ES2952711T3 - Sistema y procedimiento para controlar una turbina eólica durante condiciones de viento adversas - Google Patents

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Abstract

La presente divulgación está dirigida a un sistema y método 100 para controlar una turbina eólica 10 durante condiciones de viento adversas. En una realización, el método 100 incluye monitorear 102 una o más condiciones de viento cerca de la turbina eólica 10. Otro paso 104 incluye detectar una o más condiciones de viento adversas cerca de la turbina eólica 10. En respuesta a detectar una o más condiciones de viento adversas, el El método 100 también incluye reducir 106a la producción de energía de la turbina eólica en un porcentaje predeterminado. El porcentaje predeterminado se basa en una función de un número de condiciones de viento adversas detectadas que ocurren durante un período de tiempo predeterminado. Además, el porcentaje predeterminado es inferior al 100% de la potencia nominal. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Sistema y procedimiento para controlar una turbina eólica durante condiciones de viento adversas
[0001] La presente divulgación se refiere, en general, a turbinas eólicas y, más en particular, a un sistema y procedimiento para controlar una turbina eólica durante condiciones de viento adversas.
[0002] La energía eólica se considera una de las fuentes de energía más limpias y más respetuosas con el medioambiente disponibles actualmente, y las turbinas eólicas han obtenido una creciente atención a este respecto. Una turbina eólica moderna incluye típicamente una torre, un generador, una caja de engranajes, una góndola y una o más palas de rotor. Las palas de rotor capturan la energía cinética del viento usando principios de perfil alar conocidos y transmiten la energía cinética a través de energía de rotación para hacer girar un eje que acopla las palas de rotor a una caja de engranajes, o si no se usa una caja de engranajes, directamente al generador. A continuación, el generador convierte la energía mecánica en energía eléctrica que se puede distribuir en una red de suministro.
[0003] Las altas velocidades del viento son críticas para las turbinas eólicas y permiten que la turbina eólica genere potencia. Sin embargo, a determinadas velocidades del viento elevadas (es decir, una velocidad de desconexión (“cut out wind speed”)), se debe implementar una estrategia de control para mantener las cargas de la turbina eólica dentro de la envolvente de carga de diseño para cada uno de los componentes de turbina eólica. Por lo tanto, muchas tecnologías de control paran la turbina eólica por encima de la velocidad de desconexión para proteger los diversos componentes. Aunque esta estrategia previene las cargas perjudiciales que se podrían producir debido a la mayor turbulencia en el viento, la falta de captura de energía en la región por encima de la velocidad de desconexión supone una desventaja. Además, un breve incremento de la velocidad del viento puede desencadenar la parada de la turbina, mientras que la recuperación de la producción de potencia normal puede llevar algún tiempo. Del mismo modo, la aparición de alta turbulencia a velocidades del viento nominales también incrementará la probabilidad de que se desencadene una parada de la turbina.
[0004] Los documentos EP2778395A2, EP22337362A2 y EP2636893A1 son ejemplos de la técnica anterior relevante.
[0005] En consecuencia, sería ventajoso un sistema y procedimiento mejorados para controlar una turbina eólica que aborde los problemas mencionados anteriormente. Más específicamente, sería deseable un sistema y procedimiento que utilice un enfoque estadístico para determinar una reducción de la potencia de salida de la turbina eólica en base a un número y tipo de condiciones de viento adversas detectadas que se producen durante un determinado período de tiempo.
[0006] Diversos aspectos y ventajas de la invención se expondrán, en parte, en la siguiente descripción, o pueden ser evidentes a partir de la descripción, o se pueden aprender a través de la puesta en práctica de la invención.
[0007] Por tanto, la presente invención se proporciona como se define por las reivindicaciones adjuntas.
