CN104620458A - 确定发电站控制器中的各个设定点的方法和发电站控制器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种方法和一种被布置为执行所述方法的发电站控制器。所述方法是关于到作为风力发电站的功率产生单元的风力发电站的风力涡轮机和任选的补偿设备的功率产生的智能分派的。本发明涉及所请求的产生的功率少于发电站的总容量的情况，并且本发明涉及利用该状况来以灵活的方式将设定点分派给所述风力涡轮机和所述补偿设备。该灵活性可以增加所述风力涡轮机的寿命、帮助排程维护并且扩大所述风力发电站的电气操作范围。对关于有功功率和无功功率的设定点的确定是对针对所述风力发电站的能量产生单元中的每个的设定点两者的组合的确定。

Description

确定发电站控制器中的各个设定点的方法和发电站控制器
技术领域
本发明的实施例大体涉及确定发电站控制器中的各个设定点的方法风力发电站控制器以及包括程序代码指令的计算机可读存储介质，其中，所述发电站控制器被布置为控制包括能够生成电输出的多个风力涡轮发电机和任选的补偿设备的风力发电站，所述程序代码指令当由风力发电站中的发电站控制器运行时令发电站控制器执行本发明的方法。
背景技术
近年来，对减少通过燃烧化石燃料生成的温室气体的排放已经存在增加的关注。用于减少温室气体排放的一个解决方案是开发可再生能源。特别地，从风力导出的能源已经被证明是环保且可靠的能源，这能够减少对化石燃料的依赖。
风中的能量能够通过风力涡轮机来采集，风力涡轮机是将风的动能转换成机械能，并且将机械能随后转换成电能的旋转机器。多个风力涡轮发电机可以一起被布置在风力场、风力农场或风力发电站中以生成足够的能量来支持电网。风力发电站可以被定位在陆上或海上，并且其通常覆盖大的地理区域。每个风力涡轮发电机通常包括或被连接到风力涡轮控制器，并且风力发电站通常包括能用于耦合到各个风力涡轮发电机的风力涡轮控制器的中央控制器，中央控制器通常被称为发电站控制器、中央控制器或主控制器。发电站控制器被布置为接收例如来自风力涡轮控制器的关于来自风力涡轮发电机的功率输出和/或测量值的信息，并且发电站控制器被布置为将信息传送到风力涡轮发电机，例如以便获得来自风力涡轮发电机的请求的输出。
这些因素通常使得有必要提供用于监测和控制风力发电设施的各种网络互连和通信技术。
在具有多个风力涡轮发电机的风力发电站中，关注已经从分离的风力涡轮发电机连接点移开到中央风力发电站连接点，中央风力发电站连接点通常被称为“共同耦合点”，并且对各个风力涡轮机的控制通过由风力发电站控制器或主控制器执行的总体控制来补充，风力发电站控制器或主控制器被布置为通过传送关于例如要在共同耦合点处被提供的有功功率和无功功率的设定点来控制风力发电站的部件。在非常大的风力发电站中，可以存在超过一个共同耦合点，并且可以存在超过一个发电站控制器。在执行对具有若干风力涡轮发电机的风力发电站的中央控制时的一个限制因素是收集和调整来自各个风力涡轮发电机的信息、将该信息传送到中央控制器或发电站控制器并将控制数据诸如来自发电站控制器的新的有功功率或无功功率设定点的控制数据分布到风力涡轮机控制器花费的时间。
术语“风力发电站的部件”旨在表示风力发电站的能量产生或能量生成部件，即能够生成电输出的风力涡轮发电机和任选的补偿设备。
发电站控制器的重要任务是，提供关于要由风力涡轮发电机中的每个和补偿设备生成的有功功率和无功功率的最佳设定点，在补偿设备被包括在风力发电站中的情况下。
发明内容
本发明的实施例大体涉及对要发送到风力发电站的风力涡轮发电机和任选的补偿设备的发电站控制器的设定点的提供。
本发明的一个实施例提供了一种确定发电站控制器中的各个设定点的方法，所述发电站控制器被布置为控制包括能够生成电输出的一个或多个风力涡轮发电机和任选的补偿设备，所述各个设定点与要从所述一个或多个风力涡轮机中的每个和所述任选的补偿设备请求以用于到外部电网的递送的有功功率和/或无功功率有关，所述方法包括以下步骤：(a)接收对要递送到所述外部电网的有功功率(P)和/或无功功率(Q)的请求；(b)确定来自所述至少一个风力涡轮发电机和来自所述任选的补偿设备的可用的有功功率和可用的无功功率；(c)将所请求的有功功率与所述确定的可用的有功功率进行比较和/或将所请求的无功功率与所述确定的可用的无功功率进行比较；以及(d)在步骤(c)中的比较示出所请求的有功功率少于所述确定的可用的有功功率和/或所请求的无功功率少于所述确定的可用的无功功率的情况下，确定针对所述至少一个风力涡轮发电机和所述补偿设备的各个设定点，其中，对所述各个设定点的所述确定是通过使用关于所述风力发电站中的内部电网的信息对针对来自所述至少一个风力涡轮发电机和所述补偿设备的所述有功功率和所述无功功率的优化的各个设定点的组合的计算。
本发明的另一实施例提供了一种发电站控制器，所述发电站控制器被布置为控制包括至少一个风力涡轮发电机和任选的补偿设备的风力发电站，所述风力涡轮发电机和所述任选的补偿设备能够生成电输出，所述风力发电站控制器被布置为通过传送与要从所述风力涡轮机和所述任选的补偿设备请求以用于到外部电网的递送的有功功率和/或无功功率有关的各个设定点来控制所述风力发电站，所述风力发电站控制器包括：
-接收器，其用于接收对要由所述风力发电站生成的有功功率和/或无功功率的请求；
-用于确定来自所述至少一个风力涡轮发电机和来自所述任选的补偿设备的可用的有功功率和可用的无功功率的单元；
