Procedimiento para la optimización del funcionamiento de instalaciones de energía eólica.

Procedimiento para la optimización del funcionamiento de instalaciones de energía eólica,

que comprendenrespectivamente un rotor (13), un generador (14) accionado por éste para la generación de energía eléctrica y un control(17) que hace funcionar la instalación de energía eólica correspondiente mediante un juego de parámetros defuncionamiento, y una de las instalaciones de energía eólica se usa como instalación de energía eólica objetivo y unasegunda de las instalaciones de energía eólica como instalación de energía eólica de referencia,caracterizado por

el funcionamiento (404) de la instalación de energía eólica objetivo (2) que se ha de optimizar en primer lugar con unprimer juego de parámetros de funcionamiento y luego con un segundo juego de parámetros de funcionamiento diferentedel primer juego,

la detección (405) de las magnitudes objetivo de la instalación de energía eólica objetivo (2), siendo las magnitudesobjetivo variables del sistema, y de los resultados de referencia de la instalación de energía eólica de referencia (1)respectivamente para ambos juegos de parámetros de funcionamiento,

la evaluación (406) automatizada de las magnitudes objetivo mediante el cálculo de una medida de calidad teniendo encuenta los resultados de referencia, y

la determinación (407) automatizada del juego de parámetros de funcionamiento con la mejor medida de calidad.

Procedimiento para la optimización del funcionamiento de instalaciones de energía eólica La invención se refiere a un procedimiento para la optimización del funcionamiento de instalaciones de energía eólica, que comprenden un rotor, un generador accionado por éste para la generación de energía eléctrica y un control, haciendo funcionar el control la instalación de energía eólica mediante un juego de parámetros, y usándose una segunda instalación de energía eólica de referencia.

La generación de energía eléctrica a partir de la fuerza del viento gana un significado económico creciente. Por ello se buscan medidas para el aumento del rendimiento. A ello pertenecen, junto a la elección de un emplazamiento favorable para la instalación de energía eólica y la selección de un modelo apropiado para el emplazamiento, también la elección de los parámetros de funcionamiento correctos. Esto tiene precisamente una gran importancia en las instalaciones de energía eólica modernas, ya que se trata de una estructura compleja que se hace funcionar con la ayuda de un control costoso. Ofrece una multiplicidad de parámetros ajustables que se deben ajustar para la obtención del resultado más elevado posible. Pero un resultado de funcionamiento favorable no sólo significa en este caso generar la mayor energía eléctrica posible, sino que también se refiere a otros aspectos, como una emisión de ruido lo más baja posible, bajas solicitaciones del tren de accionamiento o bien de toda la estructura de la instalación de energía eólica o también con vistas a una buena compatibilidad con la red. Para encontrar un ajuste lo mejor posible de los parámetros para el funcionamiento de la instalación de energía eólica se usan procedimientos de optimización para la mejora de los valores obtenidos de experiencias prácticas.

Por el documento DE-A-101 27 451 se conoce realizar variaciones de parámetros para localizar un valor óptimo. El procedimiento se basa en la idea de variar un parámetro mediante un temporizador dentro de valores límite predeterminables hasta que se encuentra un valor óptimo. Una desventaja de este método consiste en que con él sólo se determina con frecuencia un óptimo local en vez de uno global. Además, el método presenta la desventaja de que no se puede diferenciar entre fluctuaciones estocásticas debido a parámetros del entorno modificados, en particular en la intensidad y dirección del viento, y mejoras reales debido al ajuste del parámetro modificado. Por ello el método no siempre proporciona resultados satisfactorios. Además, el procedimiento es proporcionalmente lento.

El documento DE-A-101 37 272 se refiere a un sistema SODAR (Sonic Detection and Ranging) que se dispone en la góndola de una instalación de energía eólica. Con el sistema SODAR se pueden determinar de forma tridimensional las relaciones de viento de la instalación de energía eólica. Por consiguiente las ráfagas de viento se pueden reconocer antes de aparecer en la instalación de energía eólica en cuestión y tomar medidas para evitar los daños. Además, se propone usar anemómetros y dispositivos de solicitación existentes a fin de proveer las instalaciones de energía eólica, que están dispuestas detrás del dispositivo de medición, con los datos medidos. Por consiguiente los parámetros de funcionamiento de estas instalaciones de energía eólica se pueden adaptar de forma temprana a los parámetros del viento. En ambos procedimientos es desventajoso que no se puedan reconocer las fluctuaciones estocásticas de los parámetros del viento. Además, no se obtiene una optimización de los parámetros de funcionamiento.

