia: NAVARRA.

Inventor/es: LLOMBART ESTOPIAN,ANDRES, GARCIA GRACIA, MIGUEL, SALLAN ARASANZ,JESUS, MELERO ESTELA,JULIO JAVIER, GUTIERREZ ARDANAZ,ROBERTO, GUERRERO CAMPO,JOSE JESUS, BELTRAN MARTINEZ,FCO. JAVIER, PUEYO RUFAS,CARLOS, TALAYERO NAVALES,ANA PATRICIA.

Fecha de Solicitud: 15 de Abril de 2008.

Fecha de Publicación: .

Fecha de Concesión: 7 de Junio de 2010.

Clasificación Internacional de Patentes:

  • F03D7/04 SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION; ARMAMENTO; VOLADURA.F03 MAQUINAS O MOTORES DE LIQUIDOS; MOTORES DE VIENTO, DE RESORTES, O DE PESOS; PRODUCCION DE ENERGIA MECANICA O DE EMPUJE PROPULSIVO O POR REACCION, NO PREVISTA EN OTRO LUGAR.F03D MOTORES DE VIENTO.F03D 7/00 Control de los motores de viento (alimentación o distribución de energía eléctrica H02J, p.ej. disposiciones para ajustar, eliminar o compensar la potencia reactiva en las redes H02J 3/18; control de generadores eléctricos H02P, p.ej. disposiciones para el control de generadores eléctricos con el propósito de obtener las características deseadas en la salida H02P 9/00). › Control automático; Regulación.
  • G01W1/02 SECCION G — FISICA.G01 METROLOGIA; ENSAYOS.G01W METEOROLOGIA (radar, sonar, lidar o sistemas análogos, previstos para uso meteorológico G01S 13/95, G01S 15/88, G01S 17/95). › G01W 1/00 Meteorología. › Instrumentos para indicar las condiciones atmosféricas por medida de dos o más variables, p. ej. humedad, presión, temperatura, nubosidad, velocidad del viento (G01W 1/10 tiene prioridad).
  • G01W1/10 G01W 1/00 […] › Dispositivos para la previsión de las condiciones meteorológicas.

Clasificación PCT:

  • F03D7/04 F03D 7/00 […] › Control automático; Regulación.
  • G01W1/02 G01W 1/00 […] › Instrumentos para indicar las condiciones atmosféricas por medida de dos o más variables, p. ej. humedad, presión, temperatura, nubosidad, velocidad del viento (G01W 1/10 tiene prioridad).
  • G01W1/10 G01W 1/00 […] › Dispositivos para la previsión de las condiciones meteorológicas.
UN SISTEMA DE EVALUACION Y CONTROL DEL RENDIMIENTO DE UN AEROGENERADOR.

Fragmento de la descripción:

Un sistema de evaluación y control del rendimiento de un aerogenerador.

Campo de la invención

La presente invención se refiere a un sistema de evaluación y control del rendimiento de los aerogeneradores que forman parte de un parque eólico, de cara a optimizar la producción energética que se puede obtener de cada uno de ellos.

Antecedentes de la invención

El análisis del rendimiento de un aerogenerador pasa por conocer con exactitud la densidad del aire, la velocidad y otras características de la corriente fluida que incide sobre el rotor del mismo. Sin embargo, los datos de velocidad y características del viento incidente sobre las palas son imposibles de medir con exactitud, por lo que se debe trabajar con diferentes métodos de estimación para obtener la relación entre la potencia producida por el aerogenerador y el viento incidente sobre las palas.

Los métodos presentados en el ámbito científico no han demostrado su validez cuando la torre meteorológica está alejada de los aerogeneradores. Además, utilizan varias torres meteorológicas para controlar la producción de un número relativamente pequeño de aerogeneradores tal como 7 aerogeneradores.

El último método desarrollado para esta tarea es el patentado por MADE Tecnologías Renovables Patente Nº ES2198212; Método para el control de producción en aerogeneradores eléctricos. Inventores: M. Sanz-Badía, F. J. Val, A. Llombart. Este método ha conseguido detectar anomalías de un 2% si se mantienen durante un periodo de, al menos, 8 semanas, pero presenta una serie de inconvenientes como son:

- Caracteriza la producción de todos los aerogeneradores de un parque eólico a través de los datos de velocidad y dirección de viento de un mástil meteorológico, que no representa el viento real recibido por el aerogenerador ya que el mástil puede encontrarse a distancia considerable de las máquinas.

- No considera los posibles efectos de la desviación típica de la velocidad del viento o la humedad relativa.

- No proporciona una estimación del rendimiento del aerogenerador.

- La división en sectores (dependientes de la dirección) de una forma fina y fija (cada 5º preferentemente) hace que muchos sectores no puedan ser caracterizados.

- El error máximo que se ha logrado detectar es de un 2%.

- El proceso de caracterización de los aerogeneradores no es automático.

La presente invención está orientada a la solución de esos inconvenientes.