-比较器，其用于将所请求的有功功率与所述确定的可用的有功功率进行比较和/或将所请求的无功功率与所述确定的可用的无功功率进行比较；以及
-优化器，其用于在所述比较器检测到所请求的有功功率少于所述确定的可用的有功功率和/或所请求的无功功率少于所述确定的可用的无功功率的情况下，确定针对所述至少一个风力涡轮发电机和所述补偿设备的优化的各个设定点，其中，对所述各个设定点的所述确定是通过使用关于所述风力发电站中的内部电网的信息对针对来自所述至少一个风力涡轮发电机和所述补偿设备的所述有功功率和所述无功功率的优化的各个设定点的组合的计算。
本发明的又一实施例提供了一种计算机程序产品，包括：至少一个计算机可读介质；以及在所述至少一个计算机可读介质上存储的计算机可读信号，其定义由于由计算机运行而控制所述计算机来执行确定发电站控制器中的各个设定点的方法的指令，所述发电站控制器被布置为控制包括能够生成电输出的一个或多个风力涡轮发电机和任选的补偿设备的风力发电站，所述各个设定点与要从所述一个或多个风力涡轮机中的每个和所述任选的补偿设备请求以用于到外部电网的递送的有功功率和/或无功功率有关，所述方法包括以下步骤：(a)接收对要递送到所述外部电网的有功功率(P)和/或无功功率(Q)的请求；(b)确定来自所述至少一个风力涡轮发电机和来自所述任选的补偿设备的可用的有功功率和可用的无功功率；(c)将所请求的有功功率与所述确定的可用的有功功率进行比较和/或将所请求的无功功率与所述确定的可用的无功功率进行比较；和(d)在步骤(c)中的所述比较示出所请求的有功功率少于所述确定的可用的有功功率更低和/或所请求的无功功率少于所述确定的可用的无功功率的情况下，确定针对所述至少一个风力涡轮发电机和所述补偿设备的各个设定点，其中，对所述各个设定点的所述确定是通过使用关于所述风力发电站中的内部电网的信息对针对来自所述至少一个风力涡轮发电机和所述补偿设备的所述有功功率和所述无功功率的优化的各个设定点的组合的计算。
附图说明
通过举例的方式并且参考附图来解释本发明的实施例，应当指出，附图仅图示了本发明的实施例的范例并且因此不应被认为是对其范围的限制，因为本发明可以准许其他等效的实施例。
图1图示了风力发电站的简化图；
图2-4图示了根据本发明的风力发电站控制器的示意图；并且
图5图示了根据本发明的方法的流程图。
具体实施方式
在下文中，对本发明的实施例进行参考。然而，应当理解，本发明不限于具体描述的实施例。相反，无论涉及不同实施例与否，以下特征和元件的任何组合被预见为实施和实践本发明。
另外，在各种实施例中，本发明提供了超过现有技术的许多优点。然而，尽管本发明的实施例可以实现超过其他可能的解决方案和/或超过现有技术的优点，但是特定优点是否通过给定实施例来实现不是对本发明的限制。因此，除(一个或多个)权利要求中明确记载的情况外，以下方面、特征、实施例和优点仅是说明性的并且不得被认为是权利要求书的元件或限制。类似地，除(一个或多个)权利要求中明确记载的情况外，对“本发明”的引用不得被解释为本文公开的任何发明主题的概括并且不得被认为是权利要求书的元件或限制。
本发明的一个实施例提供了一种确定发电站控制器中的各个设定点的方法，所述发电站控制器被布置为控制包括能够生成电输出的一个或多个风力涡轮发电机和任选的补偿设备的风力发电站，所述各个设定点与要从一个或多个风力涡轮机中的每个和任选的补偿设备请求以用于到外部电网的递送的有功功率和/或无功功率有关，所述方法包括以下步骤：
(a)接收对要递送到外部电网的有功功率(P)和/或无功功率(Q)的请求；
(b)确定来自至少一个风力涡轮发电机和来自任选的补偿设备的可用的有功功率和可用的无功功率；
(c)将所请求的有功功率与所述确定的可用的有功功率进行比较和/或将所请求的无功功率与所述确定的可用的无功功率进行比较；以及
(d)在步骤(c)中的比较示出所请求的有功功率少于所述确定的可用的有功功率和/或所请求的无功功率少于所述确定的可用的无功功率的情况下，确定针对至少一个风力涡轮发电机和补偿设备的各个设定点，其中，对所述各个设定点的确定是通过使用关于风力发电站中的内部电网的信息对针对来自至少一个风力涡轮发电机和补偿设备的有功功率和无功功率的优化的各个设定点的组合的计算。
一般而言，存在通过风力发电站来产生预定义量的电功率即有功功率P和无功功率Q的两个主要步骤。第一步是通过发电站控制器来设定两个参考功率P参考和Q参考，其中，所述两个参考功率是来自风力发电站的不同功率产生单元的总功率。第二步是将所请求的功率分配/分派给风力发电站的每个功率产生单元。这可以被看作等价于将各个设定点(P 参考 、Q 参考 )的集合指示给风力发电站的每个风力产生单元，其中，各个设定点P 参考 、Q 参考 的集合分别包括来自每个风力涡轮发电机的有功功率和无功功率的两个设定点，以及来自补偿设备的有功功率和/或无功功率的设定点。因此，在补偿设备由超过一个片或部件组成的情况下，设定点P 参考 、Q 参考 可以包括分别要从第i个风力涡轮发电机请求的有功功率和无功功率的两个设定点p参考，i和q参考，i以及分别要从第j个补偿设备请求的有功功率和/或无功功率的一个或两个设定点p参考，j、q参考，j。
