CN101680425B - 风力发电站组的设计 - Google Patents

Abstract

本发明涉及设置在大致相同风环境中的风力发电站组，包括耦合到同一电力网络的至少第一风力发电站和至少第二风力发电站，第一站在第一风速区间具有最大的功率输出，第二站设计和构造成通过在第二区间具有最大的功率输出来补充所述至少第一风力发电站，第二区间不同于第一区间且始于更低风速，以在更低风速下增大该组的总功率输出。此外，本发明涉及设计所述风力发电站组的方法。例如通过将补充站设计成有较大转子区域和较低切出风速；或通过使用没有功率调节装置的站。由此该组的发电量更一致并且不依赖于当时的风速。补充站的较小功率输出一方面通过风轮机较低的生产和运转成本、另一方面通过较高的电力价格来完全或部分地平衡。

Description

风力发电站组的设计

技术领域

本发明涉及设置在大致相同的风环境中的风力发电站组，包括至少第一和至少第二风力发电站。

背景技术

调节地区的电力供给并为地区的电力供给提供服务的电力网络通常是由其例如燃煤发电站、水力发电站、核发电站、风力电场的本地能源、其用户和相应的输电容量来描述的，该输电容量在该网络内部以及为了电力进口和出口而在该网络进进出出。通常，不同的电力网络受限于国家、地区或领土区域，但是它们往往还由地理的和纯粹的实际条件来限定。这种地理分隔的电力网络的一个实例是目前正电气连接到挪威、瑞典和德国的西部丹麦。对挪威的总输电容量设为1040MW(兆瓦)，而对瑞典的总容量设为740MW。最后，还有沿南行方向(即从西部丹麦出口)具有总容量为大约1250MW的到德国的接线。因此从西部丹麦输出的总输电容量设为大约3000MW。此外，计划在大贝尔特海峡(Great Belt)下面设600MW的接线。

随着时间的流逝，单个地区之间的接线(纯粹的实际输电电缆以及政治上和经济上的合作)变得日益改善，以便获得单个区域和电力网日益相互关联同时确保这种相互关联带来的优点和缺点的效果。因此，由于电流不易存储，所以根据相对于价格和产量都有利的因素，特别是在电力的范围内，更好的升级输电网络对可靠选择进口和出口而确保稳定的能量供给来说是必不可少的。相反地，紧密连接的网络也是问题，例如在最坏的情况下，在例如荷兰的突然局部故障可能同时引起整个欧洲大部分地区的电力供应的中断。因此单个电力网络的控制和调节是极其重要的。在大多数情况下，对电力网络而言优先的是公平处理电力生产和消费，从而避免在产量过低的情况下潜在的电力供应中断形式的运转故障，避免超额生产的情况下最终可能导致电力网完全失效的电力供应过剩。因此要将电力网中的电力生产的规模不断地增加和紧缩，直到可能与对进口和出口的消费和期望同步的程度。

在2006年，在西部丹麦安装的风轮机功率设为大约2400MW，并因此构成发电的相当大的部分。而且期待到2009年底用更新更大的风轮机代替旧风轮机，以另外增加175MW。此外，基于海洋的风电场Horns Rev 2将在2009年投入运行，这会进一步增加200MW。最后，根据对欧盟(EU)的丹麦国家能源计划，不仅仅在西部丹麦而且是在欧洲，预期会有相当猛烈的增长，这估计可能会使得在接下来大概15年内所安装的风轮机的功率输出翻倍。通常根据如下观点在很多地方期望增加风力功率输出，即风力是可持续的并且环保的能源，其无所不在并因此能够更大程度地形成每个单个地区的能量供给，而不依赖于石油、煤炭和天燃气中任何一种的进口。其中，更早些时候，风力发电是通过单个或少量的单个互相连接的风力发电站产生的，现在，最常见的是设置大型风力发电站组，甚至是可直接耦合到电力网络的确定的风电场。新的风力发电站和风力发电站组通常被设计成能产生最大可能性的年功率输出，并且近年来，技术的发展已经转向为带有更长叶片的越来越大的风力发电站、更复杂的功率控制和更大的功率输出。

