(57)【要約】  風力タービン１００を制御する方法３２０であって、上記風力タービンは、１つ以上のブレード１０３を有する風力タービンローター１０２であって、風力タービンは、風力タービンローターの定格角回転速度２１４を有する、風力タービンローターを備え、上記方法は、周囲条件についての情報３２３を得ること（３２２）と、上記情報に基づいて、腐食基準が満たされるか否かを判断することと、腐食基準が満たされていた場合、拡張モードに従って風力タービンを制御すること（３２８）とを含み、拡張モードにおいて、風力タービンローターの角回転速度は、定格角回転速度２１４を超過することを許容される、方法が提示される。【選択図】図２
2020501065.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
風力タービン（１００）を制御する方法（３２０）であって、前記風力タービンは、
１つ以上のブレード（１０３）を有する風力タービンローター（１０２）であって、前記風力タービンは、該風力タービンローターの定格角回転速度（２１４）を有する、風力タービンローター、
を備え、
該方法は、
周囲条件についての情報（３２３）を得ること（３２２）と、
前記情報に基づいて、腐食基準が満たされるか否かを判断することと、
前記腐食基準が満たされていた場合、拡張モードに従って風力タービンを制御すること（３２８）と、
を含み、前記拡張モードにおいて、前記風力タービンローターの角回転速度は、前記定格角回転速度（２１４）を超過することを許容される、方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法（３２０）であって、前記周囲条件についての前記情報（３２３）は、前記１つ以上のブレード上に衝突する雨滴又は前記１つ以上のブレード上に衝突する可能性が高い該雨滴についての情報を含み、前記方法は、
上記雨滴の平均滴径が所定の雨滴径閾値未満である場合、前記腐食基準が満たされたと判断すること、
を含む、方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の方法（３２０）であって、前記周囲条件についての前記情報（３２３）は、推定腐食速度を推定することを可能にし、前記方法は、
前記情報（３２３）に基づいて、前記推定腐食速度（３２５）を推定すること（３２４）と、
前記推定腐食速度（３２５）が所定の腐食速度閾値未満である場合に前記腐食基準が満たされたと判断することと、
を含む、方法。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項に記載の方法（３２０）であって、前記定格角回転速度を超過する角回転速度において生成される電力量は、前記定格角回転速度において生成される電力量よりも高い、方法。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１項に記載の方法（３２０）であって、前記拡張モードにおいて、前記風力タービンローターの前記角回転速度は、角回転速度閾値（２１６）未満に制限され、
前記角回転速度閾値は、前記風力タービンの前記定格角回転速度よりも大きい、方法。
【請求項６】
請求項５に記載の方法（３２０）であって、前記角回転速度閾値（２１６）は、
前記推定腐食速度（３２５）に反比例し、及び／又は、
一定の腐食速度を維持するように設定され、及び／又は、
推定腐食速度及び最大先端速度に関する予め計算されたルックアップテーブルのような、予め計算されたルックアップテーブルに従って設定され、及び／又は、
最大対応構造負荷に従って設定され、及び／又は、
雑音レベルに従って設定される、
方法。
【請求項７】
請求項５又は６に記載の方法（３２０）であって、前記角回転速度閾値（２１６）は、前記定格角回転速度に対して１０２％を超過する、方法。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれか１項に記載の方法（３２０）であって、前記周囲条件についての前記情報は、
前記風力タービン周囲の空気内の固体粒子、
前記風力タービン周囲の空気内の液体粒子、
湿度、
のうちの１つ以上についての情報を含む、方法。
【請求項９】
請求項１ないし８のいずれか１項に記載の方法（３２０）であって、前記周囲条件についての前記情報は、前記１つ以上のブレード上に衝突する雨滴若しくは雹又は前記１つ以上のブレード上に衝突する可能性が高い該雨滴若しくは該雹についての情報を含む、方法。
【請求項１０】
請求項１ないし９のいずれか１項に記載の方法（３２０）であって、前記情報を得ること（３２２）は、
１つ以上のセンサーを設けて該１つ以上のセンサーからデータを受信することであって、例えば、該１つ以上のセンサーは、
降水センサー、例えば、
雨量計、例えば、
光学雨量計（１０６）、若しくは、
音響雨量計、
湿度センサー、
を含む、提供すること、
天気報告を受信すること、