术语“组合的计算”旨在表示有功设定点和无功设定点是由风力发电站控制器通过考虑影响有功功率设定点和无功功率设定点的相关因素来确定的。因此，有功功率和无功功率可以是在基本上相同步骤中被确定的。此外，对于对有功功率和无功功率的设定点的确定考虑类似的因素。有功设定点和无功设定点可以是通过风力发电站控制器的相同单元来确定的。通过对风力发电站的各个功率产生部件的有功功率和无功功率的各个设定点的组合的计算，可以将风力发电站的P-Q表作为整体来改变，因为可以扩大风力发电站的电气操作范围。
在步骤(d)中对所述各个设定点的计算还是基于关于风力发电站中的内部电网的信息的。这样的关于内部电网的信息可以例如包括关于包括电阻抗的电网拓扑的信息，使得可以考虑风力涡轮发电机或补偿设备与共同耦合点之间的损耗。
应当指出，仅为了便于理解而对所述方法的步骤给定附图标记(a)到(d)，并且可以以任何适当的顺序来执行所述方法步骤。例如，步骤(a)能够与步骤(b)同时或在步骤(b)之后被执行。
所述方法可以跟随有将与有功功率和无功功率有关的各个设定点传送到风力涡轮发电机和任选的补偿设备的步骤。
应当指出，不需要从发电站控制器的外部接收对有功功率和/或无功功率的请求，因为发电站控制器可以被布置为基于共同耦合点中的测量结果和外部电网的任何电网代码来确定要递送的功率。然而，也可以从风力发电站的外部，例如从风力发电站拥有者或公用电网运营商来接收对有功功率和/或无功功率的请求。
在步骤(d)中对所述优化的设定点的所述计算可以还是基于一个或多个风力涡轮发电机中的每个是活跃还是不活跃的信息的。
术语“补偿设备”旨在表示任何适当的有功功率补偿设备和/或无功功率补偿设备。无功功率补偿设备可以包括来自以下的候选项，但不限于所提到的候选项：开关电容器组、开关电感器组、静态冷凝器、同步冷凝器和STATCOM。无功功率补偿被用于控制功率因子、无功功率流动的电平或者被用于控制共同耦合点的电压电平。有功功率补偿设备可以包括来自以下的候选项，但不限于所提到的候选项：能量存储设备，例如形式为电池、飞轮、超级电容器、冷凝器、混合水电站、光伏电池以及燃料电池。有功功率补偿被用于控制功率因子、有功功率的电平、频率或共同耦合点的控制电压电平。因此，有功功率补偿可以被用于电网代码依从，从而改进功率的质量、使生产平准化、使得能够过度生产、使得能够使生产平准化、获得功率储备。发电领域的技术人员涉及并且熟悉这些措施中的全部。所述补偿设备可以因此被看作具有不同的部分，其中，一个部分可以是一种有功补偿设备或无功补偿设备，并且其他部分可以是相同或另一种有功补偿设备和无功补偿设备的其他单元。仅作为范例，所述补偿设备能够包括形式为电池、光伏电池以及STATCOM的能量存储设备。在该范例中，所述补偿可以被看作具有三个部分，即电池、光伏电池和STATCOM。然而，这些补偿部件中的一个可以被用于控制另一个，在这种情况下，发电站控制器可以将补偿设备的三个部分看作一个。
术语“任选的补偿设备”旨在表示风力发电站可以包括补偿设备，但是风力发电站包括这样的补偿设备不是必须的。在其中没有补偿设备被包括在风力发电站的情况下，风力发电站控制器将相应动作，并且关于要从这样的补偿设备贡献的有功功率或无功功率的设定点将被生成或者被传送。
术语“与有功功率和/或无功功率有关的设定点”旨在表示关于要从多个风力涡轮机中的每个风力涡轮发电机和任选的补偿设备请求的有功功率和/或无功功率的参考，并且术语“各个设定点”旨在表示风力发电站控制器被布置用于限定要发送到风力发电站的多个风力涡轮发电机和补偿设备的设定点，其中，这些设定点不一定是相同的。因此，风力发电站控制器被布置为根据校正因子来将设定点分配给各个风力涡轮发电机和任选的补偿设备，并且被发送到不同风力涡轮发电机的设定点通常将彼此不同。然而，应当指出，在一些实例中，可能发生的是，所述设定点是相同的；然而，所述设定点基于如由校正因子所指示的各个考虑而被分配给各个风力涡轮发电机。与有功功率和/或无功功率有关的设定点可以是指示要从风力涡轮发电机或补偿设备提供的有功功率和/或无功功率的设定点；然而，与有功功率和/或无功功率有关的设定点也可以指示要生成的功率因子或与要从多个风力涡轮发电机和任选的补偿设备生成的电压信号相组合的电流信号。
在步骤(d)中对所述各个设定点的确定是通过使用最佳负载流量技术来执行的。备选地或额外地，在步骤(d)中对所述各个设定点的确定是通过对成本函数的优化来执行的。这两种情况涉及可以被布置为考虑各种因素的有利的优化技术。
来自至少一个风力涡轮发电机中的每个和任选的补偿设备的所确定的可用的有功功率是来自至少一个风力涡轮发电机中的每个和任选的补偿设备的实际可用的有功功率的和，并且来自至少一个风力涡轮发电机中的每个和任选的补偿设备的所确定的可用的无功功率是来自至少一个风力涡轮发电机中的每个和任选的补偿设备的实际可用的无功功率的和。在这种情况下，风力发电站的可用的有功功率和可用的无功功率分别是分别来自风力发电站的各个部件的实际可用的有功功率和实际可用的无功功率的和。
来自至少一个风力涡轮发电机中的每个和任选的补偿设备的所确定的可用的有功功率是来自至少一个风力涡轮发电机中的每个和任选的补偿设备的修改的可用的有功功率的和，并且来自至少一个风力涡轮发电机中的每个和任选的补偿设备的所确定的可用的无功功率是来自至少一个风力涡轮发电机中的每个和任选的补偿设备的修改的可用的无功功率的和，其中，有功功率或无功功率的修改的值分别是通过由与关于风力涡轮机中的每个和补偿设备的条件信息有关的各自的校正因子对实际可用的有功功率或无功功率进行校正来确定的。在这种情况下，风力发电站的可用的有功功率和可用的无功功率分别是分别来自风力发电站的各个部件的修改的可用的有功功率和可用的无功功率的和。
