ВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА И СПОСОБ ЭКСПЛУАТАЦИИ ВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ УСТАНОВКИ

1. Ветроэнергетическая установка (100) с
башней (102),
аэродинамическим ротором (106), при этом аэродинамический ротор (106) выполнен с возможностью эксплуатации с переменной скоростью (n) ротора и имеет некоторое количество лопастей (108) ротора, соответственно, с устанавливаемым углом (α) установки лопасти ротора,
генератором (Gen) для генерации выходной электрической мощности,
при этом,
для эксплуатации электроэнергетической установки (100) задана рабочая характеристика (200, 202, 204, 300, 302, 304, 306), которая показывает зависимость между скоростью (n) ротора и выходной мощностью (P), и
предусмотрен контроллер, который устанавливает выходную мощность (P) в соответствии с упомянутой рабочей характеристикой (200, 202, 204, 300, 302, 304, 306), в зависимости от скорости (n) ротора, при этом,
выбираемой в качестве рабочей характеристики (200, 202, 204, 300, 302, 304, 306) является рабочая характеристика (202, 204, 302, 304, 306) при уменьшенной тональности, которая образована так, чтобы возбуждение резонанса в системе ветроэнергетической установки (100) было ослаблено по сравнению с рабочей характеристикой (200, 300) при оптимальной выходной мощности, однако, не исключая скорость (n), которая возбуждает этот резонанс в системе,
причем
предусмотрено устройство управления углом установки лопасти ротора, которое устанавливает угол (α) установки лопасти ротора в зависимости от вырабатываемой выходной мощности при эксплуатации под частичной нагрузкой в соответствии с характеристикой (700, 702, 800, 806) угла установки,
при этом характеристика (700, 702, 800, 806) угла установки является адаптируемой в зависимости от выбранной рабочей характеристики (200, 202, 204, 300, 302, 304, 306), в частности, является выбираемой из некоторого количества характеристик (700, 702, 800, 806) угла установки, в частности, специфическая характеристика угла установки предусмотрена для каждой рабочей характеристики.
2. Ветроэнергетическая установка (100) по п. 1,
отличающаяся тем, что
рабочая характеристика (200, 202, 204, 300, 302, 304, 306) является выбираемой по меньшей мере из
рабочей характеристики (202, 204, 302, 304, 306) при уменьшенной тональности,
рабочей характеристики (200, 300) при оптимальной выходной мощности, которая образована так, чтобы был доведен до максимума отбор мощности из ветра, и
рабочей характеристики при ослабленным шуме, которая образована так, чтобы испускание шума ветроэнергетической установки (100), в частности, диапазон мощности шума излучения мощности, были уменьшены по сравнению с рабочей характеристикой (200, 300) при оптимальной выходной мощности.
3. Ветроэнергетическая установка (100) по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что рабочая характеристика (202, 204, 302, 304, 306) при уменьшенной тональности обладает более низкими значениями выходной мощности (P) в диапазоне резонансной скорости по скорости (n) ротора, возбуждающей резонанс в системе ветроэнергетической установки (100), чем рабочая характеристика (200, 300) при оптимальной выходной мощности в том же самом диапазоне резонансной скорости, при этом рабочая характеристика (202, 204, 302, 304, 306) при уменьшенной тональности также устойчива в диапазоне резонансной скорости.
4. Ветроэнергетическая установка (100) по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что даже в диапазоне резонансной скорости, рабочая характеристика (202, 204, 302, 304, 306) при уменьшенной тональности является непрерывно дифференцируемой и строго монотонно возрастающей.
5. Ветроэнергетическая установка (100) по любому из предыдущих пунктов,
отличающаяся тем, что
рабочая характеристика (202, 204, 302, 304, 306) при уменьшенной тональности является разделяемой на первый, второй и третий диапазон скорости ротора, причем
первый диапазон скорости ротора начинается на пусковой скорости, которая означает скорость ротора, с которой запускается ветроэнергетическая установка (100),
второй диапазон скорости ротора содержит более высокие скорости (n) вращения, чем первый диапазон скорости ротора, и
третий диапазон скорости ротора содержит более высокие скорости (n) вращения, чем второй диапазон скорости ротора и продолжается вплоть до номинальной скорости, и при этом,
второй диапазон скорости ротора содержит резонансную скорость ротора, и
во втором диапазоне скорости ротора, выходная мощность (P) для рабочей характеристики (202, 204, 302, 304, 306) при уменьшенной тональности находится ниже выходной мощности (P) для рабочей характеристики (200, 300) при оптимальной выходной мощности, при этом,
второй диапазон скорости ротора, в частности, содержит диапазон резонансной скорости или соответствует ему.