天気予報を受信すること、又は、
別の風力タービン、変電所、若しくは、遠隔制御センターからのデータ及び／又は予報を受信すること、
のうちのいずれか１つ以上を含む、方法。
【請求項１１】
請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の方法（３２０）であって、前記方法は、
前記拡張モードに従って前記角回転速度を制限すること（３２８）と、
後続する推定腐食速度を推定することを可能にする情報である、周囲条件についての後続する情報（３３２）を後続して得ること（３３０）と、
前記後続する情報に基づいて、前記後続する推定腐食速度（３３５）を後続して推定すること（３３４）と、
前記後続する推定腐食速度（３３５）が所定の腐食速度レベルを超過する場合、前記拡張モードに従って前記風力タービンを中断制御すること（３３８）と、
を更に含む、方法。
【請求項１２】
請求項１ないし１１のいずれか１項に記載の方法（３２０）であって、前記風力タービン（１００）は、
前記１つ以上のブレード（１０３）のピッチ角を制御するピッチ制御システム、
を更に備え、
該方法は、
前記ピッチ制御システムを用いて前記１つ以上のブレードの前記ピッチ角を制御することによって前記角回転速度を制御すること、
を更に含む、方法。
【請求項１３】
実行時に、風力タービン（１００）のコンピューティングデバイス又は制御システムに、請求項１ないし１２のいずれか１項に記載の方法（３２０）を実行させる命令を有するコンピュータープログラム製品。
【請求項１４】
請求項１ないし１２のいずれか１項に記載の方法（３２０）を実行するように構成された、風力タービン（１００）の制御システム。
【請求項１５】
風力タービン（１００）であって、請求項１４に記載の制御システムを備える、風力タービン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、風力タービンを制御する方法に関し、より詳細には、ブレードの機械的損傷の急速な増加を伴うことなく角回転速度の増加を可能にすることができる周囲条件において、角回転速度を増加させるために風力タービンを制御する方法、対応する制御システム、ソフトウェア及び風力タービンに関する。
【背景技術】
【０００２】
当該技術分野において既知であるような風力タービン、例えば、洋上風力タービンは、風力タービンタワーとローターとを備える。ローターは、１つ以上のローターブレードを備え、これらのローターブレードは、降水、例えば雨によって引き起こされる機械的損傷を被る場合がある。
【０００３】
米国特許第６，８３７，６８１号は、風力発電設備によって保持されるローターブレードが、例えば、雨、雪、雹又は昆虫等の周囲環境の影響に特定の程度晒されることを記載している。特に、ローターブレードの前縁は、この点において負荷を大きく受ける。この状況において、ローターブレード及び特にその前縁が、いくらか時間を経た後、費用が掛かる修理が必要である（機械的）損傷を被ることが発生する可能性がある。費用が掛かるのは、特に、クレーンが修理の目的で頻繁に必要となるとともに、また、風力発電設備全体が修理に起因して長期間停止され、更にはいくつかの状況下では個々のローターブレードが修理現場から搬送されなければならないためである。米国特許第６，８３７，６８１号の目的は、ローターブレードにおける腐食損傷を低減するとともに、上述した不利点を回避することである米国特許第６，８３７，６８１号は、センサーに衝突する粒子の数及び／又は速度及び／又は衝撃を検出する少なくとも１つのこのセンサーと、このセンサーによって検出された測定データを処理するデータ処理制御デバイスとを有する風力発電設備を運転する方法を記載しており、ここで、センサーによって測定された粒子測定値が超過した場合、風力発電設備のローターの回転速度（この語は、互換的に角回転速度と称することができる）が（データ処理／制御デバイスによって）低減され、及び／又は、風力発電設備が停止される。しかしながら、この結果、風力発電設備が生成する総電力の低減も生じる。
【０００４】
風力タービンの運転を改善した方法が有利であろうとともに、この方法は、特に、風力タービンの電力生成を増加させる一方で、同時に、機械的損傷の度合いの増加を回避するか又は少なくとも機械的損傷の度合いの過度に大きな増加を回避することを可能にする方法を用いると有利であろう。
【０００５】
本発明は、洋上風力タービンに適用可能とすることができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、風力タービンの電力生成を増加させる一方で、同時に、機械的損傷の度合いの増加を回避するか又は少なくとも機械的損傷の度合いの過度に大きな増加を回避することを可能にすることによって、上述した問題を解決又は軽減する、風力タービンを制御する方法を提供することであると見ることができる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述された目的は、風力タービンを制御する方法を提供することによる本発明の第１の態様において達成されるように意図され、上記風力タービンは、