[0008] Diversos rasgos característicos, aspectos y ventajas de la presente invención se entenderán mejor con referencia a la siguiente descripción y reivindicaciones adjuntas. Los dibujos adjuntos, que se incorporan en y constituyen una parte de esta memoria descriptiva, ilustran modos de realización de la invención y, conjuntamente con la descripción, sirven para explicar los principios de la invención. En los dibujos:
la FIG. 1 ilustra una vista en perspectiva de un modo de realización de una turbina eólica de acuerdo con una construcción convencional;
la FIG. 2 ilustra una vista en perspectiva detallada de un modo de realización de una góndola de la configuración de turbina eólica mostrada en la FIG. 1;
la FIG. 3 ilustra un diagrama de bloques de un modo de realización de un controlador de la configuración de turbina eólica mostrada en la FIG. 1;
la FIG. 4 ilustra un diagrama esquemático de un modo de realización de un esquema de control implementado por el procesador de acuerdo con la presente divulgación;
la FIG. 5 ilustra un gráfico de un modo de realización de una potencia de salida de acuerdo con la presente divulgación representada frente a la potencia de salida de acuerdo con una construcción convencional; y la FIG. 6 ilustra un diagrama de flujo de un modo de realización de un procedimiento para controlar una turbina eólica durante condiciones de viento adversas de acuerdo con la presente divulgación.
[0009] Ahora se hará referencia en detalle a modos de realización de la invención, de los que uno o más ejemplos se ilustran en los dibujos. Cada ejemplo se proporciona a modo de explicación de la invención, no de limitación de la invención. De hecho, resultará evidente para los expertos en la técnica que se pueden realizar diversas modificaciones y variaciones en la presente invención sin apartarse del alcance de la invención. Por ejemplo, se pueden usar rasgos característicos ilustrados o descritos como parte de un modo de realización con otro modo de realización para proporcionar todavía otro modo de realización. Por tanto, se pretende que la presente invención cubra las modificaciones y variaciones que entren dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas.
[0010] En general, la presente divulgación está dirigida a un sistema y procedimiento para controlar una turbina eólica durante condiciones climatológicas adversas usando un enfoque estadístico. Más específicamente, en un modo de realización, una pluralidad de sensores monitorizan una o más condiciones del viento cerca de la turbina eólica. Las condiciones del viento pueden incluir, por ejemplo, la velocidad del viento, ráfagas de viento, las variaciones de la velocidad del viento con la altura, la turbulencia del viento, la densidad del aire o la temperatura. Además, la expresión "cerca de la turbina eólica" pretende abarcar, al menos, las condiciones que actúan en o cerca de una turbina eólica particular, así como las condiciones que actúan en o cerca de turbinas eólicas vecinas en un parque eólico. Si se detectan una o más condiciones de viento adversas, el sistema se configura para reducir la potencia de salida de la turbina eólica en un porcentaje predeterminado. Como se usa en el presente documento, las condiciones de viento "adversas" se refieren, en general, a cualquiera de las condiciones de viento anteriores que exceden un determinado umbral, de modo que las condiciones puedan causar daños a la turbina, que incluyen, pero sin limitarse a: ráfagas de viento a corto plazo, condiciones de tormenta a medio plazo o condiciones de tormenta a largo plazo. En otras palabras, si la velocidad del viento monitorizada está por encima de un determinado umbral durante un determinado período de tiempo, entonces una de las condiciones de viento adversas anteriores se puede estar produciendo cerca de la turbina eólica. Por tanto, el sistema puede determinar el porcentaje predeterminado en función del número y tipo de condiciones de viento adversas detectadas que se producen durante un período de tiempo predeterminado, de modo que la potencia de salida se pueda limitar, pero no eliminar, para reducir las cargas correspondientes.
[0011] En referencia ahora a los dibujos, la FIG. 1 ilustra una vista en perspectiva de una porción de una turbina eólica 10 de ejemplo de acuerdo con la presente divulgación. La turbina eólica 10 incluye una góndola 16 que aloja típicamente un generador (no mostrado). La góndola 16 está montada en una torre 12 que tiene cualquier altura adecuada que facilite la operación de la turbina eólica 10 como se describe en el presente documento. La turbina eólica 10 también incluye un rotor 18 que incluye tres palas 22 unidas a un buje rotatorio 20. De forma alternativa, la turbina eólica 10 puede incluir un número cualquiera de palas 22 que facilite la operación de la turbina eólica 10 como se describe en el presente documento.