通过确定在风力涡轮发电机和任选的补偿设备的电平处的校正因子和将这样的校正因子使用在风力发电站控制器中，在对要发送到风力涡轮发电机和任选的补偿设备的各个设定点的确定中，可以考虑短期以及长期内影响风力涡轮发电机和补偿设备的性能的一系列因素。当要由多个风力涡轮发电机和任选的补偿设备生成的总电输出少于总容量时，风力发电站控制器被布置为通过使用校正因子以灵活的方式来确定设定点。该灵活性可以增加各个风力涡轮发电机的寿命，和/或该灵活性可以辅助维护排程。
校正因子是基于以下中的一个或多个而被确定的：风力条件；操作特性；部件条件；风力发电站拓扑；风力发电站的各个风力涡轮发电机的老化；任选的补偿设备的老化；以及能源价格考虑。
因此，在设定点到风力发电站的各个部件的分派中可以考虑风力涡轮发电机和任选的补偿设备的健康状态，以及其距共同耦合点的距离、风力涡轮发电机上的负载和其他因素。
风力条件可以包括以下因素中的一个或多个：风向、风速、湍流水平和风切变。风力条件可以包括以下因素中的一个或多个：风向、风速、湍流水平和风切变。这样的风力条件可以通过任何适当的方式，例如通过风速计或LIDAR、通过在风力涡轮发电机处的传感器等来确定。湍流水平在风力发电站中可能是非常不同的。将相对较低的设定点发送到经历最强烈的湍流的风力涡轮发电机增加风力涡轮发电机的寿命。湍流水平可以例如利用在各个风力涡轮发电机处的叶片负载传感器来测量。
操作特性包括以下因素中的一个或多个：各个风力涡轮发电机的最佳操作点；任选的补偿设备的最佳操作点；各个风力涡轮发电机的电气操作范围，任选的补偿设备的电气操作范围；各个风力涡轮发电机的操作历史；任选的补偿设备的操作历史；风力涡轮发电机中的每个的生产状态；以及任选的补偿设备的生产状态。这样的操作特性因此是如在这些功率产生单元处所确定的风力涡轮发电机和/或补偿设备的特性。操作特性可以从功率产生单元直接被传送到风力发电站控制器以便对风力发电站控制器处的校正因子的确定做出贡献。
部件条件可以包括以下中的一个或多个：风力涡轮发电机中的部件的传感器测量结果；各个风力涡轮发电机的年限；任选的补偿设备的年限；各个风力涡轮发电机上的服务报告；任选的补偿设备上的服务报告。因此，部件条件可以与诸如例如风力涡轮发电机的发电机的功率产生单元的具体部件的条件、风力涡轮发电机中诸如发电机的关键部件的温度有关，和/或部件条件可以与诸如年限的各个功率产生单元的总体值有关。来自风力发电站的所有功率产生元件的服务报告可以因此影响校正因子。发电站控制器当确定到各个风力涡轮发电机和补偿设备的设定点时可以考虑来自这样的服务报告的信息，在补偿设备被包括在风力发电站中的情况下，使得例如要求STATCOM和风力涡轮发电机中的一些根据这些元件中的每个的健康程度而非根据预定义共享值来提供无功功率。
风力发电站拓扑可以包括以下因素中的一个或多个：关于与风向相关的一个风力涡轮发电机对另一个的潜在遮挡的输入；以及关于从风力涡轮发电机和任选的补偿设备到风力发电站到外部电网的共同耦合点的电损耗的输入。
在其中一个风力涡轮发电机遮蔽另一个使得上风力涡轮发电机降低在一个或多个下风力涡轮发电机处的局部风速的情况下，这些风力涡轮发电机的产出可以出于两个原因而有利地被视为组合：
-上风力涡轮发电机减去来自引起来自下风力涡轮发电机的降低的潜在可用的电输出的风的能量。
-上风力涡轮发电机引起下风力涡轮机上的额外的湍流，从而导致更多压力并且因此导致更短的寿命，以及潜在更低的产出，因为下风风力涡轮发电机可以被降级以保护其免受湍流。
通过缩减上风风力涡轮发电机超过下风风力涡轮发电机可能导致风力涡轮发电机的更好的总负载。当然，这是当相互作用与风行进时风向相关的特征，使得取决于风向，不同的风力涡轮发电机可以是上风风力涡轮发电机或下风风力涡轮发电机。
风力涡轮发电机的老化包括以下因素中的一个或多个：风力涡轮发电机的一个或多个部件的实际年限；被发送到风力涡轮发电机的先前的设定点；以及风力涡轮发电机已经被关闭或暂停的次数。任选的补偿设备的老化包括以下因素中的一个或多个：补偿设备的实际年限；被发送到补偿设备的先前的设定点；以及补偿设备已经被断开或被停用的次数。
功率设定点中的变化可以对风力涡轮发电机有影响，因此从风力发电站控制器发出到各个涡轮机的设定点变化的频率和幅度能够有利地被包括在对各个设定点的确定中。此外，风力涡轮发电机和/或补偿设备中的部件的实际年限可以在由风力发电站控制器对设定点的确定中有影响。例如，如果给定的风力涡轮机的发电机或基于电池的补偿设备的电池最近已经被替换，则该具体风力涡轮机或补偿设备能够被请求更多生产以便节省对其他风力涡轮机的部件使用。
风力涡轮发电机中的部件的传感器测量结果可以包括发电机的温度的传感器测量结果。
本发明的风力发电站控制器和计算机程序产品需要如结合所述方法所描述的类似的特征和优点。
下文是对在附图中描绘的本发明的实施例的详细描述。实施例是范例并且是以使得清楚地传达本发明的细节的。然而，所提供的细节的量不旨在限制实施例的预期变型；而是相反，本发明将涵盖落在如由权利要求书所限定的本发明的精神和范围内的所有修改、等价要件和替换。
图1图示了风力发电站10的简化图。图1的示范性风力场或风力发电站10具有多个风力涡轮发电机1；然而，由于附图的简单性，在图1中仅示出了三个风力涡轮发电机。风力发电站中的风力涡轮发电机1的数量可以是任何适当的数量，例如在2与几百之间的任何数量，例如10、20、50或100个风力涡轮发电机。即使在图1中示出的三个风力涡轮发电机1被示出接近彼此，但是应当指出，风力发电站10的风力涡轮发电机1可以被分布在大区域上；这可能需要的是，风速、风切变、风湍流以及风力涡轮发电机与共同耦合点之间的电阻抗可以在风力发电站10中的风力涡轮发电机1之间显著地变化。