１つ以上のブレードを有する風力タービンローターであって、風力タービンは、風力タービンローターの定格角回転速度を有する、風力タービンローター、
を備え、
上記方法は、
周囲条件についての情報を得ることと、
上記情報に基づいて、腐食基準が満たされるか否かを判断することと、
腐食基準が満たされていた場合、拡張モードに従って風力タービンを制御することと、
を含み、拡張モードにおいて、風力タービンローターの角回転速度は、定格角回転速度を超過することを許容される。
【０００８】
本発明は、特に、しかし非排他的に、腐食速度の許容不可能な増加（これには、ひいてはブレード前縁の寿命の許容不可能な縮小を伴い得る）を同時に伴うことなく角回転速度の増加（及び、ひいてはエネルギー生成の増加）を可能にする方法を得るのに有利である。より詳細には、本発明の方法は、周囲条件についての情報を得るので、これにより、腐食基準が満たされるか否かを識別することが可能になり、腐食速度を不利益に増加させてそれによりブレード寿命を縮小させることなく角回転速度を増加させることができるようになっている。
【０００９】
「（風力タービンローターの）角回転速度」（ω）は、任意の所与の時点において、ローターの回転数を時間によって除算したものと理解することができ、これは、ラジアン／秒（ｒａｄ／ｓ）の単位で測定することができる。角回転速度（ω）とローター先端速度（ｖ）との間の関係は、
【数１】
2020501065.tif 000003
によって与えられ、ここで、ｒは、ローターの半径である。角回転速度は、代替的に、回転／分（ｒｐｍ）の単位で測定することができる。
【００１０】
「（風力タービンローターの）定格角回転速度」（ωｒａｔｅｄ）は、（例えば、通常モードにおける）最大許容角回転速度と理解することができ、この最大許容角回転速度は、（角回転速度とは反対に）固定値である。定格角回転速度は、固定値、例えば、タービンの設計時に設定される値を取ることができる。
【００１１】
「周囲条件についての情報」は、風力タービン周囲の大気に関連する情報と理解することができ、例えば、
降水、例えば、
降水のタイプ（例えば、雨、雹、雪あられ、雪）、
降水強度（例えば、ｍｍ／時間の単位で測定される）、
粒子径（例えば、雨滴径）、
空気中に漂う水性粒子、例えば靄又は霧（この場合、この情報は、タイプ及び／又は濃度に関連することができる）、
非水性粒子、例えば塵芥又は砂又はエアロゾル（この場合、この情報は、タイプ及び／又は濃度に関連することができる）、
湿度、
昆虫、
のうちの１つ以上についての情報を含む。
【００１２】
一実施形態によれば、上記降水強度は、単位時間当たりの蓄積降水量、例えば蓄積雨量と定義され、この降水強度は、所定の時間、例えば１０分の間の高さとして測定される、方法が提示される。
【００１３】
「周囲条件についての情報を得ること」は、受信すること（例えば、天気予報若しくは天気報告を介して受信すること）又は測定すること（例えば、１つ以上のセンサーを介して測定すること）と理解することができる。
【００１４】
「腐食基準」は、周囲条件についての情報に直接又は間接的に関連付けることができる、推定された腐食の程度に関連した所定の基準と理解することができる。例えば、腐食基準は、この基準が或る特定の雨滴径を有することで満たされる場合、周囲条件についての情報に直接関連付けることができる。例えば、腐食基準は、或る値が少なくとも部分的に上記情報から導出される場合（例えば、腐食速度が、少なくとも部分的に周囲条件についての情報に基づいて計算された場合）、周囲条件についての情報に間接的に関連付けることができ、したがって、値が或る特定の閾値超又は閾値未満である場合（例えば、推定腐食速度が腐食速度閾値未満である場合）、腐食基準が満たされる。腐食基準は、例えば、雨が降っていない、雹が降っていない、雨滴の頻度が所定の雨滴の頻度閾値未満である、空気中の微粒子のレベルが所定の閾値微粒子レベル未満である、平均雨滴径が所定の雨滴径閾値未満である、推定腐食速度が所定の腐食速度閾値未満である、及び／又はインキュベーション期間が所定のインキュベーション期間閾値を超過する場合に満たすことができる。
【００１５】
概して、腐食基準が満たされる場合、腐食のリスクは、腐食基準が満たされない状況と比較して相対的に低いものとすることができる。
【００１６】