[0012] En referencia ahora a la FIG. 2, se ilustra una vista interna simplificada de un modo de realización de la góndola 16 de la turbina eólica 10 mostrada en la FIG. 1. Como se muestra, un generador 24 puede estar dispuesto dentro de la góndola 16. En general, el generador 24 puede estar acoplado al rotor 18 para producir potencia eléctrica a partir de la energía de rotación generada por el rotor 18. Por ejemplo, como se muestra en el modo de realización ilustrado, el rotor 18 puede incluir un eje de rotor 34 acoplado al buje 20 para la rotación con el mismo. El eje de rotor 34, a su vez, se puede acoplar de forma rotatoria a un eje de generador 36 del generador 24 a través de una caja de engranajes 38. Como se entiende en general, el eje de rotor 34 puede proporcionar una entrada de par de torsión alto y velocidad baja a la caja de engranajes 38 como respuesta a la rotación de las palas de rotor 22 y del buje 20. La caja de engranajes 38 puede estar configurada a continuación para convertir la entrada de par de torsión alto y velocidad baja en una salida de par de torsión bajo y velocidad alta para accionar el eje de generador 36 y, por tanto, el generador 24. La turbina eólica 10 también puede incluir un controlador 26 configurado para controlar diversos aspectos de la operación, como se analiza con más detalle a continuación.
[0013] Cada pala de rotor 22 también puede incluir un mecanismo de ajuste de pitch 32 configurado para hacer rotar cada pala de rotor 22 alrededor de su eje de pitch 28. Además, cada mecanismo de ajuste de pitch 32 puede incluir un motor de accionamiento de pitch 40 (por ejemplo, cualquier motor eléctrico adecuado), una caja de engranajes de accionamiento de pitch 42 y un piñón de accionamiento de pitch 44. En dichos modos de realización, el motor de accionamiento de pitch 40 puede estar acoplado a la caja de engranajes de accionamiento de pitch 42 de modo que el motor de accionamiento de pitch 40 imparta fuerza mecánica a la caja de engranajes de accionamiento de pitch 42. De forma similar, la caja de engranajes de accionamiento de pitch 42 puede estar acoplada al piñón de accionamiento de pitch 44 para la rotación con el mismo. El piñón de accionamiento de pitch 44 puede estar, a su vez, en acoplamiento de rotación con un rodamiento (“bearing”) de pitch 46 acoplado entre el buje 20 y una correspondiente pala de rotor 22 de modo que la rotación del piñón de accionamiento de pitch 44 causa la rotación del rodamiento de pitch 46. Por tanto, en dichos modos de realización, la rotación del motor de accionamiento de pitch 40 acciona la caja de engranajes de accionamiento de pitch 42 y el piñón de accionamiento de pitch 44, haciendo rotar de este modo el rodamiento de pitch 46 y la pala de rotor 108 alrededor del eje de pitch 28. De forma similar, la turbina eólica 10 puede incluir uno o más mecanismos de accionamiento de orientación (“yaw drive mechanisms”) 66 acoplados de forma comunicativa al controlador 26, estando configurado cada mecanismo de accionamiento de orientación 66 para cambiar el ángulo de la góndola 16 con respecto al viento (por ejemplo, acoplándose a un rodamiento de orientación (“yaw bearing”) 68 de la turbina eólica 10).
[0014] Además, la turbina eólica 10 también puede incluir uno o más sensores 48, 50 para monitorizar diversas condiciones de viento cerca de la turbina eólica 10. Más específicamente, los sensores se pueden configurar para medir una o más de las siguientes condiciones del viento: velocidad del viento, ráfagas de viento, variaciones de la velocidad del viento con la altura, turbulencia del viento, densidad del aire y/o temperatura. Además, los sensores pueden incluir sensores de pala 48 para monitorizar las palas de rotor 22 (por ejemplo, el ángulo de pitch de las palas de rotor 22) y/o sensores de viento 50 para monitorizar la velocidad del viento. Por supuesto, la turbina eólica 10 puede incluir además otros diversos sensores adecuados para medir cualquier otra carga y/o condiciones de operación adecuadas de la turbina eólica 10.