Por el documento US-A-4 683 718 se conoce un control para las ruedas de álabes de una turbia para una presa. La presa presenta en este caso al menos una turbina con las aletas de turbina ajustables y otras turbinas no ajustables. Con la ayuda de una supervisión del nivel de agua del embalse y de la turbina con las aletas de turbina ajustables se determina el número óptimo de turbinas a hacer funciona. Para ello la turbina ajustable se abre de forma controlada. Si aumenta el nivel de agua con apertura completa, se cierra de nuevo y se conecta una turbina no ajustable. Este proceso se repite hasta que el nivel del agua ya no se modifica. Este procedimiento es desventajoso porque es proporcionalmente lento y no se reconocen las fluctuaciones estocásticas de los parámetros.

La invención tiene el objetivo de mejorar un procedimiento del tipo mencionado al inicio de manera que se pueda realizar una optimización más rápida y segura.

La solución según la invención se encuentra en las características de las reivindicaciones independientes. Ampliaciones ventajosas son objeto de las reivindicaciones dependientes.

Según la invención, en un procedimiento para la optimización del funcionamiento de las instalaciones de energía eólica, que comprenden respectivamente un rotor, un generador accionado por éste para la generación de energía eléctrica y un control que hace funcionar la instalación de energía eólica correspondiente mediante un juego de parámetros de funcionamiento, y una de las instalaciones de energía eólica se usa como instalación de energía eólica objetivo y una segunda de las instalaciones de energía eólica como instalación de energía eólica de referencia, está previsto hacer funcionar la instalación de energía eólica objetivo a optimizar en primer lugar con un primer juego de parámetros y luego con un segundo juego de parámetros de funcionamiento diferente del primer juego, detectar las magnitudes objetivo de la instalación de energía eólica objetivo, siendo las magnitudes objetivo variables del sistema, y los resultados de referencia de la instalación de energía eólica de referencia respectivamente para ambos juegos de parámetros de funcionamiento, evaluar de forma automatizada las magnitudes objetivo mediante el cálculo de una medida de calidad, en particular el

rendimiento energético determinado durante un intervalo de tiempo seleccionable, teniendo en cuenta los resultados de referencia, y determinar de forma automatizada el juego de parámetros de funcionamiento con la mejor medida de calidad.

La invención se basa en el pensamiento de, en la optimización del resultado del funcionamiento, no limitarse sólo a la instalación de energía eólica a optimizar (instalación de energía eólica objetivo) , sino evaluar el resultado de las modificaciones de los parámetros de funcionamiento de forma automatizada mediante una instalación de referencia. Esta instalación de referencia está dispuesta preferentemente en las proximidades, por ejemplo, se trata de una instalación vecina; pero no es necesario por fuerza en las proximidades. La selección de la instalación de energía eólica de referencia depende mejor dicho de que en conjunto reinen unas condiciones lo más comparables posibles, pero no siendo necesaria la identidad de las relaciones. Le corresponde un papel especial en este caso a las relaciones de viento y las condiciones de circulación provocadas por ello en el rotor de las instalaciones de energía eólica. Como es sabido el viento la mayoría de las veces no sopla de forma uniforme, sino que fluctúa. Estas fluctuaciones son en general estocásticas y se refieren a todos los parámetros del viento, por ejemplo, dirección y velocidad del viento, factor de ráfagas, relaciones de turbulencias, etc. Debido a estas fluctuaciones del viento se dificulta la comparación de las mediciones que se realizan sucesivamente, y llega hasta la inviabilidad. Clásicamente se combate esta estocástica inevitable del viento por largos tiempos de medición a fin de conseguir una media. Una optimización sólo se puede realizar de esta manera de forma lenta.

Aquí comienza la invención. La invención prevé combatir la estocástica del viento no como hasta ahora como indeseada y asumir para ello largos tiempos de medición, sino que según la invención se acepta la estocástica y se usa para la aceleración del procedimiento de optimización. La invención consigue esto en tanto que hace funcionar sucesivamente la instalación de energía eólica objetivo con dos juegos diferentes entre sí de parámetros de funcionamiento y detecta los resultados de funcionamiento que aparecen en este caso, expresado más generalmente como magnitudes objetivo. Lo mismo ocurre en referencia a las instalaciones de energía eólica de referencia, sólo que en ellas no se deben modificar los parámetros de funcionamiento. Es suficiente detectar los resultados de referencia en paralelo a los de las instalaciones de energía eólica objetivo.