「拡張モード」は、それに従って風力タービンを運転することが可能である一モードと理解することができ、このモードは、少なくとも１つの他のモードと異なり、当該少なくとも１つの他のモードは、通常モードと称することができ、通常モードにおいて、風力タービンローターの角回転速度は、定格角回転速度によって制限され、最大でも定格角回転速度までの値しか取ることができない。概して、通常モードでは、角回転速度は、定格角回転速度を超過することを許容されず、少なくとも定格風速から最大でカットアウト風速までの範囲、例えば定格風速を僅かに下回る値から最大でカットアウト風速までの範囲の風速について、定格角回転速度を維持することを理解することができる。概して、拡張モードでは、風力タービンローターの角回転速度は、定格角回転速度を超過することを許容され、例えば、風力タービンの角回転速度は、定格風速を超過する風速、例えば定格風速から最大でカットアウト風速までの範囲について、定格角回転速度を超過することを理解することができる。
【００１７】
一実施形態では、周囲条件についての情報は、１つ以上のブレード上に衝突する雨滴又は１つ以上のブレード上に衝突する可能性が高い雨滴についての情報を含み、本方法は、
上記雨滴の平均滴径が所定の雨滴径閾値未満である場合、腐食基準が満たされたと判断すること、
を含む、方法が提示される。
【００１８】
腐食速度は、滴径に比例したものとすることができ、したがって、この方法の利点は、腐食速度を不利益に増加させることなく角回転速度を増加させることができるシナリオを識別する非常にシンプルな方法を実現することであり得る。雨が降っていない（例えば、乾燥した天気）の場合、平均雨滴径は、０であるものと理解される。
【００１９】
更なる一実施形態では、腐食基準は、
雹が降っていない、
雨滴の頻度が所定の雨滴の頻度閾値未満である、及び／又は、
空気中の微粒子のレベルが所定の閾値微粒子レベル未満である、
場合、満たすことができる。
【００２０】
一実施形態では、周囲条件についての情報は、推定腐食速度を推定することを可能にし、本方法は、
上記情報に基づいて、推定腐食速度を推定することと、
推定腐食速度が所定の腐食速度閾値未満である場合に腐食基準が満たされたと判断することと、
を含む、方法が提示される。
【００２１】
本発明は、腐食速度（例えば、定格角回転速度以上である角回転速度に対応する腐食速度）が非常に低いので、腐食速度を不利益に増加させて、それにより、ブレード寿命を縮小することなく角回転速度を増加させることができるか否かを識別することを可能にする。
【００２２】
「腐食速度」は、ブレードの前縁、例えば、ブレードの先端（速度が最も高くなる箇所）の前縁の腐食速度と理解することができる。腐食速度は、ｋｇ／秒／ｍ２の単位で与えることができる。
【００２３】
「推定腐食速度を推定することを可能にすること」は、上記周囲条件についての情報（任意選択で、動作パラメーター（例えば角回転速度又は定格角回転速度）及び／又は風力タービンについての構造情報（例えばローター直径及び／又はブレード前縁の材料）と一緒にされる）により、システム及び／又はユーザが腐食速度、例えば、定格角回転速度におけるブレードの前縁の先端の腐食速度を推定することが可能になることと理解することができる。特に、「推定腐食速度を推定することを可能にする周囲条件についての情報」は、少なくとも、周囲条件に関連する腐食速度のパラメーター化（例えば、式）におけるパラメーターに対応することを理解することができる（例えば、ここで、角回転速度、ローター直径及びブレード前縁の材料に関する残りの任意のパラメーターも利用可能であることが理解される）。
【００２４】
「所定の腐食速度閾値」は、推定腐食速度との比較を可能にする（腐食速度とは反対に）固定値と理解することができる。
【００２５】
一実施形態では、周囲条件についての情報は、インキュベーション期間を推定することを可能にし、本方法は、
上記情報に基づいて、インキュベーション期間を推定することと、
インキュベーション期間が所定のインキュベーション期間閾値を超える場合、腐食基準が満たされると判断することと、
を含む、方法が提示される。
【００２６】
インキュベーション時間ｔｉｃは、以下のように与えられる式に従って求められる。
【数２】
2020501065.tif 000004
（例えば、時間［ｈｒ］の単位）
ここで、
ｔｉｃ（例えば、時間［ｈｒ］の単位）は、インキュベーション時間を表し、
Ｉ（例えば、ミリメートル／時［ｍｍ／ｈｒ］の単位）は、降水強度（時間当たりの蓄積雨量）を表し、
Ｖｔ（例えば、メートル／秒［ｍ／ｓ］の単位）は、雨滴の終端速度を表し、
Ｖ（例えば、メートル／秒［ｍ／ｓ］の単位）は、雨滴の衝突速度を表し、
θ（例えば、ラジアン［ｒａｄ］の単位）は、雨滴の衝突角度を表し、
ｄ（例えば、ミリメートル［ｍｍ］の単位）は、雨滴直径を表し、
αは、定数、例えば１であり、
βは、定数、例えば−１であり、
γは、定数、例えば６〜７内、例えば６又は６．０５又は６．７又は７であり、
ζは、定数、例えば−１又は２．３〜３内である。
【００２７】