6. Ветроэнергетическая установка (100) по любому из предыдущих пунктов,
отличающаяся тем, что
данная характеристика (700, 702, 800, 806) угла установки является разделяемой на первый, второй и третий диапазоны выходной мощности, причем
первый диапазон выходной мощности начинается с мощности (P) генератора, которая соответствует выходной мощности (P), с которой запускается ветроэнергетическая установка (100),
второй диапазон выходной мощности содержит более высокие выходные мощности (P), чем первый диапазон выходной мощности, и
третий диапазон выходной мощности содержит более высокие выходные мощности (P), чем второй диапазон выходной мощности, и продолжается вплоть до максимальной выходной мощности (P) эксплуатации под частичной нагрузкой или вплоть до номинальной мощности генератора (Gen), и при этом,
при выборе рабочей характеристики (202, 306) при уменьшенной тональности, задается адаптированная характеристика (702, 806) угла установки, и
адаптированная характеристика (702, 806) угла установки включает в себя больший угол (α) установки лопасти ротора в первом диапазоне выходной мощности, чем для характеристики (700, 800) угла установки при оптимальной выходной мощности в том же самом диапазоне выходной мощности, и/или
адаптированная характеристика (702, 806) угла установки включает в себя больший угол (α) установки лопасти ротора во втором диапазоне выходной мощности, чем для характеристика (700, 800) угла установки при оптимальной выходной мощности в том же самом диапазоне выходной мощности, и/или адаптированная характеристика (806) угла установки включает в себя меньший угол (α) установки лопасти ротора во втором диапазоне выходной мощности, чем в первом диапазоне выходной мощности.
7. Ветроэнергетическая установка (100) по п. 6, отличающаяся тем, что по меньшей мере второй диапазон выходной мощности соответствует второму диапазону скорости ротора.
8. Ветроэнергетическая установка (100) по п.6 или 7, отличающаяся тем, что второй диапазон выходной мощности соответствует диапазону скорости ветра приблизительно от 4 до 10 м/с, и/или второй диапазон скорости ротора лежит в диапазоне приблизительно от 20% до 80% номинальной скорости ротора (106).
9. Ветроэнергетическая установка (100) по любому из пп.6-8, отличающаяся тем, что по меньшей мере во втором диапазоне скорости ротора, рабочая характеристика (202, 204, 302, 304, 306) при уменьшенной тональности содержит уменьшенные значения выходной мощности (P) по сравнению с рабочей характеристикой (200, 300) при оптимальной выходной мощности, а адаптированная характеристика (702, 806) угла установки содержит, в том же самом диапазоне, измененные углы (α) установки лопасти ротора по сравнению с характеристикой (700, 800) угла установки при оптимальной выходной мощности, для того чтобы по меньшей мере частично нейтрализовать ухудшение коэффициента мощности, которое возникает вследствие изменения относительной скорости (λ) конца лопасти, при этом, по выбору, адаптированная характеристика (702, 806) угла установки также изменяется по сравнению с характеристикой (700, 800) угла установки при оптимальной выходной мощности в первом диапазоне выходной мощности тем, что она содержит большие углы (α) установки лопасти ротора, чем характеристика (700, 800) угла установки при оптимальной выходной мощности.
W
10. Ветроэнергетическая установка (100) по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что при использовании рабочей характеристики (202, 204, 302, 304, 306) при уменьшенной тональности в диапазоне скоростей (V) ветра от пусковой скорости ветра вплоть до по меньшей мере половины номинальной скорости ветра, относительная скорость (λ) конца лопасти строго монотонно убывает с возрастанием скорости ветра.
11. Ветроэнергетическая установка (100) по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что отношение относительной скорости (λ) конца лопасти при использовании рабочей характеристики (202, 204, 302, 304, 306) при уменьшенной тональности к относительной скорости (λ) конца лопасти при использовании рабочей характеристики (200, 300) при оптимальной выходной мощности, имеет значение, большее, чем 1.
12. Способ параметризации ветроэнергетической установки (100) с башней (102) и аэродинамическим ротором (106), в которой аэродинамический ротор (106) выполнен с возможностью эксплуатации с переменной скоростью (n) ротора и имеет некоторое количество лопастей (108) ротора, соответственно, с устанавливаемым углом (α) установки лопасти ротора, и с генератором (Gen) для генерации электрической выходной мощности (P),
содержащий этапы, на которых
определяют рабочую характеристику (200, 300) при оптимальной выходной мощности, которая указывает зависимость между скоростью (n) ротора и выходной мощностью (P), при этом, рабочая характеристика (200, 300) при оптимальной выходной мощности выбирают так, чтобы ветроэнергетическая установка (100) выдавала максимальную выходную мощность (P), до тех пор, пока она эксплуатируется в соответствии с этой рабочей характеристикой (200, 300),
регистрируют резонансную скорость, которая описывает скорость (n) ротора, при которой возбуждается резонанс в системе ветроэнергетической установки (100),
устанавливают диапазон скорости вокруг резонансной скорости (n),
определяют рабочую характеристику (202, 204, 302, 304, 306) при уменьшенной тональности, которая имеет более низкие значения выходной мощности (P) в диапазоне резонансной скорости по сравнению с рабочей характеристикой (200, 300) при оптимальной выходной мощности, при этом рабочая характеристика (202, 204, 302, 304, 306) при уменьшенной тональности также устойчива в диапазоне резонансной скорости,
адаптируют характеристику (700, 702, 800, 806) угла установки в зависимости от выбранной рабочей характеристики (200, 202, 204, 300, 302, 304, 306), причем
посредством устройства управления углом установки лопасти ротора устанавливают угол (α) установки лопасти ротора в соответствии с характеристикой (700, 702, 800, 806) угла установки в зависимости от вырабатываемой выходной мощности при эксплуатации под частичной нагрузкой.