[0015] En referencia ahora a la FIG. 3, se ilustra un diagrama de bloques de un modo de realización de componentes adecuados que se pueden incluir dentro del controlador 26 de acuerdo con aspectos de la presente materia. Como se muestra, el controlador 26 puede incluir uno o más procesadores 58 y dispositivos de memoria asociados 60 configurados para realizar una variedad de funciones implementadas por ordenador (por ejemplo, realizar los procedimientos, etapas, cálculos y similares y almacenar datos pertinentes como se divulga en el presente documento). Adicionalmente, el controlador 26 puede incluir también un módulo de comunicaciones 62 para facilitar las comunicaciones entre el controlador 26 y los diversos componentes de la turbina eólica 10. Además, el módulo de comunicaciones 62 puede incluir una interfaz de sensor 64 (por ejemplo, uno o más convertidores de analógico a digital) para permitir que las señales transmitidas desde los sensores 48, 50 (tales como las condiciones del viento) se conviertan en señales que los procesadores 58 puedan entender y procesar. Se debe apreciar que los sensores 48, 50 se pueden acoplar de forma comunicativa al módulo de comunicaciones 62 usando cualquier medio adecuado. Por ejemplo, como se muestra, los sensores 48, 50 están acoplados a la interfaz de sensor 64 por medio de una conexión por cable. Sin embargo, en otros modos de realización, los sensores 48, 50 se pueden acoplar a la interfaz de sensor 64 por medio de una conexión inalámbrica, por ejemplo usando cualquier protocolo de comunicaciones inalámbricas adecuado conocido en la técnica.
[0016] Como se usa en el presente documento, el término "procesador" no solo se refiere a circuitos integrados que en la técnica se mencionan como incluidos en un ordenador, sino que también se refiere a un controlador, un microcontrolador, un microordenador, un controlador de lógica programable (“programmable logic controller” o PLC), un circuito integrado específico de la aplicación y otros circuitos programables. Adicionalmente, el/los dispositivo(s) de memoria 60 puede(n) comprender, en general, uno o más elementos de memoria, que incluye(n), pero sin limitarse a, un medio legible por ordenador (por ejemplo, una memoria de acceso aleatorio (“random access memory” o RAM)), un medio no volátil legible por ordenador (por ejemplo, una memoria flash), un disquete, una memoria de solo lectura en disco compacto (“compact disc-read only memory” o CD-R0M), un disco magneto-óptico (“magneto-optical disk” o M0D), un disco versátil digital (“digital versatile disk” o DVD) y/u otros elementos de memoria adecuados. Dicho(s) dispositivo(s) de memoria 60 puede(n) estar configurado(s), en general, para almacenar instrucciones legibles por ordenador adecuadas que, cuando son implementadas por el/los procesador(es) 58, configuran el controlador 26 para que realice diversas funciones que incluyen, pero sin limitarse a, determinar uno o más parámetros de turbina eólica actuales de la turbina eólica 10 en base a la pluralidad de datos de operación, determinar un parámetro máximo de turbina eólica, transmitir señales de control adecuadas para implementar acciones de control para reducir las cargas que actúan sobre la turbina eólica, y otras diversas funciones adecuadas implementadas por ordenador.