然而，对风能而言其明显的缺陷在于，生产条件直接依赖于当时的风力和气候条件，并且产量随当时的风力和气候条件显著地变化。因此，必要的是风力发电是常规能源的补充，因而常规能源的功率输出的规模要在某种程度上与产生的风能的量、预期的消耗及其比如基于天气预报所作的预测同步地增加和缩减。然而，增加和缩减发电站的功率输出的规模是既复杂又资源密集的过程，该过程持续较长的时间(几个小时)并造成发电站的设备上的过度磨损。尤其在燃煤发电站和核发电站范围内存在这样的问题。

在利用风能的范围内的另一个问题在于，当达到给定的切出风速时要停止大部分风轮机，以便防止风轮机在强风中的过载。迄今为止，仅仅在考虑该风轮机的总年产量时来选择在期望保护风轮机和期望得到最大功率输出之间折衷的风速。基于此，当今可出售的绝大多数风轮机的切出风速为25m/s。然而，当风速高于25m/s时这会使电力网络产生供电方面的大问题，这是因为在这种情况下，大部分风轮机在很短的时间段(几小时)内突然切断而没有警告，由此大的输出也在很短的时间段(几小时)内突然切断而没有警告。

问题在于，很难预测风力是否将超出切出风速，所以不可能知道是否需要增加常规发电站的输出。当推广风力发电时，这类问题预计会进一步增加。

在电力网络中推广风力发电的另一个问题在于，在提升风速的情况下功率输出将大大增加，其中所有风力发电站(但是有微小的地区差别)将最大限度地进行生产，而不取决于消耗和需要、或者用于出口的选择。因此该电力网络的尺寸必须能够处理和应付这种峰值负载以避免电源故障，这需要具有大的输电容量。如上所述，从西部丹麦输出的总输电容量大约为3000MW或正好比当今安装的全部风轮机功率输出稍大，从而在丹麦如期望地扩大风力功率容量将需要120亿DKK的投资，用于更大或更新的输电线，从而实现足够的出口。这种方式的替代方案是，或者通过逐渐减小每个风力发电站的电力产量或者通过完全停止风电场中的单个风轮机，来控制每个单个风电场的功率输出，使其不会超过某个最大值，如例如在US 6,724,097(Wobben)中所述。这种策略的缺陷在于，一方面其要求对每个风力发电站组进行复杂的控制，另一方面其未得到相当多的电能。

风力功率输出扩大的重要性的另一个相关方面在于北欧的电力交换决定了北欧国家的电力价格。根据整个市场(系统价格)的供求，在工作日之前的那天，按照每个历日的24倍设定电力价格。由于输电容量的限制和电流不容易储存的事实，在单个地区确定所谓的地区价格，该地区价格取决于该单个地区中的供求，当然还取决于输电选择。因为风速的增大会引起电力供应的显著增加，所以在风轮机覆盖相当大部分的电力消耗的地区，该地区价格将受到风速的影响。例如，日德兰半岛(Jutland)的地区价格在多风的夜晚有时会低到0.01DKK/kWh。随着风力功率容量的日益扩大以及选择性地增加电力市场的自由化，这类地区在将来应该变得更加普遍。因此，仅仅安装的风力功率容量的扩大应该会加强上述趋势，获得降低风力发电站的生产能力的效果。

发明内容

本发明的目的是提供设计和控制电力网络和风力发电站组的方法，使得可以减少或者完全避免与扩大风力发电量有关的上述问题。

因此，本发明涉及设置在大致相同的风环境中的风力发电站组，包括耦合到同一电力网络的至少第一风力发电站和至少第二风力发电站，其中所述第一风力发电站在第一风速区间内具有最大的功率输出，所述第二风力发电站设计和构造成通过在第二风速区间内具有最大的功率输出来补充所述至少第一风力发电站，所述第二风速区间不同于所述第一风速区间并且从比所述第一风速区间更低的风速开始，以使得在更低的风速下增大所述风力发电站组的总功率输出。这里和整个申请中，风力发电站组将被理解为耦合到同一电力网络的两个或多个风力发电站。当设置或改进风力发电站时，通常是使得风轮机相对风环境(即每年的风力情况、温度情况和压力情况)的年功率输出最大化，其中风轮机当然设置在实用性和经济性等等的范围内。通过本发明，风力发电站如上所述改为设计和构造成与组中的其它风力发电站相适应并且作为其补充。当选择并确定风力发电站的理想功率曲线(发电量为风速的函数)时，本领域技术人员将知道如何构造该风力发电站。例如这可以通过增加转子扫掠面积(较长的叶片，较小的锥度等等)或者通过增加转子的实度(即叶片的面积相对于整个转子盘的面积有多大)，选择性地结合较低的切出风速来实现。