风力发电站1可以任选地包括被布置为提供有功功率和/或无功功率的补偿设备2。该任选的补偿设备可以因此是有功功率补偿设备、无功功率补偿设备或两者的组合。在图1中，任选的补偿设备2被示出为一个单元；然而，应当指出，任选的补偿设备2可以是超过一个单元。无功功率补偿设备可以包括来自以下的候选项，但不限于所提到的候选项：开关电容器组、开关电感器组、静态冷凝器、同步冷凝器和STATCOM。无功功率补偿被用于控制功率因子、无功功率流动的电平或者被用于控制共同耦合点的电压电平。有功功率补偿设备可以包括来自以下的候选项，但不限于所提到的候选项：能量存储设备，例如形式为电池、飞轮、超级电容器、冷凝器、混合水电站、光伏电池以及燃料电池。有功功率补偿被用于控制功率因子、有功功率的电平、频率或共同耦合点的控制电压电平。
每个风力涡轮发电机1具有转子，所述转子具有可旋转地被支撑在机舱中的转子叶片，所述机舱被安装在塔上。所述转子被布置为驱动发电机。由发电机产生的电流可以通过转换器，例如通过全标度转换器或双馈感应发电机(DFIG)的转换器被转换为适于固定电网频率的电流，。转换器使得电流能够利用所期望的相对于电网电压的任意相位来产生，由此使得能够产生变化的无功功率。转换器还允许产生的电压幅度在特定限制内变化。每个风力涡轮发电机具有局部控制器，所述局部控制器命令风力涡轮发电机利用具体相位和电压来产生电。
每个风力涡轮发电机1具有终端，风力涡轮发电机在终端处输出产生的电功率。风力场10的风力涡轮发电机1通过风力场内部电网11被电气连接到共同耦合点(PCC)17。内部电网具有树状结构，在所述内部电网中，风力涡轮发电机1或者更具体地各个风力涡轮发电机的终端形成树的叶，并且共同耦合点(PCC)17形成树的根。内部电网通常是中压电网，并且来自风力涡轮发电机1的电输出通过被定位在共同耦合点(PCC)17的下游的变压器12被变换为高压。
共同耦合点PCC 17是风力场被电气连接到公用电网(在图1中未示出)、更具体地被电气连接到通向公用电网的外部分支线的点。对于海上风力场而言，外部分支线可以是将风力场10连接到陆上的公用电网的海底线。应当指出，可以存在超过一个共同耦合点以将风力发电站连接到一个或多个外部电网。这能够例如在非常大的风力发电站的情况下。
风力场10被装备有风力发电站控制器15。风力发电站控制器15经由控制网络23与各个风力涡轮发电机1的控制器通信。控制网络23例如被实施为总线***，即CAN总线或以太网总线。在图1中，控制线23和测量线13被绘制为虚线以将其与被绘制为实线的电网线11区分开。
风力发电站控制器15具有若干输入，在图1中图示了其中的两个。输入之一是外部控制输入19，诸如公用电网运营商的外部实体能够通过外部控制输入19来提供与要由风力发电站10递送的电有关的规定或要求信息。例如，公用电网运营商能够要求风力发电站10在PCC 17处递送特定电压V或无功功率量Q。公用电网运营商的其他要求可以是关于由风力场10产生的有功功率的上限，例如在公用电网中的超频的情况下。用于外部控制输入19的信息信号不一定是要求信号；在一些实施例中，用于外部控制输入19的信息信号是定义中央控制器对在风力场10中测得的参数的响应的功能参数。例如，在一些实施例中，用于外部控制输入19的信息信号是定义测得的电压对要产生的无功功率的映射的下垂函数的斜率。此外，可以从监督控制和数据采集***(SCADA)16接收外部控制输入。
在图1中图示的风力发电站控制器15的第二输入是从测量点14获得并且在测量线13上传送的中心测量输入。第二输入的信号例如是表示在测量点14处测得的电压和/或无功功率的信号，测量点14可以是例如在PCC17处。备选地，在其处测量电压和/或无功功率的测量点14可以是在内部电网中的PCC 17的上游或PCC 17的下游。
风力发电站控制器PPC 15具有到控制网络23的参考输出。
局部风力涡轮发电机的控制器具有若干输入。输入之一是来自控制网络的参考输入。第二输入是局部测量输入。表示局部测量输入的信号可以是在相关联的风力涡轮机1的终端处测得的电压和/或无功功率。
风力发电站控制器15和局部风力涡轮发电机的控制器两者可以是反馈控制器，所述反馈控制器将两个输入进行比较并且基于两个输入之间的差异来产生控制信号。
控制网络23可以是使得风力发电站控制器15能够与各个风力涡轮发电机1的控制器之间进行双向通信的双向网络。例如，下行链路方向(即，从风力发电站控制器15到各个风力涡轮发电机1的控制器的方向)可以被用于将例如电压和/或无功功率的参考值从风力发电站控制器15发送到各个风力涡轮发电机1的控制器。上行链路方向可以由风力涡轮发电机1用于将关于其当前操作状态的信息，例如关于当前产生的有功功率量的信息返回到风力发电站控制器15。