[0017] Un intervalo de operación típico de la turbina eólica 10 se produce a una velocidad del viento, por ejemplo, de entre aproximadamente 3 metros/segundo (m/s) y aproximadamente 25 m/s. Actualmente, la estrategia de control es apagar la turbina eólica por encima de una determinada velocidad del viento (de desconexión), por ejemplo de aproximadamente 25 m/s. La razón principal de esta estrategia es evitar cargas dañinas que se puedan producir debido a ráfagas de viento y/o turbulencias a altas velocidades del viento. Sin embargo, la desventaja de esta estrategia es la falta de captura de energía en la región por encima de la velocidad de desconexión ya que cuando una turbina eólica convencional se apaga, no se puede volver a conectar a la red a la misma velocidad del viento debido a la elevada carga de la turbina a dicha velocidad del viento. Por tanto, la reconexión se producirá cuando la velocidad del viento sea inferior a la velocidad de desconexión durante un período de tiempo adecuado, por ejemplo de aproximadamente 30 minutos o más. 0tra desventaja de esta estrategia es que un breve incremento de la velocidad del viento puede desencadenar el apagado de turbina en una turbina eólica convencional, mientras que la recuperación de la producción de potencia normal puede tardar algún tiempo. Del mismo modo, la aparición de alta turbulencia a velocidades del viento nominales también incrementará la probabilidad de que se desencadene una parada de la turbina. Además de la falta de captura de energía, las paradas de turbina causan problemas potenciales en la estabilidad de la red debido al cambio abrupto en la potencia generada.
[0018] De este modo, un aspecto de la presente invención es reducir la potencia de salida en un determinado porcentaje en base a la frecuencia con la que se detectan condiciones de viento adversas (por ejemplo, alta velocidad del viento, ráfagas de viento extremas o turbulencia del viento) dentro de un determinado período de tiempo. Por ejemplo, en determinados modos de realización, la turbina eólica 10 opera a la potencia nominal y si se detectan una o más condiciones de viento adversas, el procesador 58 está configurado para reducir la potencia de salida en un porcentaje predeterminado que es inferior al 100 % de la potencia nominal. Más específicamente, como se muestra en la FIG. 4, el procesador 58 monitoriza una o más condiciones del viento, por ejemplo la velocidad del viento 70, y compara la velocidad del viento 70 con diferentes umbrales 72, 74, 76 para determinar si la potencia de salida de la turbina eólica 10 se debe reducir y en qué medida. En modos de realización particulares, los umbrales 72, 74, 76 y los períodos de tiempo pueden variar en función del tipo de condiciones de viento adversas. Como se muestra en el modo de realización ilustrado, los tipos de condiciones de viento adversas incluyen ráfagas de viento a corto plazo, condiciones de tormenta a medio plazo, condiciones de tormenta a largo plazo y/o cualquier otra condición de viento que pueda causar daño potencialmente a la turbina eólica 10.
[0019] Más específicamente y con referencia a la FIG. 4 en 72, el procesador 58 determina si la velocidad del viento 70 está por encima de un umbral de ráfaga a corto plazo. Si la velocidad del viento 70 está por encima del umbral de ráfagas, entonces el procesador 58 está configurado para limitar la potencia de salida en un determinado porcentaje. Más específicamente, en un modo de realización, el procesador 58 está configurado para hacer un seguimiento del número de ráfagas de viento detectadas dentro de un determinado período de tiempo a través de un contador 80. Por lo tanto, el procesador 58 puede incrementar el porcentaje predeterminado si se incrementa el número rastreado de condiciones de viento adversas detectadas que se producen durante un determinado período de tiempo. De forma similar, el procesador 58 puede disminuir el porcentaje predeterminado si disminuye el número rastreado de condiciones de viento adversas detectadas que se producen durante un determinado período de tiempo. Por tanto, en determinados modos de realización, cuando el procesador 58 detecta una condición de tormenta/ráfaga, el procesador 58 está configurado para disminuir la potencia. Sin embargo, si el procesador 58 no detecta una condición de ráfaga de tormenta durante un tiempo determinado, entonces el procesador 58 está configurado para incrementar de nuevo la potencia. En modos de realización adicionales, el procesador 58 puede generar una función para incrementar o disminuir la potencia. Se debe entender que se puede usar cualquier tipo de función para incrementar o disminuir la potencia, incluidas, por ejemplo, funciones tanto lineales como no lineales.