通过如上所述的风力发电站组，在所有风力情况下都能实现改进的风力利用和更一致的功率输出，一方面从社会经济学观点来说这是有利的，另一方因为它能够因此避免或减少电力网络和单个风力发电站或风电场上的高级控制和调节机构，所以这是有利的。因此，大大减少了增加和紧缩既低效又耗时程序的常规发电站的规模的需要。另一个优势在于避免或至少减少了由于超额生产而不得不中断风电场的风险。同样地，风力的应用可以大大地扩展，而不用追求对一方面来自单个风力发电站组另一方面来自单个电力网络的输电容量扩充进行投资的需要。补充的风力发电站减少的功率输出可通过风轮机较低的生产和运转成本以及上涨的电力价格完全或部分地平衡。本发明的有利之处还在于它能够以简单的方式实施，例如通过给组中单个或一些已有的风力发电站“升级”更大的转子、其它叶片等等。因此，新的转子可以选择地设计为容易安装在按照传统原理设计且带有较小转子的传统风力发电站上。

根据本发明的一个实施例，该组中的这个或其它风力发电站具有比第一风力发电站更低的切出风速。由此实现的有利方面在于，可以相应地减少在最高风速下风力发电站出现的最大负载。然后这可被选择性地用来有利于进一步增加较低风速下的发电量。同样地，较低的切出风速还会使得风力发电站的使用寿命大大增加。虽然，通过将风力发电站特别设计为低切出风速，将会大大减少单个风力发电站的年输出量，但是由于较低风速下获得的电力比较高风速下损失的电力通常具有高得多的售价，所以年输出量的价值将有极高的可能性保持不变乃至增加。增加如上所述的技术优势。

根据本发明的一个实施例，第二风力发电站比该组中第一风力发电站具有更大的转子扫掠面积和/或更高的实度。因此，可以以简单的方式通过已有生产设备实现在较低风速下的增加的功率输出。

根据另一个实施例，第二风力发电站的特征在于不包括功率调节装置。根据传统思维这是不堪设想的，因为在那种情况下，风轮机完全不能承受高风速下的负载。然而，根据本发明，考虑到在较低风速的情况下整个组总的增加的功率输出，作为该组一部分的这种风轮机是有利的。代替调节功率输出的是，简单地停止另一个风力发电站。该组的这种风力发电站是有利的，因为在那种情况下，风力发电站可以以明显更少的成本制造并且更容易地制造，很少需要保养和维修。随后又可以通过利用轻型结构来例如允许进一步增加转子扫掠面积并由此增加输出功率。

本发明的一个实施例涉及如上所述的风力发电站组，其中第二风力发电站具有比第一风力发电站更低的额定风速。

本发明还涉及一种设计设置在大致相同的风环境中的风力发电站组的方法，所述风力发电站组包括耦合到同一电力网络的至少第一风力发电站和至少第二风力发电站，其中所述第一风力发电站在第一风速区间内具有最大的功率输出，将所述第二风力发电站设计和构造成通过在第二风速区间内具有最大的功率输出来补充所述至少第一风力发电站，所述第二风速区间不同于所述第一风速区间并且从比所述第一风速区间更低的风速开始，以使得在更低的风速下增大所述风力发电站组的总功率输出。其优势如上所述。

根据该方法的一个实施例，将第二风力发电站设计为在第二风速区间中具有最大功率输出，以使得所述风力发电站组的总功率输出值最大。

根据该方法的另一个实施例，通过选择叶片长度和/或实度来设计所述第二风力发电站。

根据该方法的另一个实施例，基于该组的输电容量和/或电力价格确定第二风力发电站的理想功率输出。

本发明还涉及没有功率调节装置的领跑(front-runer)型和快进(fast-runner)型风力发电站。其有利之处在于，由此能够以简单的方式获得补充其它常规型风轮机的风力发电站。代替在高风速情况下进行通常功率调节的是，仅仅停止该风力发电站，然后将该风轮机改为设计成在较低风速的情况下有相当高的功率输出。因此，不同类型的风力发电站组的总功率输出在较大的风速区间内变得很高，具有如上所述的优势。