Sumario de la invención

Un objeto de la presente invención es proporcionar un sistema automatizado de evaluación y control de la producción de los aerogeneradores de un parque eólico que permita detectar eficientemente cualquier desviación anómala de la potencia producida por el aerogenerador para que puedan tomarse las medidas correspondientes para minimizar las posibles pérdidas de producción por indisponibilidad y mantener las características de funcionamiento de los aerogeneradores en un rango óptimo.

Otro objeto de la presente invención es proporcionar un sistema automatizado de evaluación y control de la producción de los aerogeneradores de un parque eólico que permita proporcionar automáticamente instrucciones al sistema de gobierno del aerogenerador para cambiar su funcionamiento como consecuencia de la detección de una desviación anómala importante de la potencia producida por el aerogenerador.

Esos y otros objetos se consiguen proporcionando un sistema de evaluación y control del rendimiento de un aerogenerador situado en un parque eólico que comprende:

- Unos primeros medios de medición de unos parámetros meteorológicos M1 situados en el aerogenerador.

- Unos segundos medios de medición de la dirección de la orientación ß del aerogenerador y de la potencia Pr realmente producida por el aerogenerador.

- Unos terceros medios de medición de unos parámetros meteorológicos M2 situados en una torre meteorológica ubicada en dicho parque eólico.

- Una unidad computerizada conectada con dichos primeros, segundos y terceros medios de medición que incluye:

- un primer módulo de cálculo que obtiene la potencia característica Pc del aerogenerador como una función de, al menos, los parámetros meteorológicos M1 y M2 y la dirección de la orientación ß del aerogenerador a partir de los datos proporcionados periódicamente por dichos primeros, segundos y terceros medios de medición durante una primera etapa del funcionamiento del aerogenerador;
- un segundo módulo de cálculo que a partir de los datos proporcionados periódicamente por dichos primeros, segundos y terceros medios de medición durante el funcionamiento normal del aerogenerador obtiene la desviación media Dm existente entre la potencia Pr realmente producida por el aerogenerador y la potencia característica Pc correspondiente a los valores de los parámetros M1 y M2 y de la dirección de la orientación ß del aerogenerador proporcionados conjuntamente con el valor de la potencia Pr, aplicando la función obtenida con el primer módulo de cálculo, en el conjunto de una o más series de datos correspondientes a un número predeterminado de períodos.

En una realización preferente de la presente invención los parámetros meteorológicos M1 comprenden, al menos, la velocidad v y dirección a del viento y/o parámetros estadísticos derivados de ellos y los parámetros meteorológicos M2 comprenden, al menos, la presión Pa, la temperatura T y la humedad relativa del aire Hr y/o parámetros estadísticos derivados de ellos. Se consigue con ello, por un lado, un sistema de evaluación y control del rendimiento de un aerogenerador que hace posible la utilización del anemómetro y la veleta situados en la góndola del aerogenerador al considerar satisfactoriamente las perturbaciones introducidas por el aerogenerador en las medidas proporcionadas por esos instrumentos y, por otro lado, un sistema de evaluación y control del rendimiento de un aerogenerador que permite la evaluación automática de la producción mediante la estimación numérica del rendimiento del aerogenerador.

En otra realización preferente de la presente invención dicho segundo módulo de cálculo incluye un sub-módulo conectado con el sistema de gobierno del aerogenerador para transmitirle directamente instrucciones a ejecutar por dicho sistema de gobierno en el caso de que la desviación media Dm de alguna de dichas series supere unos umbrales preestablecidos. Se consigue con ello un sistema de evaluación y control del rendimiento de un aerogenerador con medios directos de comunicación con el sistema de gobierno que permiten una actuación inmediata cuando tiene lugar alguna circunstancia que causa una desviación particularmente anómala del rendimiento del aerogenerador.

En otra realización preferente de la presente invención dichos primeros medios de medición, que son, típicamente, un anemómetro y una veleta situados en la góndola del aerogenerador, están duplicados existiendo pues unos medios principales y unos medios auxiliares y dicho segundo módulo de cálculo comprende medios de cálculo adicionales para obtener dicha desviación media Dm a partir de los datos proporcionados de los parámetros meteorológicos M1 tanto por dichos medios principales como por dichos medios auxiliares al efecto de detectar eventuales fallos en ellos en caso de obtenerse resultados discrepantes. Se consigue con ello un sistema de evaluación y control del rendimiento de un aerogenerador que permite detectar automáticamente cualquier avería en alguno de dichos medios duplicados de medición y, en ese caso, instruir al sistema de gobierno para que utilice los datos proporcionados por el otro medio.

Otras características y ventajas de la presente invención se desprenderán de la descripción detallada que sigue en relación con las figuras que se acompañan.

Descripción de los dibujos

Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características del invento, de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica del mismo, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, un juego de dibujos en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:

La Figura 1 es un diagrama de bloques del sistema de evaluación y control de aerogeneradores según la presente invención.

Las Figuras...