[0020] Más específicamente, después de cada detección de ráfagas de viento, el procesador 58 puede estar configurado para limitar la potencia de salida en 86 en un porcentaje predeterminado que puede variar en base al tipo y/o recuento de la condición del viento detectada, es decir, condiciones de una ráfaga de viento y/o de tormenta a medio plazo. Por ejemplo, si el procesador 58 detecta una o más ráfagas de viento, entonces el procesador 58 está configurado para limitar la potencia de salida en un porcentaje predeterminado a corto plazo xn%, donde n representa el número de ráfagas de viento detectadas durante un determinado período de tiempo, por ejemplo entre 2 y 5 segundos. Por tanto, para ráfagas de viento, el porcentaje predeterminado a corto plazo xn% puede ser menor que, por ejemplo, el porcentaje predeterminado para condiciones de tormenta a medio plazo. De forma alternativa, el porcentaje predeterminado a corto plazo puede ser igual al porcentaje predeterminado para condiciones de tormenta a medio plazo. Si la velocidad del viento 70 está por debajo del umbral de ráfagas, la turbina eólica 10 puede mantener una operación normal y el procesador 58 puede seguir monitorizando la velocidad del viento 70 para monitorizar cuánto tiempo opera la turbina eólica 10 sin que se produzca una ráfaga de viento por medio de un temporizador 84.
[0021] En 74, el procesador 58 está configurado para determinar si la velocidad del viento 70 está por encima de un umbral de tormenta a medio plazo. Además, el procesador 58 también puede determinar si un ángulo de pitch 75 está por encima de un umbral de pitch en la operación de carga. Si la velocidad del viento 70 está por encima del umbral de tormenta a medio plazo (o el ángulo de pitch está por encima de un umbral de pitch), entonces el procesador 58 está configurado para limitar la potencia de salida en un determinado porcentaje. Además, el procesador 58 está configurado para hacer un seguimiento del número de condiciones de viento adversas (por ejemplo, ráfagas de viento) detectadas dentro de un determinado período de tiempo por medio de un contador 82.
[0022] Después de cada detección, si el procesador 58 determina que las condiciones del viento reflejan condiciones de tormenta a medio plazo, entonces el procesador 58 está configurado para limitar la potencia de salida en 88 en un porcentaje predeterminado a medio plazo yn %, donde n representa un número de condiciones de viento detectadas durante un determinado período de tiempo. En determinados modos de realización, el porcentaje predeterminado yn% para la condición de tormenta a medio plazo puede ser mayor que el porcentaje predeterminado a corto plazo. De forma alternativa, el porcentaje predeterminado a medio plazo puede ser igual a los porcentajes predeterminados para las condiciones de viento a corto plazo. Además, si la velocidad del viento 70 está por debajo del umbral de tormenta a medio plazo, entonces la turbina eólica 10 está configurada para mantener la operación normal de modo que el procesador 58 sigue monitorizando la velocidad del viento 70 para hacer un seguimiento de cuánto tiempo opera la turbina eólica 10 sin que se produzca un ráfaga de viento por medio del temporizador 84. Por tanto, en determinados modos de realización, si no se detectan condiciones de viento adversas durante un determinado período de tiempo, entonces el procesador 58 está configurado para incrementar la potencia de salida que se pueda haber disminuido previamente de una manera escalonada.