在一些风力发电站中，由风力发电站控制器15输出的参考能够是对所有风力涡轮发电机1的共同参考值。在这些风力发电站中，请求风力场10的所有风力涡轮机1根据共同参考值来产生相同的电压或无功功率。在包括根据本发明的发电站控制器的风力发电站中，风力涡轮发电机1接收来自风力发电站控制器15的各个参考值。例如，当风力涡轮发电机1中的一些已经通知风力发电站控制器15其正以标称功率工作同时其他风力涡轮机1已经通知风力发电站控制器15其正以部分负载(即，低于标称功率)工作时，风力发电站控制器15能够通过请求其例如以产生比以标称功率工作的风力涡轮发电机更多的无功功率来利用仍然处于部分负载风力涡轮发电机1的转换器中的电流裕量。然而，所述方法不限于以标称功率或低于标称功率工作的风力涡轮发电机。所述方法也可适用于风力涡轮发电机能够产生超过其标称功率限制的情况。例如，在适当的风力条件下，风力涡轮发电机中的一些可以在不超过其标称负载的情况下自愿产生高达例如超过其标称功率10％的功率。在这种情况下，发电站控制器能够请求这些风力涡轮发电机出于增加具有更坏条件的剩余风力涡轮发电机的寿命的原因而多产生5-10％。因此，校正因子将基于校正因子而从风力涡轮发电机到风力涡轮发电机变化。
风力发电站10可以被连接到布置为监测和/或控制风力发电站的SCADA(监督控制和数据采集)***16。SCADA***可以将输入提供到风力发电站控制器15并且SCADA***可以接收来自风力涡轮发电机1的输入。
在图1中，SCADA***16和补偿单元2利用虚线被示出以便指示其是任选的。
图2图示了根据本发明的风力发电站控制器15的示意图。图3还示出了多个风力涡轮发电机1和补偿设备2。如结合图1所描述的，补偿设备2可以包括有功功率补偿设备以及无功功率补偿设备。
风力发电站控制器15包括用于接收即来自风力涡轮发电机1以及来自任选的补偿设备2的信号的接收器。
由发电站控制器15接收的信号包括关于用于从风力涡轮发电机1发送到发电站控制器15的在各个风力涡轮发电机1处的产生的可用的有功功率和可用的无功功率的信号37。在补偿设备2存在于风力发电站中的情况下，补偿设备2还被布置为将关于其可用的有功功率和可用的无功功率的信号38传送到风力发电站控制器15。
发电站控制器15还包含接收器，所述接收器用于接收对要由风力发电站的部件1、2生成的有功功率和/或无功功率的请求40以用于共同耦合点处的递送。在图2中未具体示出该接收器。
如在图2中所指示的，另外的信号41可以被输入到发电站控制器15。该另外的信号41包括将风力涡轮发电机和任选的补偿设备连接到耦合点的风力发电站中的内部电网的信息，例如关于风力发电站的各个部件与部件连接到外部电网的共同耦合点之间的阻抗的信息。另外的信号41还可以包括关于风力涡轮发电机是活跃还是不活跃的信息。另外的信号41可以由发电站控制器15用于在对要分配给风力发电站10的各个部件的设定点的确定中。
发电站控制器被布置为基于摄入信号37、38、40和41来将关于有功功率和/或无功功率的各个设定点分配或分派给风力发电站10的各个部件。应当指出，术语“分派”旨在涵盖将请求的功率分配给风力发电站的各个部件即风力涡轮发电机和任选的补偿设备的动作，例如通过根据要由部件生成的电功率输出的有功功率、无功功率、功率因子、电压、电流或其他电气特性来将设定点发送到风力涡轮发电机和任选的补偿设备以用于在共同耦合点处的递送。
发电站控制器15包括比较器单元(在图2中未示出)，所述比较器单元用于将在信号40中请求的功率与如在信号37和38中所指示的可用的功率进行比较。因此，比较器单元可以将来自风力发电站10的所请求的有功功率与来自风力发电站的多个风力涡轮机和任选的补偿设备的所指示的可用的有功功率进行比较；并且比较器单元可以额外地或备选地将在信号40中指示的所请求的无功功率与风力发电站的多个风力涡轮机和补偿设备的可用的无功功率进行比较。在比较器单元的比较指示所请求的有功功率少于风力发电站的风力涡轮机和任选的补偿设备的可用的有功功率和/或所请求的无功功率少于风力发电站的风力涡轮机和任选的补偿设备的可用的无功功率时，发电站控制器15基于来自风力涡轮发电机和任选的补偿设备以及关于在风力发电站中的内部电网的信息来计算与有功功率(在P 参考 的情况下)和/或无功功率(在Q 参考 的情况下)有关的各个设定点P 参考 、Q 参考 。从发电站控制器15发送到风力发电站10的能量产生单元的各个设定点P 参 考 、Q 参考 包含分别要从第i个风力涡轮发电机请求的有功功率和无功功率的两个设定点p参考，i和q参考，I以及分别要从补偿设备的第j个部分请求的有功功率和无功功率的一个或两个设定点p参考，j、q参考，j。
图3图示了根据本发明的另一实施例的风力发电站控制器15’的示意图。图3还示出了多个风力涡轮发电机1和补偿设备2。如结合图1和2所描述的，补偿设备2可以包括有功功率补偿设备以及无功功率补偿设备。
风力发电站控制器15’包括第一单元15a和第二单元15b，以及用于接收来自风力涡轮发电机1以及来自任选的补偿设备2的信号30-37的接收器。尽管发电站控制器15’被示出为包括两个不同的单元15a和15b，但是应当指出，这两个单元可以被组合或被集成为一个单元。
第一单元可以被看作校正单元15a，校正单元15a被布置为接收来自风力涡轮发电机1、任选的补偿设备2的信号30-37以及其他信号30-33，并且被布置为使用在信号30-37中的信息来生成关于风力涡轮发电机1和任选的补偿设备2的校正因子。由校正单元15a接收的信号可以包括：信号30，其包括关于各个风力涡轮发电机1的修理和/或服务信息；信号31，其关于对各个风力涡轮发电机1的设定点的先前的分派历史；信号32，其关于在各个风力涡轮机1中的每个的位置处的风力数据，其中，这样的风力数据可以包括例如针对各个风力涡轮发电机1的风向、风速、湍流水平、风切变等；以及能量价格，即由风力涡轮发电机1和任选的补偿设备2产生的能量能够出售的价格。信号30-32因此与专用于各个风力涡轮发电机有关的因素并且因此可以在各个风力涡轮发电机之间不同，同时信号33的能量价格信息将是相同的，不管风力部分的哪个部件将提供电输出。