在这些实施例中，如上所述的风力发电站没有主动失速调节、被动失速调节和/或桨距调节。

最后，本发明还涉及包括一个或多个如上所述的风力发电站的风力发电站组。

附图说明

在下文中，将参考附图描述本发明，其中：

图1显示了风力发电站的典型功率曲线，

图2图示了风力发电站组的总功率输出；

图3显示了耦合到电力网络的风力发电站组；

图4图示了根据本发明的风力发电站的组成的功率曲线；

图5显示了2006年西部丹麦的电功率的地区价格，表示为风力产生的电量的函数；以及

图6示意性地显示了风力发电站的其它类型的功率曲线。

具体实施方式

图1示意性地显示了风力发电站的典型功率曲线100。该曲线显示了产生的功率P或功率输出，该产生的功率P或功率输出为风速v的函数。风力发电站在风速为V₀的起始风力下开始产生功率，该风速V₀往往大多是2-4m/s的量级。这里的桨距调节风力发电站可以稍微改变叶片的桨距并帮助起动风力发电站。从这时起，功率输出随着风速的增加而增加，直到达到额定风速V_M，这时风力发电站产生最大效应P_max，该最大效应P_max也被称为额定功率。在区域101中，风力发电站被构造成使风力发电站的功率输出和生产量最大化并且最佳地利用风能。风能含量随风速的三次方增加，但是从纯粹的物理观点和设计观点来说，风能设备能够利用多少能量将取决于风力发电站的各部分的结构。

总的来说，风力发电站被设计成产生最大的年功率输出。因此，额定风速V_M的量级主要设定为与风力发电站所处地区的当地风力条件和平均风速匹配，额定风速V_M通常是12-16m/s的量级。另外，例如发电机尺寸的其它因素对额定风速的绝对精确量级而言也很重要。

从额定风速V_M直到转子停止的切出风速V_S(也被称为停止或截止速度)，风力发电站被构造为产生大致恒定的最大功率P_max，该最大功率是通过功率调节获得的。可以根据将在下文中简要描述的三种不同方法，借助叶片调节不同风速下的功率摄取量：

与飞行器失去提升力且开始失速类似，叶片可以转动以使得失去提升力并且转子输出减少。在被动失速调节风轮机的情况下，每个叶片以特定攻角固定安装于轮毂上。叶片构造成使得在强风情况下在后侧产生湍流。这种失速中断了叶片的提升。风力越强，湍流以及随之产生的制动效果越强，由此调节风轮机的输出。主动失速调节风轮机在调节该效果时将叶片的后边缘迎风上弯很小的角度(负桨距角)。这是通过将整个叶片绕其轴线转动(调节桨距)发生的-最常见的是通过液压系统实现的。近年来大型风力发电站的大部分转子都是桨距调节的。这里，通过使叶片的前边缘迎风上弯(正桨距角)，根据风力条件调节功率输出，这与前述将叶片的后边缘迎风上弯的主动失速调节风轮机不同。除了通过叶片进行功率调节(这是最常用的一种)之外，风力发电站还可以例如通过偏离风(out of the wind)逐渐改变转子的桨距来进行功率调节。

通常，在额定风速V_M和切出风速V_S之间这样提升风速的情况下可以实际提取的额外功率不会被利用，这是因为一方面与出现这种高风速的频率相比、另一方面与由相应较大的风力负载所带来的额外生产成本相比是无利可图的，其中该额外的生产成本为更加坚固的传动装置、塔架、发电机等等的形式。从而，在速度V_M和V_S之间的区间102中，风力发电站通常被构造成使风力发电站上的负载最小化。同样地，带有相对柔性叶片的风力发电站的尺寸通常设计成使得叶片不会变形和弯曲到可以碰到塔架这样的程度(根据变形设计尺寸)，这是在高风速下在区间102中要求精确的必要参数。在为切出风速V_S的强力狂风中，停止风力发电站，以便防止过载或者最坏情况下的毁坏。切出风速是希望节省风轮机和希望获得最大能源产量的一种折衷和权衡，其通常是关于风轮机的总年产量而单独确定的。根据这些以及历史原因，当今市场上几乎所有的风力发电站都采用V_S＝25m/s的标准切出风速。