[0023] En 76, el procesador 58 determina si una o más condiciones del viento (por ejemplo, la velocidad del viento 70) está por encima de un umbral de tormenta a largo plazo. Las condiciones de tormenta a largo plazo se caracterizan típicamente como condiciones de tormenta que duran una determinada cantidad de tiempo (por ejemplo, 10 minutos o más) y también pueden incluir ráfagas de viento extremas. Por tanto, en 78, si la velocidad del viento 70 está por encima del umbral de tormenta a largo plazo, el procesador 58 está configurado para apagar la turbina eólica 10 por medio de un procedimiento de frenado suave. Más específicamente, el procesador 58 está configurado para iniciar el procedimiento de frenado y continuar con él hasta la desconexión. Si la velocidad del viento cae por debajo de un umbral inferior al umbral a largo plazo, entonces el procesador 58 está configurado para incrementar la potencia hasta un nivel limitado y la velocidad hasta casi la velocidad nominal. De otro modo, el procesador 58 continúa con el procedimiento de frenado hasta que la turbina eólica 10 se apaga por completo. Si la velocidad del viento 70 está por debajo del umbral de tormenta a largo plazo, la turbina eólica 10 mantiene una operación normal y/o limita la potencia de salida de acuerdo con las estrategias de control anteriores relacionadas con condiciones de ráfagas de viento a corto plazo y/o de tormenta a medio plazo. Además, el procesador 58 está configurado para monitorizar de manera continua la velocidad del viento 70 para hacer un seguimiento de cuánto tiempo opera la turbina eólica 10 sin que se produzca una condición de tormenta a largo plazo por medio del temporizador 84.
[0024] Con referencia ahora a la FIG. 5, se ilustra un gráfico 90 que ilustra varios beneficios de la presente descripción. Como se muestra, un umbral de ráfaga está representado por la línea 98. La velocidad del viento está representada por la línea 92. Además, la potencia de salida 94 de la presente divulgación se compara con la potencia de salida 96 de las tecnologías de control anteriores. Como se muestra, la potencia de salida 94 de la presente divulgación es mayor que la potencia de salida 96 de las tecnologías anteriores, proporcionándose de este modo un valor incrementado a la turbina eólica 10.
[0025] En referencia ahora a la FIG. 6, se ilustra un diagrama de flujo de un procedimiento 100 para controlar una turbina eólica durante condiciones de viento adversas. Como se muestra en 102, el procedimiento 100 incluye monitorizar una o más condiciones de viento cerca de la turbina eólica. En 104, el procedimiento 100 incluye detectar una o más condiciones de viento adversas cerca de la turbina eólica. En 106, en respuesta a la detección de una o más condiciones de viento adversas, el procedimiento 100 también incluye reducir la potencia (“de-rating") de la turbina eólica en un valor predeterminado. El valor predeterminado se basa en un número y/o tipo de condiciones de viento adversas detectadas que se producen durante un período de tiempo predeterminado. En determinados modos de realización, la etapa de reducir la potencia de la turbina eólica puede incluir al menos uno de los siguientes: alterar un ángulo de pitch de una pala de rotor, modificar un par de torsión de generador, modificar una velocidad de generador, modificar una potencia de salida, orientar (“yawing") una góndola de la turbina eólica, frenar uno o más componentes de turbina eólica, activar un elemento modificador de flujo de aire en una pala de rotor, o cualquier otra acción de control adecuada.
[0026] Modos de realización de ejemplo de una turbina eólica, un controlador de una turbina eólica y procedimientos de control de una turbina eólica se han descrito anteriormente en detalle. Los procedimientos, la turbina eólica y el controlador no se limitan a los modos de realización específicos descritos en el presente documento sino que, en cambio, los componentes de la turbina eólica y/o el controlador y/o etapas de los procedimientos se pueden utilizar de forma independiente y separada de otros componentes y/o etapas descritos en el presente documento. Por ejemplo, el controlador y los procedimientos también se pueden usar en combinación con otros sistemas y procedimientos de potencia de turbina eólica, y no se limitan a llevarse a la práctica solo con el sistema de potencia descrito en el presente documento.
[0027] Aunque se pueden mostrar rasgos característicos específicos de diversos modos de realización de la invención en algunos dibujos y no en otros, esto se hace solo por conveniencia. De acuerdo con los principios de la invención, se puede hacer referencia a y/o reivindicar cualquier rasgo característico de un dibujo en combinación con cualquier rasgo característico de cualquier otro dibujo.
