如何减少阵风造成的风力涡轮机跳闸？

如何减少阵风和风暴造成的风力涡轮机跳闸？

阵风超过风力涡轮机运行极限的情况并不少见。在这种情况下，一些风力涡轮机的 OEM 解决方案就是直接跳闸。这会使涡轮机在复位之前损失发电量，并且还会加重机器磨损。但是，利用先进的风力涡轮机控制算法可以减轻突发性阵风和湍流的影响，并减少跳闸。

具有简单控制逻辑的基本风力涡轮机（WTG）控制器会尝试通过及时改变叶片间距以降低齿轮箱/发电机的扭矩，由此应对突发性阵风。为了避免因上述操作反应过度而导致跳闸，反应强度必须与环境变量成正比。考虑到旋转叶片的惯性和应对突发性阵风时的较大时间滞后，以及其他导致控制响应不准确的变量，这一方法颇具挑战性。

另一个更好的方法是利用先进的自适应阵风控制逻辑，通过特定的逻辑算法处理阵风和湍流，以补偿各种环境因素的影响。应对阵风/风速过大的措施分为三级。

• 最高一级措施是超速保护。虽然这种方法非常不可取，但它可能是保护高风速风力涡轮机的理想选择。提供超速保护的方法之一是提前几秒预测转子速度，并对变桨移动更早做出反应，以减少旋转部件疲劳。
• 下一级措施会运用先进的控制方法和算法来优化控制器对阵风的响应，更为主动。该方法并非仅仅对风速做出反应，而是将调整后的风速输入湍流估算器和发动机舱加速计，结合其他输入值计算出推力极限，以驱动变桨设定点。这对于遇到紊流气流的涡轮机尤其有用。
  最后一步则是在阵风过大时利用基于湍流的降额算法驱动变桨系统。该方法能使风力涡轮机更安全地运行，确保其不会超出超速跳闸设定值，但仍能在低速下保持发电量。
• 最后一级措施是对跳闸的自动响应。可以在 SCADA 系统中引入条件逻辑，这样当发生跳闸时，该逻辑就会像人工操作员那样，通过检查故障条件、时间和整个设备状态来重置跳闸并重新启动设备。此方法通过模仿操作员的操作，可在几秒钟内更快地恢复损失的发电量。尤其是对大型风电场而言，可以利用支持开放式逻辑的系统更改参数，以适应新的想法或不断变化的条件。

艾默生在风力控制设计方面拥有 30 多年的经验，可提供风力涡轮机改造解决方案，满足不同环境条件的需求、减少跳闸并提高风电场的年发电量 (AEP)。