图2示出了风力发电站组的总功率输出200，这是来自该组中单个风力发电站的功率曲线201(为了简明起见，在图中只示出了几条曲线)的总和。按照惯例，风力发电站组或风电场由多个相同的风轮机组成，每个风轮机被设计为使得年功率输出最大化，并且因此使得功率输出在风轮机所处的给定风环境中最大化。然而，在例如由单个风力发电站在特定风向下的相互的滑流中的位置、不同的转子倾斜设定等等得出的功率曲线201之间可能有很多不同。此外，某些风力发电站可以不同于其它的风力发电站进行调节，以便例如在总发电量超过某一最大值或者例如在供电网络要求风电场向电力网络供给较少电能的情况下停止。这由功率曲线203显示在图中并反应在整个风力发电站组的总功率曲线200中。

如图2的总功率曲线200清楚地示出，风力利用取决于并极大地依赖于当前的风速。正如在背景技术部分中提及的，这对风能的利用和风力发电站耦合的电力网络造成相当大量的问题。根据本发明的实施例，尽管每个单个风轮机在相同或大致相同的风环境中工作，但是通过将风力发电站组设计成使其包括设计为和优化为在风速范围中的不同间隔或区间处提供最大功率输出的风力发电站，可以解决或至少补救上述问题。有利的是(I popular terms)，单独来看(从功率输出的观点来看)，某些风轮机是这样设计和构造为非优化的，以便由此提供从整个组来看更加均匀的输出。令人惊讶的方面还在于有利的其它原因，一方面是经济原因，另一方面是单个风轮机的技术原因。这将在下面进行详细阐述。该构思显示在图3中，图3示出了耦合到同一电力网络301的风力发电站组或风电场组300的一部分。正如上面所述和整个说明书中所述，风力发电站组在此理解为耦合到同一电力网络的两个或更多个风力发电站。风轮机302(其准确数量对于本发明的原理而言不重要)是传统的风轮机，该风轮机设计和构造成使其在所处的给定风环境中年功率输出最大化，并且具有如先前的图2和图4所示的同一共同类型的功率曲线201，402。根据本发明，这些风力发电站由一个或多个风力发电站303进行补充，补充的风力发电站与其余的发电站不同，并未设计成在其所处的风环境中使得年功率输出最大化。相反，它们被设计和构造成通过在该风速范围的其它较低间隔或区间410处具有最大功率输出来补充其余的风力发电站。因此，处于相同风环境中的整个风力发电站组的总功率输出在更大的风速区间内最大化，并且与所有风轮机都是相同类型的情形相比，总功率曲线406在风速更低的情况下达到最大功率输出。

这显示在图4中，图4示出了用于常规风力发电站302的功率曲线402，具有额定风速(V_M)^A和一直到上述的切出风速(V_S)^A的功率调节。此外，虚线显示了用于两个相同传统类型的这种风能发电站的总功率曲线405以及用于两个不同类型并且根据本发明所述的不同原理设计的风力发电站302，303的总功率曲线406。后者的总功率曲线406是常规功率曲线402和功率曲线403的总和，功率曲线403在比该组中其它风轮机更低的风速(V_M)^B下提供最大功率输出，如箭头411所示。如上所述，这个其它类型的风力发电站303被设计和构造为在低风速情况下产生最大的功率输出，并因此在风速范围的不同于组406中第一风力发电站302的另一个间隔或区间410中产生最高的最大功率(Pmax)或额定功率。因此，组406的总功率输出在风速范围中的更低风速下也相应地增大。由此通过这种不同类和不同组成的风力发电站组获得的总功率输出的变化以同样方式由箭头412和图中的阴影区域进行图示。

为了简明起见，在图中只画出一组两个风力发电站的功率曲线，但是所述的相同原理可应用于更大的组，该更大的组包括每一类型的多个涡轮或者包括多于正好两个的多个不同类型的涡轮。因此，所绘制的用于补充该组中的风力发电站的功率曲线403是用来显示本发明的原理，从而，其不是为提供理想功率的唯一选择，其中所述理想功率具有在风速范围中的低风速下特别增加的总功率输出。在接下来的附图中图示了其它可能的功率曲线。