13. Способ по п. 12,
отличающийся тем, что
ветроэнергетическая установка (100) по любому из пп. 1-11 параметризируют, тем самым, устанавливая по меньшей мере одно из списка, содержащего
характеристику (700, 800) угла установки при оптимальной выходной мощности,
первый диапазон скорости ротора,
второй диапазон скорости ротора,
третий диапазон скорости ротора,
первый диапазон выходной мощности,
второй диапазон выходной мощности,
третий диапазон выходной мощности и
рабочую характеристику при ослабленном шуме.
14. Способ по п. 12 или 13, отличающийся тем, что регистрация резонансной скорости осуществляют посредством того, что изменяют скорость (n) ротора и одновременно регистрируют тональность поблизости от ветроэнергетической установки (100), и скорость (n) ротора, на которой тональность имеет максимум, используется в качестве резонансной скорости, в частности, в предопределенном испытательном частотном диапазоне, который лежит в диапазоне между 10 Гц и 100 Гц.
15. Способ по любому из пп. 12-14, отличающийся тем, что рабочую характеристика (202, 204, 302, 304, 306) при уменьшенной тональности определяют так, чтобы выходная мощность (P) в диапазоне резонансной скорости, в частности, на резонансной скорости, была понижена по сравнению с рабочей характеристикой (200, 300) при оптимальной выходной мощности до такой степени, чтобы тональность, зарегистрированная поблизости от ветроэнергетической установки (100) опускалась ниже предопределенного предельного значения, в частности, тем, что последовательность операций снижения выходной мощности (P) и регистрации тональности повторяют до тех пор, пока она не опускается ниже предопределенного предельного значения.
16. Способ эксплуатации ветроэнергетической установки (100) с башней (102) и аэродинамическим ротором (106), в которой аэродинамический ротор (106) выполнен с возможностью эксплуатации  с переменной скоростью (n) ротора и имеет некоторое количество лопастей (108) ротора, соответственно, с устанавливаемым углом (α) установки лопасти ротора, и с генератором (Gen) для генерации электрической выходной мощности (P), при этом
задают рабочую характеристику (200, 202, 204, 300, 302, 304, 306), которая показывает зависимость между скоростью (n) ротора и выходной мощностью (P) для эксплуатации ветроэнергетической установки (100), и
устанавливают выходную мощность (P) в зависимости от скорости ротора в соответствии с рабочей характеристикой (200, 202, 204, 300, 302, 304, 306), при этом
в качестве рабочей характеристики (200, 202, 204, 300, 302, 304, 306) выбирают рабочую характеристику (202, 204, 302, 304, 306) при уменьшенной тональности, которая образована так, чтобы возбуждение резонанса в системе ветроэнергетической установки (100) было ослаблено по сравнению с рабочей характеристикой (200, 300) при оптимальной выходной мощности, однако, не исключая скорость (n), которая возбуждает этот резонанс в системе, причем
адаптируют характеристику (700, 702, 800, 806) угла установки в зависимости от выбранной рабочей характеристики (200, 202, 204, 300, 302, 304, 306), причем
посредством устройства управления углом установки лопасти ротора устанавливают угол (α) установки лопасти ротора в соответствии с характеристикой (700, 702, 800, 806) угла установки в зависимости от вырабатываемой выходной мощности при эксплуатации под частичной нагрузкой.
17. Способ по п. 16, отличающийся тем, что ветроэнергетическая установка (100) была параметризирована способом по любому из пп. 12-15, и/или тем, что используется ветроэнергетическая установка по любому из пп. 1-11.
18. Способ по п. 16 или 17,
отличающийся тем, что
в зависимости от внешних технических условий или времени суток, происходит переключение между
эксплуатацией ветроэнергетической установки (100) при рабочей характеристике (202, 204, 302, 304, 306) при уменьшенной тональности, и
эксплуатацией ветроэнергетической установки (100) при рабочей характеристике (200, 300) при оптимальной выходной мощности, которая выполнена так, чтобы отбор мощности от ветра был доведен до максимума, и
эксплуатацией ветроэнергетической установки (100) при рабочей характеристике при ослабленном шуме, которая выполнена так, чтобы излучение шума ветроэнергетической установки (100), в частности, диапазон мощности шума излучения шума, были уменьшены по сравнению с рабочей характеристикой (200, 300) при оптимальной выходной мощности.
19. Ветроэнергетическая установка (100) по любому из пп. 1-11, отличающаяся тем, что она параметризирована посредством способа по любому из пп. 12-15 и/или эксплуатируется способом по любому из пп. 16-18.