「インキュベーション時間」は、この文脈においては、雨滴の衝突の繰り返しに晒された材料、例えばブレード先端の重量減少がもはや無視できないほどである場合の、降水が開始した後の時間と理解される。したがって、インキュベーション期間と称すことができる、降水開始からインキュベーション時間までの期間が存在し、このインキュベーション期間において、材料の重量減少は無視できる。定数α、β、γ、ζは、例えば（α，β，γ，ζ）＝（１，−１，６．７，−１）又は（α，β，γ，ζ）＝（１，−１，６．５，２．５）の値を取ることができる。
【００２８】
インキュベーション時間及び／又は腐食速度についての式を導出することを可能にする式は、Springer, George S.著作による「Erosion by liquid impact」（Scripta Pub. Co., 1976,）と題する書籍において見出すことができ、この文献は、引用することによりその全体が本明細書の一部をなし、特に、第１章（「General considerations」）、第２章（「Erosion of homogeneous materials」）、より詳細には導出された結果の要約を有する表２−２に対して参照がなされる。
【００２９】
第２の態様では、本発明は、実行時に、風力タービンのコンピューティングデバイス又は制御システムに、第１の態様による方法を実行させる命令を有するコンピュータープログラム製品に関する。
【００３０】
第３の態様では、本発明は、第１の態様による方法を実行するように構成された、風力タービンの制御システムに関する。
【００３１】
第４の態様では、本発明は、第３の態様による制御システムを備える、風力タービン、例えば、洋上風力タービンに関する。
【００３２】
付属的な特徴のうちの多くは、添付図面と併せて検討される以下の詳細な説明を参照することによってより十分に理解されることで、より容易に認識されるであろう。好ましい特徴は、当業者に明らかであるように適宜組み合わせることができるとともに、本発明の態様のうちのいずれとも組み合わせることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】風力タービンを示す図である。
【図２】それぞれ、通常モード及び拡張モードに従った角回転速度を有するグラフである。
【図３】本発明の一実施形態によるフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、本発明を更に詳細に説明する。本発明は、様々な変更形態及び代替形態が可能であり、例として、特定の実施形態が開示されている。しかしながら、本発明は、開示される特定の形態に限定されることは意図されていないことが理解されるものとする。むしろ、本発明は、添付の特許請求の範囲によって規定される本発明の趣旨及び範囲内にある全ての変更形態、均等物及び代替形態を包含する。
【００３５】
図１は、第４の態様による風力タービン１００を示し、上記風力タービンは、
１つ以上のブレード１０３、例えば３つのブレードを有する風力タービンローター１０２と、
風力タービンローターの回転エネルギーによって駆動されるように構成された発電機と、
を備える。
【００３６】
特定の実施形態では、図示される風力タービン１００（風力タービン発電機（ＷＴＧ：wind turbine generator）とも称することができる）は、タワー１０１も備える。ローターは、ナセル１０４に接続され、このナセルは、タワー１０１の頂部上に取り付けられるとともに、ナセル内部に据えられた発電機を駆動するように構成されている。任意選択の雨量計１０６が、ナセルの頂部上に配置される。風力タービンローター１０２は、風の作用によってローター軸１０５の周りで回転可能である。ブレード１０３の、風によって引き起こされた回転エネルギーは、シャフトを介して発電機に伝達される。したがって、風力タービン１００は、風の運動エネルギーを、ローターブレードによって機械エネルギーに変換し、それに続いて、発電機によって電力に変換することが可能である。発電機は、発電機のＡＣ電力をＤＣ電力に変換する電力変換器と、そのＤＣ電力を、電力系統に注入されるＡＣ電力に変換する電力インバーターとを備えることができる。発電機は、電力需要に対応する電力を生成するように制御可能である。
【００３７】
ブレード１０３は、ブレードの空気力学的特性を変更するために、例えば、風力エネルギーの取り込みを最大化するとともに、強風が吹いている場合にローターブレードが過度に大きい負荷を被ることがないことを確実にするために、ピッチ調整することができる。風力タービン１００は、ピッチ信号を求めるように構成された制御システムを備え、風力タービンの汎用コントローラーにおいて実施することもできるし、又は、例えば、ピッチ制御システムによって制御されるピッチ力システムを有するピッチシステムによってブレードが個々にピッチ調整される場合、ピッチ力システムが、ピッチ制御システムからのピッチ信号、例えば、１つ以上のそれぞれのブレードに対応する１つ以上の個々のブレードピッチ角制御信号を含むピッチ信号に依存してブレードを個々にピッチ調整するアクチュエーター、例えば液圧アクチュエーターを備える場合、制御要素、例えば専用ピッチコントローラーにおいて実施することもできる。
