Método para controlar turbinas eólicas en una planta eólica.

Método para controlar las velocidades de rotación de turbinas eólicas,

que comprende las etapas de:

- determinar (200) la velocidad de rotación del rotor de al menos una primera y una segunda turbinaeólica;

- determinar (202) el ángulo de acimut del rotor de al menos la primera y la segunda turbina eólica;

- calcular (204 - 222) un primer valor de control de velocidad para la primera turbina eólica, basándose enlos ángulos de acimut del rotor y las velocidades de rotación del rotor que se han determinado y unsegundo valor de control de velocidad para la segunda turbina eólica, basándose en los ángulos deacimut del rotor y las velocidades de rotación del rotor que se han determinado;

- ajustar la velocidad de rotación del rotor de al menos la primera turbina eólica según el valor de controlde velocidad y la velocidad de rotación del rotor de la segunda turbina eólica según el segundo valor decontrol de velocidad,

en el que los valores de control de velocidad se calculan de manera que llevan a un ajuste de las turbinaseólicas primera y segunda de manera que el ángulo de acimut del rotor de al menos la primera turbinaeólica es igual al ángulo de acimut del rotor de la segunda turbina eólica o el ángulo de acimut del rotor deal menos la primera turbina es igual a módulo[(360 grados) dividido por (número de palas)] del ángulo deacimut del rotor de la segunda turbina eólica tras el ajuste de velocidad,

caracterizado porque

calcular el valor de control de velocidad comprende determinar un valor de velocidad de rotor sincronizadabasándose en un valor medio (204) de las velocidades de rotación del rotor.

Método para controlar turbinas eólicas en una planta eólica.

La invención se refiere a un método para controlar las velocidades de rotación de turbinas eólicas, y a una unidad maestra de control de turbina eólica, a una unidad esclava de control de turbina eólica, a un dispositivo de control de turbina eólica, a un módulo de control de luz de señalización y a una turbina eólica para ello.

En disposiciones de turbinas eólicas en un parque de turbinas eólicas, a menudo las condiciones de flujo del viento para turbinas eólicas individuales no difieren de manera significativa. Esto es particularmente cierto para parques de turbinas eólicas offshore, donde normalmente la turbulencia es muy baja. Por consiguiente, las diferencias de velocidad de rotación del rotor entre turbinas eólicas individuales son bajas, y, al mismo tiempo, la velocidad de rotación del rotor de cada turbina eólica individual es relativamente constante.

Para controlar las velocidades de rotación del rotor de una turbina eólica, se conocen dos enfoques principales en la técnica. El primero es el frenado, ya sea con medios eléctricos o mecánicos. El segundo es modificar el paso de pala, es decir, aumentar o disminuir el ángulo de ataque, es decir el ángulo con el que el viento golpea las palas de rotor. Esto se realiza normalmente con actuadores hidráulicos o eléctricos.

A pesar de condiciones del flujo de viento relativamente uniformes y los medios para el control de la rotación conocidos en la técnica, los parques de turbinas eólicas de eje horizontal requieren una cantidad importante de medición y procesamiento de datos para aplicaciones que dependen de los ángulos de acimut de las turbinas eólicas, siendo el ángulo de acimut el ángulo de rotación del rotor alrededor del eje perpendicular al plano de las palas de rotor. Para cada aplicación de este tipo, cada ángulo de acimut individual se mide y se somete a cálculos específicos de la aplicación, que pueden a su vez llevar a una carga computacional importante y a una complejidad de control relativamente alta.

El documento WO 01/97359 A1 describe un método y un dispositivo para estabilizar la potencia generada por grupos de turbinas eólicas generadoras. El método y el dispositivo pretenden, en general, desplazar los ángulos de fase de rotores giratorios de turbinas eólicas, o grupos de turbinas eólicas, unos respecto a otros. En caso de que las turbinas eólicas de un parque eólico estén agrupadas en diferentes grupos de turbinas eólicas, pueden sincronizarse las turbinas eólicas de un grupo. Sin embargo, se introducen desplazamientos de fase entre los grupos de turbinas eólicas de una planta eólica para evitar que se produzcan denominados ángulos de fase de singularidad de diferentes grupos de turbinas eólicas al mismo tiempo.

Los documentos DE 101 64 524 A1 y WO 2007/068254 A1 describen luces de advertencia en la punta de las palas de un rotor de turbina eólica.

El documento EP 1 835 293 A1 describe un método para determinar al menos un parámetro de rotación de un rotor de turbina eólica basándose en variaciones en las fuerzas centrífugas efectivas medidas debido a la influencia gravitacional.

El artículo “Obstacle Markings on Wind Turbines for Save Aviation and Marine Navigation” de Björn Montgomerie, memorando FOI, Agencia de Investigación de Defensa Suiza SE, número 979 (1 de agosto de 2008) , páginas 1 a 10, describe la iluminación de una turbina eólica en el punto más alto. Se proporcionan luces en la punta de las palas que se someten a un ciclo de encendido/apagado.

Un objeto de la presente invención es proporcionar un método para controlar las velocidades de rotación de turbinas eólicas con objeto de reducir la cantidad de medición y procesamiento de datos para aplicaciones que dependen del ángulo de acimut de la turbinas eólicas, así como una unidad maestra de control de turbina eólica, una unidad esclava de control de turbina eólica, un dispositivo de control de turbina eólica, un módulo de control de luz de señalización y una turbina eólica para ello. Este objeto se consigue mediante el contenido de las reivindicaciones 1, 16, 19, 21, 29 y 31.