在图4所示的实施例中，第二种类型的风力发电站303具有比常规的额定风速(V_M)^A和切出风速(V_S)^A低的额定风速(V_M)^B和切出风速(V_S)^B。切出风速的减小是至关重要的，因为正是切出风速的减小使得能够在低风速下增大功率输出。风力发电站可设计为这种功率曲线403，通过定制转子及其尺寸确保在低风速下提高风能的利用。例如，可将叶片制造得更长，由此增加转子扫掠面积，可以通过比如增加叶片的宽度来增大实度(叶片所覆盖的转子扫掠面积部分)，或者可以改变叶片轮廓的设计。然而，这种设计参数的改变也会造成风力发电站上的负载大量增大，由此可见，为了使风轮机不会在高风速下毁坏，要同时减小切出风速(V_S)^B。

除了低风速下增加的产量，如上述设计的风力发电站还能够如在图中所示地那样在更低的风速(V₀)^B下起动和开始产生能量。

如上所述构成风力发电站的这种方式的有利之处在于在风速的较宽的范围提高风能的利用。一方面在社会经济学观点上这是有利的，因为能够利用更多的时间使用风能，但是也与结合电力网络的结构、控制和调节同样地，其中不然极度不均匀的风能利用会导致如背景技术部分中所述的许多问题。然而，如图4中清楚地示出，与只使用相同类型的风轮机并且所有风轮机都具有相同的切出风速的情形相比，风力发电站组的总输出功率在最高风速的情况下要小一些。但是，从全局观点来看，这不是问题，因为在通常那些高风速下仍旧会产生比需求更多的电流。相反地，这可能是有利的，因为可以避免缩减风电场的功率输出及其控制的需要，这种需要和价格上涨因素一样复杂。

当考虑电力价格时，补充或构成风力发电站组的所述方式还具有的显著优势就变得明显了。同样如背景技术部分所述，电力价格和生产商能够销售其电能的价格是根据供需和电力网络的输电容量有多大而不断地进行调节。因此，还可以看出电力的地区价格直接依赖于风力发电量，如图5所示的2006年西部丹麦的情况。对于尺寸和结构设计为用于最大年功率输出的已有风力发电站，这必然意味着市场电力价格在低风速时较高，并且随着风速的增加而降低。通过构成根据本发明的风力发电站组，从而在总年产量上实现较大的减少，但是由于在低风速时获得的电流具有比高风速时损失的电流好得多的售价，所以年产量的价值是增加的。这由下面的例子进行说明。

在例如很大程度上对应于远离Jutlandic西海岸的Horns Rev的9m/s平均风速的情况下，对于具有对应于当今市场上最大风轮机的126m转子直径的5MW风轮机，在4到25m/s的风速区间内期望的年产量是大约21.3GWh(千兆瓦小时)。而如果改为选择16m/s的切出速度，年产量是16.5GWh，对应于22.5％的能量输出损失。

具有对应于当今市场上最大风轮机的126m转子直径的5MW风轮机的起点，在不同风速的情况下和具有不同平均风速的区域中对期望的年能量输出进行估算。在例如很大程度上对应于远离Jutlandic西海岸的Horns Rev的9m/s平均风速的情况下，在4到25m/s的风速区间内期望的年产量是大约21.3GWh。如果改为选择16m/s的切出速度，年产量变成16.5GWh，对应于22.5％的能量输出损失。然而，假设平均地区价格在风速低于16m/s的情况下是0.5DKK/kWh，在风速高于16m/s的情况下为0.10DKK，22.5％的发电损失仅对应于6％的收入损失。如果改为考虑对应于丹麦许多地方的平均风速为8m/s的地方，源自风轮机的收入损失仅为4％。可能该例子所选择的价格过于极端，但是在电流价格差异较小的情况下这种趋势和结论仍旧是有效的。

因为在风速高达16m/s时为达到“收支平衡”产量仅仅要增加4％，所以可以利用风轮机能够在16m/s而不是25m/s时已经停止的事实来优化转子，以在风速高达16m/s时增加产量。如上所述，这可以通过增加4％的扫掠面积以简单的方式实现，扫掠面积增加4％要求叶片的长度增加2％，对应于例如从61.5m增加到62.7m。然而，如果整个转子和风轮机从开始就被优化为专门在从4m/s到例如16m/s的风速区间内运转，那么由于在从16到25m/s的风速区间内风轮机上的负载通常非常大，所以电压甚至更大。