【００３８】
図２は、それぞれ、通常モード及び拡張モードに従った、風速（ｕ）の関数としての角回転速度（ω）を有するグラフである。通常モードでは、角回転速度（ここでは任意単位（ａｒｂ．）で示されるが、例えば、回転／分（ｒｐｍ）単位で定量化することができる）は、（灰色の太い実線の）通常モード曲線２１０に従った、風速（ここでは任意単位（ａｒｂ．）で示されるが、例えば、メートル／秒（ｍ／ｓ）単位で定量化することができる）の関数として制御される。拡張モードでは、角回転速度は、（細い黒の破線の）拡張モード曲線２１１に従う風速の関数として制御され、非常に低い腐食条件を提供する周囲条件を有する最適な状況を得るために、この拡張モード曲線は、最大で角回転速度閾値ωｅｘｔ ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ２１６までの（又はこの角回転速度閾値を僅かに下回る）角回転速度を用いることができる。この状況は、最適拡張モード曲線２１２に対応する。拡張モードにおける運転時、拡張モード曲線の強風角回転速度は、定格角回転速度ωｒａｔｅｄ２１４を超え、かつ、実際の腐食条件に依存する角回転速度閾値未満に設定される。例えば、降水が予報も観測もされず、非水性粒子（砂粒子等）が高レベルで存在する状況は、中腐食状況をもたらす場合があり、この場合、強風における拡張モード角回転速度が定格角回転速度と角回転速度閾値との間で設定される。周囲条件が改善した場合、拡張モード角回転速度曲線２１１は、矢印２１８によって示されるように曲線２１２に向けて上方にシフトさせることができ、周囲条件が悪化した場合、拡張モード角回転速度曲線２１１は、矢印２２０によって示されるように（２１０に向けて）下方にシフトさせることができる。
【００３９】
拡張モードにおいて、角回転速度は、定格角回転速度を超過することを許容されることに特に留意されたい。
【００４０】
概して、拡張モードにおいて、風速が定格風速を超過した場合、風力タービンの角回転速度は、定格角回転速度を超過するが、本実施形態では、定格風速未満の風速において、定格角回転速度は既に超過されている。
【００４１】
一実施形態では、拡張モードにおいて、風力タービンローターの角回転速度は、角回転速度閾値２１６未満に制限され、
角回転速度閾値は、風力タービンの定格角回転速度よりも大きい、方法が提示される。
【００４２】
このことの利点は、角回転速度を閾値未満に保つことにより、風力タービンの構造的完全性を確保すること、例えば、風力タービンの許容可能寿命を維持することができるということであり得る。
【００４３】
「（風力タービンローターの）角回転速度閾値」（ωｅｘｔｅｎｄｅｄ）は、（拡張モードにおける）最大許容角回転速度と理解され、この最大許容角回転速度は、（角回転速度とは反対に）固定値であり、定格角回転速度よりも大きい。
【００４４】
一実施形態によれば、角回転速度閾値２１６が、
推定腐食速度３２５に反比例し、及び／又は、
一定の腐食速度を維持するように、例えば、ブレード先端の前縁の所与の寿命に達する或る特定の確率を与えるように設定され、及び／又は、
予め計算されたルックアップテーブル、例えば、推定腐食速度及び最大先端速度に関する予め計算されたルックアップテーブルに従って設定され、及び／又は、
最大対応構造負荷（任意選択で、オンライン計算を介して設定されるか又は予め計算され、ルックアップテーブルに挿入される）、例えば、風力タービンコンポーネントのうちの１つ以上についての最大許容可能構造負荷以下である角回転速度閾値に対応する構造負荷（例えば、スラスト負荷、繰り返し負荷、ドライブトレイン上の負荷）に従って設定され、及び／又は、
雑音レベル（例えば、最近傍、又は風力タービンパーク内の隣接タービンにおける最大許容可能雑音レベル）に従って設定される、
方法が提示される。
【００４５】
更なる実施形態によれば、上記角回転速度閾値２１６は、定格角回転速度に対して、１０２％を超過、例えば１０５％を超過（例えば１０５％〜１１０％内）、例えば１１０％を超過、例えば１２５％を超過する、方法が提示される。
【００４６】
図２に示す実施形態によれば、或る特定の風速値（ｕｔｈｒｅｓｈｏｌｄ）未満の風速の場合、拡張モードの角回転速度は、通常モードと同じである。しかしながら、当該或る特定の風速（ｕｔｈｒｅｓｈｏｌｄ）を超えると、角回転速度は、通常モードと拡張モードとで異なるように制御され、特に、異なる最大値、すなわちそれぞれ、下側の点線曲線２１４によって示されるような定格角回転速度（ωｒａｔｅｄ）及び上側点線曲線２１６によって示されるような角回転速度閾値（ωｅｘｔｅｎｄｅｄ）によって制限される。別の或る特定の風速値である定格風速（ｕｒａｔｅｄ）を超える風速の場合、角回転速度は、それぞれの最大値において一定に保たれる。
【００４７】