La invención según la reivindicación 1 enseña un método para controlar las velocidades de rotación de turbinas eólicas, que comprende las etapas de: determinar la velocidad de rotación del rotor de al menos una primera y una segunda turbina eólica; determinar el ángulo de acimut del rotor de al menos la primera y la segunda turbina eólica; calcular un valor de control de velocidad para al menos la primera turbina eólica, basándose en los ángulos de acimut del rotor y las velocidades de rotación del rotor que se han determinado; ajustar la velocidad de rotación del rotor de al menos la primera turbina eólica según su valor de control de velocidad, calculándose el valor de control de velocidad de manera que el ángulo de acimut del rotor de al menos la primera turbina eólica es igual al ángulo de acimut del rotor de la segunda turbina eólica o de manera que el ángulo de acimut del rotor de al menos la primera turbina es igual a módulo[ (360 grados) dividido por (el número de palas) ] del ángulo de acimut del rotor de la segunda turbina eólica de la segunda turbina eólica tras el ajuste de velocidad. Un segundo valor de control de velocidad se calcula para la segunda turbina eólica, basándose en los ángulos de acimut del rotor y las velocidades de rotación del rotor que se han determinado, y la velocidad de rotación del rotor de la segunda turbina eólica se ajusta según su valor de control de velocidad. Calcular el valor de control de velocidad comprende determinar un valor de velocidad de rotor sincronizada basándose en un valor medio de las velocidades de rotación del rotor.

Por tanto, todos los rotores en un parque de turbinas eólicas pueden sincronizarse a un valor objetivo seleccionado específicamente con fines de optimización. En este caso, el valor objetivo se selecciona específicamente para ser el valor medio de las velocidades de rotación del rotor, o un valor que se calcula basándose en este valor medio y es el resultado de cálculos adicionales.

Al calcular el valor de control de velocidad basándose en velocidades de rotación del rotor y ángulos de acimut actuales de la manera especificada, pueden usarse medios de control de la rotación del estado de la técnica para ajustar la velocidad de rotación de cada turbina eólica individual de manera que, durante una fase de transición, las velocidades de rotor y ángulos de acimut individuales convergen hasta que los rotores están en sincronía. (Dos rotores están en sincronía si alguna de las puntas de las palas de un primer rotor está en una posición superior al mismo tiempo que alguna de las puntas de las palas de un segundo rotor. En este estado, los ángulos de acimut de los rotores se consideran iguales) .

Para esta invención, la velocidad de rotación objetivo y el valor de acimut objetivo que ha de alcanzarse en el estado de sincronización pueden seleccionarse específicamente, o pueden ser la velocidad de rotación y el acimut de una de las turbinas en el parque de turbinas eólicas. Pueden calcularse varios valores de control de velocidad individuales, cada uno para una turbina eólica de un grupo de primeras turbinas eólicas que ajustan todas individualmente su velocidad y acimut para estar en sincronía con la segunda turbina eólica.

En el caso de valores de velocidad de rotación objetivo y valores de acimut objetivo seleccionados específicamente, los valores pueden seleccionarse de manera que se minimice la fase de transición de convergencia, o según otros criterios de optimización. En este caso, la velocidad de rotación y el acimut de la (al menos una) primera turbina eólica se ajusta con ayuda de un valor de control de velocidad calculado de manera adecuada, de modo que se cumplan los criterios de sincronización, y la invención entonces puede implementarse de manera que un segundo valor de control de velocidad se calcula para la segunda turbina eólica, basándose en los ángulos de acimut del rotor y las velocidades de rotación del rotor que se han determinado, y la velocidad de rotación del rotor de la segunda turbina eólica se ajusta según su valor de control de velocidad.

De esta manera, la invención proporciona una velocidad de rotación del rotor y un ángulo de acimut del rotor generalmente uniformes para todas las turbinas eólicas así controladas en un parque de turbinas eólicas. Esto reduces la complejidad para aplicaciones que dependen de los ángulos de acimut de los rotores, puesto que, con la presente invención, basta con sólo determinar y procesar un ángulo de acimut.... [Seguir leyendo]

1. Método para controlar las velocidades de rotación de turbinas eólicas, que comprende las etapas de:

- determinar (200) la velocidad de rotación del rotor de al menos una primera y una segunda turbina eólica;

- determinar (202) el ángulo de acimut del rotor de al menos la primera y la segunda turbina eólica;

- calcular (204 - 222) un primer valor de control de velocidad para la primera turbina eólica, basándose en los ángulos de acimut del rotor y las velocidades de rotación del rotor que se han determinado y un segundo valor de control de velocidad para la segunda turbina eólica, basándose en los ángulos de acimut del rotor y las velocidades de rotación del rotor que se han determinado;

- ajustar la velocidad de rotación del rotor de al menos la primera turbina eólica según el valor de control de velocidad y la velocidad de rotación del rotor de la segunda turbina eólica según el segundo valor de control de velocidad,

en el que los valores de control de velocidad se calculan de manera que llevan a un ajuste de las turbinas eólicas primera y segunda de manera que el ángulo de acimut del rotor de al menos la primera turbina eólica es igual al ángulo de acimut del rotor de la segunda turbina eólica o el ángulo de acimut del rotor de al menos la primera turbina es igual a módulo