下面的表包括了在高达切出风速的风速下为达到收支平衡所要求的产量增加(以％表示)，假设初始的切出风速为25m/s，在风速低于所选择的切出风速时平均地区价格为0.50DKK/kWh，在风速高于所选择的切出风速时平均地区价格为0.10DKK/kWh。

在图6中绘制出了覆盖本发明其它实施例的其它类型的功率曲线，以及用于比较的常规功率曲线201。在这里，功率曲线601示出了在低风速下提供较高功率输出，但在与第一常规发电站相同或者甚至更低的最大功率Pmax处进行功率调节并且具有更低的额定风速的风力发电站。因此从更低的风速开始进行功率调节。功率曲线602示出了在与第一常规发电站相同的风速(未改变的额定风速)下开始调节功率的风力发电站，但是该风力发电站设计为一直到切出风速都获得更高的功率输出。最后，通过未进行功率调节的风力发电站同样可以在低风速下获得同样增加的功率输出。这种功率曲线如图中的603所示。那么，风力发电站可以设置有例如更大的转子并且一直到其就象这样没有进行前述功率调节而停止都产生最大功率。因此获得的有利方面是，可以省略功率调节装置和机构，从而使风力发电站大大地简化并且制造成本低廉。这还会使得风轮机重量减轻，从而作用在风轮机上的力也明显地减少。随后，这还会使得风轮机在风速比其它情况略高时停止。

可以理解的是，在本说明书和附图中教导的发明可以进行变形和改变，同时继续包含在以下权利要求的保护范围内。

Claims (12)

1.一种设置在大致相同的风环境中的风力发电站组，包括耦合到同一电力网络的至少第一风力发电站和至少第二风力发电站，其中所述第一风力发电站在第一风速区间内具有最大的功率输出，其特征在于，所述第二风力发电站设计和构造成通过在第二风速区间内具有最大的功率输出来补充所述至少第一风力发电站，以使得在更低的风速下增大所述风力发电站组的总功率输出，其中所述第二风速区间不同于所述第一风速区间并且开始于比所述第一风速区间更低的风速。

2.根据权利要1的风力发电站组，其特征在于，所述第二风力发电站具有比所述第一风力发电站更低的切出风速。

3.根据权利要求1的风力发电站组，其特征在于，所述第二风力发电站具有比所述第一风力发电站更大的转子扫掠面积。

4.根据权利要求1的风力发电站组，其特征在于，所述第二风力发电站具有比所述第一风力发电站更大的实度。

5.根据权利要求1的风力发电站组，其特征在于，所述第二风力发电站不包括功率调节装置。

6.根据权利要求1的风力发电站组，其特征在于，所述第二风力发电站具有比所述第一风力发电站更低的额定风速。

7.一种设计设置在大致相同的风环境中的风力发电站组的方法，所述风力发电站组包括耦合到同一电力网络的至少第一风力发电站和至少第二风力发电站，其中所述第一风力发电站在第一风速区间内具有最大的功率输出，其特征在于，将所述第二风力发电站设计和构造成通过在第二风速区间内具有最大的功率输出来补充所述至少第一风力发电站，以使得在更低的风速下增大所述风力发电站组的总功率输出，其中所述第二风速区间不同于所述第一风速区间并且开始于比所述第一风速区间更低的风速。

8.根据权利要求7的方法，其特征在于，将所述第二风力发电站设计成在第二风速区间内具有最大的功率输出，以使得所述风力发电站组的总功率输出的价值最大。

9.根据权利要求7的方法，其特征在于，通过选择叶片长度来设计所述第二风力发电站。

10.根据权利要求7的方法，其特征在于，通过选择实度来设计所述第二风力发电站。

11.根据权利要求7的方法，其特征在于，所述方法进一步包括利用所述风力发电站组的输电容量来确定所述第二风力发电站的理想功率输出。

12.根据权利要求7的方法，其特征在于，所述方法进一步包括利用电力价格来确定所述第二风力发电站的理想功率输出。

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