図３は、本発明の一実施形態、より詳細には、風力タービン１００を制御する方法３２０によるフローチャートを示しており、ここで、上記風力タービンは、
１つ以上のブレード１０３を有する風力タービンローター１０２であって、風力タービンは、この風力タービンローターの定格角回転速度２１４を有する、風力タービンローター、
を備え、
上記方法は、
推定腐食速度を推定することを可能にする情報である、周囲条件についての情報３２３を得ること（３２２）と、
上記情報３２３に基づいて、推定腐食速度３２５を推定すること（３２４）と、
推定腐食速度３２５が所定の腐食速度閾値未満であるか否かを判断すること（３２６）と、
推定腐食速度３２５が所定の腐食速度閾値未満である場合、拡張モードに従って風力タービンを制御すること（３２８）と、
を含み、拡張モードにおいて、風力タービンローターの角回転速度は、定格角回転速度を超過することを許容される。
【００４８】
示されるこの特定の実施形態において、ステップ３２２〜３２６は、腐食基準が満たされるか否かを連続的にチェックする等、腐食速度を連続的に監視する等、複数回繰り返すことができる。
【００４９】
推定するステップ３２４及び判断するステップ３２６が、上記情報に基づいて、腐食基準が満たされるか否かを判断するより一般的なステップの一実施形態であることを理解することができる。
【００５０】
フローチャートに示される実施形態によれば、本方法は、
拡張モードに従って角回転速度を制御すること（３２８）と、
後続する推定腐食速度を推定することを可能にする情報である、周囲条件についての後続する情報３３２を後続して得ること（３３０）と、
上記後続する情報に基づいて、後続する推定腐食速度３３５を後続して推定すること（３３４）と、
後続する推定腐食速度３３５が所定の腐食速度レベルを超えるか否かを判断すること（３３６）と、
後続する推定腐食速度３３５が所定の腐食速度レベルを超える場合、拡張モードに従って風力タービンを中断制御すること（３３８）であって、例えば、後続する推定腐食速度３３５が所定の腐食速度レベルを超過した場合、拡張モードは、中断され、運転は、通常モードに従って実行され、例えばタービンの角回転速度は、（例えば、定格風速を超える風速の場合）（元の）定格回転速度に戻るように設定される、中断制御することと、
を更に含む。
【００５１】
後続するステップ３３０〜３３８の利点は、これらのステップが、拡張モードに従った運転を中断することを可能にするということであり得る。
【００５２】
示されるこの特定の実施形態において、ステップ３３０〜３３８は、腐食速度を連続的に監視する等、（後続する）推定腐食速度に基づいて角回転速度を連続的に調整する等、複数回繰り返すことができる。
【００５３】
所定の腐食速度レベルは、所定の腐食速度閾値に対して類似したものとすることもできるし、異なるものとすることもできる。
【００５４】
一実施形態によれば、定格角回転速度を超過する角回転速度において生成される電力量は、定格角回転速度において生成される電力量よりも高い、方法が提示される。より特定的な実施形態では、角回転速度が増加すると（例えば定格角回転速度を超えて増加すると）タービンの電力も増加することができるように、生成電力は、（例えば定格風速からカットアウト風速までの範囲内の風速について）角回転速度とともに増加する。このことの利点は、これにより、電力生成（ここで、電力Ｐは、Ｐ＝Ｍ＊ωによって与えられ、ただし、Ｍはトルクであり、ωは角回転速度である）は、ギヤボックストルクによって制限される場合に電力生成を最大化することを可能にし、それゆえトルクが制限されたタービンについて、角回転速度が所与のパーセンテージだけ増加する場合（例えば定格角回転速度を超えて増加する場合）、生成される電力の増加は、同じパーセンテージだけ増加することができるということであり得る。
【００５５】
一実施形態によれば、推定腐食速度は、風力タービンブレードの先端の前縁の推定寿命に反比例、例えばこの推定寿命の逆数であり、この推定寿命は、上記情報、及び定格角回転速度に対応する風力タービンローターの角回転速度に基づいて推定される、方法が提示される。したがって、腐食速度は、上記（周囲条件についての）情報に基づくとともに角回転速度が定格角回転速度であることを仮定して寿命を推定し、この寿命の逆数を取ることによって推定することができる。推定寿命は、インキュベーション期間を計算して、推定寿命を、計算されたインキュベーション期間と同一とみなすことによって推定することができる。
【００５６】
一実施形態によれば、周囲条件についての情報は、
風力タービン周囲の空気内の固体粒子、例えば、ブレード上に衝突する可能性が高い固体粒子、
風力タービン周囲の空気内の液体粒子、例えば、ブレード上に衝突する可能性が高い液体粒子、
湿度、
のうちの１つ以上についての情報を含む、方法が提示される。
【００５７】