应当指出，术语“分派”旨在涵盖将请求的功率分配给风力发电站的各个部件即风力涡轮发电机和任选的补偿设备的动作，例如通过根据要由部件生成的电功率输出的无功功率、有功功率、功率因子、电压、电流或其他电气特性来将设定点发送到风力涡轮发电机和任选的补偿设备以用于在共同耦合点处的递送。
由发电站控制器15’或校正单元15a接收的信号还包括指示各个风力涡轮发电机的条件或状态的信号34，例如各个风力涡轮发电机或其部件的剩余寿命、来自各个风力涡轮发电机1的传感器或状态信息、关于各个风力涡轮发电机1的最佳操作点的信息、关于各个风力涡轮发电机是活跃还是不活跃的输入以及关于各个风力涡轮发电机1相关的其他信息。此外，可以在信号35中发送风力发电站中的各个风力涡轮发电机1的相对位置。该信息在对在风力发电站中的各个风力涡轮发电机1之间的尾流效应或遮挡效应的计算中可以是相关的。另外，将关于在各个风力涡轮发电机1处产生的可用的有功功率和可用的无功功率的信号37从风力涡轮发电机1发送到发电站控制器15。
在补偿设备2存在于风力发电站中的情况下，补偿设备2还被布置为将关于其可用的有功功率和可用的无功功率的信号38传送到风力发电站控制器15’或其校正单元15a。此外，在所述补偿设备存在于风力发电站中的情况下，所述补偿设备被布置为将指示其状态或条件的信号36传送到风力发电站控制器15’或其校正单元15a。这样的状态信息36可以与补偿设备2的最佳操作点、在补偿设备是电池的情况下的充电状态、电池的能级或其他相关状态信息有关。
校正单元15a被布置为确定针对多个风力涡轮发电机中的每个和针对任选的补偿设备的校正因子，在补偿设备存在于风力发电站10中的情况下，其中，这些校正因子考虑信号30-36中的一些或全部。
校正单元15a被布置为基于校正因子和/或来自多个风力涡轮发电机1和任选的补偿设备2的所指示的可用的有功功率来将信号39传送到第二单元15b。该信号39可以是通过借助于校正因子将关于来自各个风力涡轮发电机1的可用的有功功率和可用的无功功率的信号37和关于补偿设备2的可用的有功功率和可用的无功功率的信号38校正为指示来自风力涡轮发电机和任选的补偿设备的修改的可用的有功功率和可用的无功功率的信号39来获得的信号。该修改的或指示的可用的功率信号39因此指示被修改为考虑除目前可以生成的能量的量外的诸如长期视角的其他视角、控制与剩余能量产生部件相比的各个部件的最佳方式等的来自风力发电站的能量产生部件的总的可用能量。
校正因子通常是数字因子的矢量，数字因子的矢量包含针对每个风力涡轮发电机的一个或多个校正因子和针对补偿设备的每个部分的一个或多个校正因子。针对每个风力涡轮发电机和补偿设备的每个部分的每个校正因子可以是小于1、等于1或大于1的数。从每个风力涡轮发电机1发送到风力发电站控制器15’的关于其可用的有功功率和可用的无功功率的信号37可以因此通过针对各个风力涡轮发电机1的校正因子来校正以获得关于可用的有功功率和可用的无功功率的修改的信号。应当指出，信号37可以包含针对来自各个风力涡轮发电机1的有功功率和无功功率的分离的信号，并且针对任何风力涡轮发电机1的有功功率的校正因子可以与针对风力涡轮发电机1的无功功率的校正因子不同。
修改的或指示的可用的功率信号39通常是从信号37以及信号38获得的和信号，信号37是从各个风力涡轮发电机发送的关于其通过针对每个风力涡轮发电机1的有功功率和无功功率的适当的校正因子单独地校正的可用的有功功率和可用的无功功率，信号38从补偿设备2的各个部分发送的关于其通过针对补偿设备2的每个部分的有功功率和无功功率的适当的校正因子单独地校正的可用的有功功率和可用的无功功率。
发电站控制器15’还包含接收器，所述接收器用于接收要由风力发电站的部件1、2生成的有功功率和/或无功功率的请求40以用于在共同耦合点处的递送。在图3中未具体示出该接收器。发电站控制器15’的第二单元15b可以被表示为“分派单元15b”，因为其被布置为将关于有功功率和/或无功功率的各个设定点分配给风力发电站10的各个部件。
分派单元包括比较器单元(在图3中未示出)，所述比较器单元被布置用于将在信号40中请求的功率与如在信号39中所指示的修改的可用的功率进行比较。因此，比较器单元可以将来自风力发电站10的所请求的有功功率与风力发电站的多个风力涡轮机和任选的补偿设备的所指示的可用的有功功率进行比较；并且比较器单元可以额外地或备选地将在信号40中指示的所请求的无功功率与如在信号39中所指示的风力发电站的多个风力涡轮机和补偿设备的可用的无功功率进行比较。在比较器单元的比较指示所请求的有功功率少于风力发电站的风力涡轮机和任选的补偿设备的可用的有功功率和/或所请求的无功功率少于风力发电站的风力涡轮机和任选的补偿设备的可用的无功功率时，分派单元15b基于校正因子和来自风力涡轮发电机和任选的补偿设备的所指示的可用的有功功率和可用的无功功率来计算与有功功率(在P 参考 的情况下)和/或无功功率(在Q 参考 的情况下)有关的各个设定点P 参考 、Q 参考 。从发电站控制器15’发送到风力发电站10的能量产生单元的各个设定点P 参考 、Q 参考 包含一系列各个设定点，通常包括分别要从第i个风力涡轮发电机请求的有功功率和无功功率的两个设定点p参考，i和q参考，i以及分别要从补偿设备2的第j个部分请求的有功功率和/或无功功率的一个或两个设定点p参考，j、q参考，j。