 


Reivindicaciones:

1. Un sistema de evaluación y control del rendimiento de, al menos, un aerogenerador (3) situado en un parque eólico (1), estando dotado el aerogenerador (3) de un sistema de gobierno de sus componentes que incluye unos primeros medios de medición (11) de unos parámetros meteorológicos M1 situados en el aerogenerador (3) y unos segundos medios de medición (13) de la dirección de la orientación ß del aerogenerador (3) y de la potencia Pr realmente producida por el aerogenerador (3), estando dotado el parque eólico (1) de unos terceros medios de medición (15) de unos parámetros meteorológicos M2 situados en una torre meteorológica (5) situada en dicho parque eólico (1), caracterizado porque comprende una unidad computerizada (21) conectada con dichos primeros, segundos y terceros medios de medición (11, 13, 15) que incluye:

a) un primer módulo de cálculo (23) que obtiene la potencia característica Pc del aerogenerador (3) como una función de, al menos, los parámetros meteorológicos M1 y M2 y la dirección de la orientación ß del aerogenerador (3), a partir de los datos proporcionados periódicamente por dichos primeros, segundos y terceros medios de medición (11, 13, 15) durante una primera etapa del funcionamiento del aerogenerador (3);

b) un segundo módulo de cálculo (25) que a partir de los datos proporcionados periódicamente por dichos primeros, segundos y terceros medios de medición (11, 13, 15) durante el funcionamiento normal del aerogenerador (3) obtiene la desviación media Dm existente entre la potencia Pr realmente producida por el aerogenerador (3) y la potencia característica Pc correspondiente a los valores de los parámetros M1 y M2 y de la dirección de la orientación ß del aerogenerador (3) proporcionados conjuntamente con el valor de la potencia Pr, aplicando la función obtenida con el primer módulo de cálculo (23), en el conjunto de una o más series de datos correspondientes a un número predeterminado de períodos.

2. Un sistema de evaluación y control del rendimiento de, al menos, un aerogenerador (3) según la reivindicación 1, caracterizado porque los parámetros meteorológicos M1 comprenden, al menos, la velocidad v y dirección a del viento y/o parámetros estadísticos derivados de ellos y los parámetros meteorológicos M2 comprenden, al menos, la presión Pa, la temperatura T y la humedad relativa del aire Hr y/o parámetros estadísticos derivados de ellos.

3. Un sistema de evaluación y control del rendimiento de, al menos, un aerogenerador (3) según cualquiera de las reivindicaciones 1-2, caracterizado en el primer módulo de cálculo (23) se obtiene la potencia característica Pc como una función discreta en relación con intervalos predeterminados de los parámetros meteorológicos M1 y M2 y la dirección de la orientación ß del aerogenerador.

4. Un sistema de evaluación y control del rendimiento de, al menos, un aerogenerador (3) según cualquiera de las reivindicaciones 1-3, caracterizado porque la primera etapa de funcionamiento del ordenador en la que se obtiene la potencia característica Pc como una función de, al menos, los parámetros meteorológicos M1 y M2 y la dirección de la orientación ß del aerogenerador (3) se termina cuando se han obtenido datos representativos para un subconjunto preestablecido de intervalos de la velocidad v y de la dirección a del viento en base a datos históricos del parque (1).

5. Un sistema de evaluación y control del rendimiento de, al menos, un aerogenerador (3) según cualquiera de las reivindicaciones 1-4, caracterizado porque la periodicidad de los datos proporcionados por dichos primeros, segundos y terceros medios de medición (11, 13, 15) está comprendida entre 10 y 60 minutos.

6. Un sistema de evaluación y control del rendimiento de, al menos, un aerogenerador (3) según cualquiera de las reivindicaciones 1-5, caracterizado porque la serie mínima de datos para obtener dicha desviación media Dm abarca 100 períodos.

7. Un sistema de evaluación y control del rendimiento de, al menos, un aerogenerador (3) según cualquiera de las reivindicaciones 1-6, caracterizado porque se obtienen desviaciones medias Dm para tres series de, como mínimo, 300, 1000 y 4000 períodos.

8. Un sistema de evaluación y control del rendimiento de, al menos, un aerogenerador (3) según cualquiera de las reivindicaciones 1-7, caracterizado porque dicho segundo módulo de cálculo (25) incluye un sub-modulo (27) conectado con el sistema de gobierno del aerogenerador (3) para transmitirle instrucciones a ejecutar por dicho sistema de gobierno en el caso de que la desviación media Dm de alguna de dichas series supere unos umbrales preestablecidos.

9. Un sistema de evaluación y control del rendimiento de, al menos, un aerogenerador (3) según cualquiera de las reivindicaciones 1-8, caracterizado porque dichos primeros medios de medición (11) comprenden unos medios principales y unos medios duplicados auxiliares y porque el segundo módulo de cálculo (25) comprende medios adicionales para obtener dicha desviación media Dm a partir de los datos proporcionados de los parámetros meteorológicos M1 tanto por dichos medios principales como por dichos medios auxiliares al efecto de detectar eventuales fallos en ellos en caso de obtenerse resultados discrepantes.


 

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