La invención usa el conocimiento de que la instalación objetivo y de referencia están afectadas de... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para la optimización del funcionamiento de instalaciones de energía eólica, que comprenden respectivamente un rotor (13) , un generador (14) accionado por éste para la generación de energía eléctrica y un control

(17) que hace funcionar la instalación de energía eólica correspondiente mediante un juego de parámetros de funcionamiento, y una de las instalaciones de energía eólica se usa como instalación de energía eólica objetivo y una segunda de las instalaciones de energía eólica como instalación de energía eólica de referencia,

caracterizado por

el funcionamiento (404) de la instalación de energía eólica objetivo (2) que se ha de optimizar en primer lugar con un primer juego de parámetros de funcionamiento y luego con un segundo juego de parámetros de funcionamiento diferente del primer juego,

la detección (405) de las magnitudes objetivo de la instalación de energía eólica objetivo (2) , siendo las magnitudes objetivo variables del sistema, y de los resultados de referencia de la instalación de energía eólica de referencia (1) respectivamente para ambos juegos de parámetros de funcionamiento,

la evaluación (406) automatizada de las magnitudes objetivo mediante el cálculo de una medida de calidad teniendo en cuenta los resultados de referencia, y

la determinación (407) automatizada del juego de parámetros de funcionamiento con la mejor medida de calidad.

2. Procedimiento según la reivindicación 1,

caracterizada por

el uso de la potencia entregada para la magnitud objetivo y el rendimiento de la energía eléctrica para la medida de calidad.

3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2,

caracterizado por

la variación de los parámetros de funcionamiento (402) de modo que se forman el primer juego y el segundo juego diferente de parámetros de funcionamiento.

4. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores,

caracterizado por

la variación de los parámetros de funcionamiento para un ángulo de pala, una curva característica de velocidad de rotación – momento de giro o un decalado de un sensor de dirección del viento.

5. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores,

caracterizado por

la no variación de los parámetros de funcionamiento de la instalación de energía eólica de referencia (1) .

6. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores,

caracterizado por

la consulta (102) de una matriz de evaluación (E) para la validación de la instalación de energía eólica de referencia (1) , estando contenidos en la matriz de evaluación (E) los elementos para las diferentes combinaciones de las instalaciones de energía eólica objetivo y de referencia (2, 1) .

7. Procedimiento según la reivindicación 6,

caracterizado porque la matriz de evaluación (E) presenta vectores como elementos.

8. Procedimiento según una de las reivindicaciones 6 ó 7,

caracterizado porque

está prevista una matriz de corrección (K) para la matriz de evaluación.

9. Procedimiento según la reivindicación 8,

caracterizado por

la realización de un procedimiento autoadaptativo para la determinación de la matriz de corrección (K) .

10. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores,

caracterizado por

la determinación (103) automática de la instalación de energía eólica de referencia (1) , recurriéndose preferentemente a la matriz de evaluación (E) para la determinación.

11. Procedimiento según la reivindicación 10,

caracterizado por

el uso de condiciones estáticas y dinámicas para la determinación (103) automatizada de la instalación de energía eólica de referencia (1) .

12. Procedimiento según la reivindicación 10 u 11,

caracterizado por

el uso de condiciones intrínsecas para la determinación (103) automatizada de la instalación de energía eólica de referencia (1) .

13. Procedimiento según una de las reivindicaciones 10 a 12,

caracterizado por

el uso de condiciones extrínsecas para la determinación (103) automatizada de la instalación de energía eólica de referencia (1) .

14. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores,

caracterizado por

el uso de los grupos (I, II) de instalaciones de energía eólica para la instalación de energía eólica objetivo y/o la instalación de energía eólica de referencia.

15. Procedimiento según la reivindicación 14,

caracterizado por

la comparación de las instalaciones de energía eólica en un grupo y la detección así como eliminación de valores atípicos en el grupo.

16. Procedimiento según una de las reivindicaciones 14 ó 15,

caracterizado por

la determinación de juegos diferentes de parámetros de funcionamiento para las instalaciones de energía eólica objetivo de un grupo de manera que se produce un campo de gradiente respecto al parámetro de funcionamiento modificado.

17. Instalación de energía eólica con un rotor (13) , un generador (14) accionado por éste para la generación de energía eléctrica y un control (17) que está configurado para el funcionamiento de la instalación de energía eólica mediante un juego de parámetros de funcionamiento,

caracterizada porque el control (17) presenta un dispositivo de transmisión para una conexión con una instalación de energía eólica de referencia y está previsto un módulo de optimización (51) para la realización del procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 16.

18. Parque eólico con varias instalaciones de energía eólica, que comprenden respectivamente un rotor (13) , un generador (14) accionado por éste para la generación de energía eléctrica y un control (17) que está configurado para el funcionamiento de la instalación de energía eólica correspondiente mediante un juego de parámetros de funcionamiento, y está previsto un maestro de parque (5) con función de control para las instalaciones de energía eólica,

caracterizado porque el maestro de parque (5) presenta un módulo de optimización (51) para la realización del procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 16.