[0028] Esta descripción escrita usa ejemplos para divulgar la invención, incluyendo el modo preferente, y también para posibilitar que cualquier experto en la técnica ponga en práctica la invención, incluyendo la fabricación y el uso de cualquier dispositivo o sistema y la realización de cualquier procedimiento incorporado. El alcance patentable de la invención está definido por las reivindicaciones

Claims (8)

REIVINDICACI0NES
1. Un procedimiento (100) para controlar una turbina eólica (10), durante condiciones de viento adversas, comprendiendo el procedimiento:
monitorizar (102) la velocidad del viento cerca de la turbina eólica (10);
comparar la velocidad del viento con diferentes umbrales (72, 74, 76) para detectar (104) y determinar la presencia de una o más condiciones de viento adversas cerca de la turbina eólica (10); y,
hacer un seguimiento (80, 82) del número de condiciones de viento adversas detectadas que se producen durante un período de tiempo predeterminado; y,
en respuesta a la detección de una o más condiciones de viento adversas, reducir (106) una potencia de salida de la turbina eólica (10) en un porcentaje predeterminado, siendo el porcentaje predeterminado una función del número y tipo de las condiciones de viento adversas detectadas que se producen durante el período de tiempo predeterminado, en el que el porcentaje predeterminado es inferior al 100% de una potencia nominal, y el procedimiento incluye además incrementar el porcentaje predeterminado a medida que se incrementa el número rastreado de condiciones de viento adversas detectadas que se producen durante el período de tiempo predeterminado.
2. El procedimiento (100) de cualquier reivindicación precedente, en el que el tipo de condiciones de viento adversas comprende al menos uno de los siguientes: ráfagas de viento a corto plazo, condiciones de tormenta a medio plazo o condiciones de tormenta a largo plazo.
3. El procedimiento (100) de cualquier reivindicación precedente, en el que el umbral predeterminado y el período de tiempo predeterminado varían en función del tipo de condiciones de viento adversas.
4. El procedimiento (100) de la reivindicación 3, en el que detectar una o más condiciones de viento adversas comprende además determinar si la velocidad del viento monitorizada excede un umbral de ráfaga a corto plazo durante el período de tiempo predeterminado.
5. El procedimiento (100) de cualquier reivindicación precedente, en el que detectar una o más condiciones de viento adversas comprende además determinar si la velocidad del viento monitorizada excede un umbral de tormenta a medio plazo durante el período de tiempo predeterminado.
6. El procedimiento (100) de la reivindicación 5, que comprende además determinar si un ángulo de pala de una pala de rotor (22) de la turbina eólica (10) excede un umbral de pitch durante el período de tiempo predeterminado.
7. El procedimiento (100) de cualquier reivindicación precedente, en el que detectar una o más condiciones de viento adversas comprende además determinar si la velocidad del viento monitorizada supera un umbral de tormenta a largo plazo durante el período de tiempo predeterminado, en el que el umbral de tormenta a largo plazo es mayor que el umbral de tormenta a corto plazo.
8. Un sistema para controlar una turbina eólica (10) durante condiciones de viento adversas, comprendiendo el sistema:
uno o más sensores (48, 50) configurados para monitorizar velocidad del viento cerca de la turbina eólica (10); y,
un procesador (58) acoplado de forma comunicativa al uno o más sensores (48, 50), el procesador (58) configurado para realizar una o más operaciones, comprendiendo las operaciones:
comparar la velocidad del viento con diferentes umbrales (72, 74, 76) para detectar y determinar la presencia de una o más condiciones de viento adversas cerca de la turbina eólica (10), hacer un seguimiento (80, 82) del número de condiciones de viento adversas detectadas que se producen durante un período de tiempo predeterminado,
en respuesta a la detección de una o más condiciones de viento adversas, reducir una potencia de salida de la turbina eólica (10) en un porcentaje predeterminado, siendo el porcentaje predeterminado una función del número y tipo de las condiciones de viento adversas detectadas que se producen durante el período de tiempo predeterminado, siendo el porcentaje predeterminado inferior al 100% de una potencia nominal, e
incrementar el porcentaje predeterminado a medida que se incrementa el número rastreado de condiciones de viento adversas detectadas que se producen durante el período de tiempo predeterminado.
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