一実施形態によれば、周囲条件についての情報は、１つ以上のブレード上に衝突する雨滴若しくは雹又は１つ以上のブレード上に衝突する可能性が高い雨滴若しくは雹についての情報を含む、方法が提示される。
【００５８】
一実施形態によれば、上記情報を得ること（３２２）は、
１つ以上のセンサーを提供してこの１つ以上のセンサーからデータを受信することであって、例えば、この１つ以上のセンサーは、
降水センサー、例えば、
雨量計、例えば、
光学雨量計１０６、若しくは、
音響雨量計、
湿度センサー、
を含む、提供すること、
天気報告を受信すること、
天気予報を受信すること、又は、
別の風力タービン（隣接するタービン、同じ風力タービンパーク内のタービン又は別のタービンとすることができる）、変電所（例えば、風力タービン１００が一部を形成する風力タービンパークの変電所、又は近隣の風力タービンパークの変電所）、若しくは、遠隔制御センター（例えば、複数の風力タービン又は風力タービンパークを制御する制御センター）からのデータ及び／又は予報を受信すること、
のうちのいずれか１つ以上を含む、方法が提示される。
【００５９】
実施形態における上記１つ以上のセンサーは、
風力タービン上の１つ以上のセンサー、
風力タービンパークにおける隣接風力タービンのような風力タービンの隣に位置する１つ以上のセンサー、
風力タービンに関して遠隔に位置する１つ以上のセンサー、
のうちのいずれかとすることができる。
【００６０】
一実施形態によれば、上記風力タービン１００は、
１つ以上のブレード１０３のピッチ角を制御するピッチ制御システム、
を更に備え、
本方法は、
ピッチ制御システムを用いて１つ以上のブレードのピッチ角を制御することによって角回転速度を制御すること、
を更に含む、方法が提示される。
【００６１】
ピッチ調整の代わりに、又はこれに加えて、発電機上の電力／トルク需要を用いることによって、風力タービンの角回転速度を制御することも可能とすることができる。これは、例えば、低風速において角回転速度を制御することに適用することができる。
【００６２】
一実施形態によれば、周囲条件についての情報３２３を得ること（３２２）は、
雨量計、
光学雨量計１０６、
音響雨量計、
のうちの１つ以上を用いた測定を含む、方法が提示される。
【００６３】
光学雨量計は、一列の収集漏斗を有することができる。各々の下の閉鎖空間には、レーザーダイオード及びフォトトランジスタ検出器がある。単一の水滴を形成するのに十分な水が収集されると、この水滴はその底から滴下し、レーザービームパスに落ちる。センサーは、瞬間的な閃光として検出されるのに十分な光が散乱されるように、レーザーに対して直角に固定される。次に、これらのフォト検出器からの閃光が読み取られて、送信又は記録される。
【００６４】
音響雨量計（ハイドロフォンとも称される）は、この雨量計内の水表面に雨が衝突すると、滴径ごとの音の痕跡を検知することを可能とすることができる。音の痕跡はそれぞれ特有であるので、水中音場を反転させて、雨内の滴径分布を推定することが可能である。
【００６５】
一般に、雨量計、例えば光学雨量計又は音響雨量計のうちの任意のものであるセンサーは風力タービン上に、例えばナセルの頂部上に設置することができる。しかしながら、センサーは、風力タービン上に設置する必要はない。センサーは、例えば、風力タービンの隣に設置することもできるし、隣接する風力タービンに設置することもできる。
【００６６】
一実施形態によれば、風力タービン１００は、
１つ以上のブレード１０３のピッチ角を制御するピッチ制御システム、
を更に備え、
本方法は、
ピッチ制御システムを用いて１つ以上のブレードのピッチ角を制御することによって角回転速度を制御すること、
を更に含む。
【００６７】
角回転速度を制御する他の方法、例えば発電機トルクを介して角回転速度を制御する方法が想定され、当該他の方法は、少なくともいくつかの事例（例えば定格風速未満）において利用され得る。
【００６８】
本発明は、特定の実施形態との関連で説明されたが、いかなる形においても提示された例に限定されるものと解釈するべきでない。本発明の範囲は添付の特許請求の範囲の組によって示される。特許請求の範囲との関連において、「含む、備える」という用語は、他の可能な要素又はステップを除外するものではない。また、数量を特定しないものは、単数及び複数を含むものと解釈されるべきである。特許請求の範囲における、図面に示された要素に関する参照符号の使用も、本発明の範囲を限定するものとして解釈されるものではない。さらに、異なる請求項において述べられる個々の特徴は、場合によっては有利に組み合わせることができ、異なる請求項におけるこれらの特徴の言及は、特徴の組み合わせが可能であり有利であることを排除するものではない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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