如在图3中所指示的，另外的信号41被输入到发电站控制器15’。该另外的信号41包括关于在风力发电站中将风力涡轮发电机和任选的补偿设备连接到耦合点的内部电网的信息，例如关于风力发电站的各个部件与将部件连接到外部电网的共同耦合点之间的阻抗的信息。另外的信号41还可以包括关于风力涡轮发电机是活跃还是不活跃的信息。另外的信号41可以由发电站控制器15用于在对要分配给风力发电站10的各个部件的设定点的确定中。
图4图示了根据本发明的备选风力发电站控制器15”的示意图。发电站控制器15”被示出为包括三个不同的单元15c、15d和15e。然而，应当指出，这三个单元可以被组合或被集成为一个单元。
第一单元可以被看作校正单元或校正因子确定单元15c，其被布置为接收来自风力涡轮发电机1、任选的补偿设备2的信号30-37以及其他信号30-33，并且使用在信号30-37中的信息来生成关于风力涡轮发电机1和任选的补偿设备2的校正因子。由校正因子15c接收的信号可以包括：信号30，其包括关于各个风力涡轮发电机1的修理和/或服务信息；信号31，其关于对各个风力涡轮发电机1的设定点的先前的分派历史；信号32，其关于在各个风力涡轮机1中的每个的位置处的风力数据，其中，这样的风力数据可以包括例如针对各个风力涡轮发电机1的风向、风速、湍流水平、风切变等；以及能量价格，即由风力涡轮发电机1和任选的补偿设备2产生的能量能够出售的价格。信号30-32因此与专用于各个风力涡轮发电机有关的因素并且因此可以在各个风力涡轮发电机之间不同，同时信号33的能量价格信息将是相同的，不管风力部分的哪个部件将提供电输出。
由发电站控制器15”或校正单元15c接收的信号还包括指示各个风力涡轮发电机的条件或状态的信号34，例如各个风力涡轮发电机或其部件的剩余寿命、来自各个风力涡轮发电机1的传感器或状态信息、关于各个风力涡轮发电机1的最佳操作点的信息、关于各个风力涡轮发电机是活跃还是不活跃的输入以及关于各个风力涡轮发电机1相关的其他信息。此外，可以在信号35中发送风力发电站中的各个风力涡轮发电机1的相对位置。该信息对在风力发电站中的各个风力涡轮发电机1之间的尾流效应或遮挡效应的计算中可以是相关的。
此外，在所述补偿设备存在于风力发电站中的情况下，所述补偿设备被布置为将指示其状态或条件的信号36传送到风力发电站控制器15”或其校正单元15c。这样的状态信息36可以与补偿设备2的最佳操作点、在补偿设备是电池的情况下的充电状态或其他相关状态信息有关。
校正单元15c被布置为确定针对多个风力涡轮发电机中的每个和针对任选的补偿设备的校正因子，在补偿设备存在于风力发电站10中的情况下，其中，这些校正因子考虑信号30-36中的一些或全部。将校正因子作为校正因子信号c从校正因子确定或校正单元15c发送到发电站控制器15”的第二单元15d。该第二单元15d也可以被表示为参数化单元15d。
参数化单元15d还接收从风力涡轮发电机1发送到发电站控制器15的关于在各个风力涡轮发电机1处产生的可用的有功功率和可用的无功功率的信号37。在补偿设备2存在于风力发电站的情况下，补偿设备2还被布置为将关于其可用的有功功率和可用的无功功率的信号38传送到风力发电站控制器15”或其参数化单元15d。
参数化单元15d被布置为使用来自校正因子信号c的校正因子以及关于来自风力涡轮发电机1和任选的补偿设备2的可用的有功功率和可用的无功功率的信号37和38来创建关于来自风力发电站10的能量产生单元1、2的修改的可用的功率的信号39。
如结合图3所描述的，信号39可以是通过借助于校正因子c将关于来自各个风力涡轮发电机1的可用的有功功率和可用的无功功率的信号37和关于补偿设备2的可用的有功功率和可用的无功功率的信号38校正为指示来自风力涡轮发电机和任选的补偿设备的修改的可用的有功功率和可用的无功功率的信号39进行校正来获得的信号。该修改的或指示的可用的功率信号39因此指示被修改为考虑除目前可以生成的能量的量外的诸如长期视角的其他视角、控制与剩余能量产生部件相比的各个部件的最佳方式等的来自风力发电站的能量产生部件的总的可用能量。
校正因子c通常是数字因子的矢量，数字因子的矢量包含针对每个风力涡轮发电机的一个或多个校正因子和针对补偿设备的每个部分的一个或多个校正因子。例如，校正因子可以包含针对来自每个风力涡轮发电机的有功功率的一个校正因子和针对来自每个风力涡轮机的无功功率的另一校正因子。此外，校正因子可以包含针对来自补偿设备的每个部分的有功功率的一个校正因子以及针对来自补偿设备的每个部分的无功功率的一个校正因子。在补偿设备的一部分被配置用于仅提供无功功率的情况下，对于其有功功率不需要校正因子，并且反之亦然。
从每个风力涡轮发电机1发送到风力发电站控制器15”的关于其可用的有功功率和可用的无功功率的信号37可以因此通过针对各个风力涡轮发电机1的校正因子来校正以在参数化单元15d中获得关于可用的有功功率和可用的无功功率的修改的信号。应当指出，信号37可以包含针对来自各个风力涡轮发电机1的有功功率和无功功率的分离的信号，并且针对任何风力涡轮发电机1的有功功率的校正因子可以与针对风力涡轮发电机1的无功功率的校正因子不同。
修改的或指示的可用的功率信号39通常是从信号37以及信号38获得的和信号，信号37是从各个风力涡轮发电机发送的关于其通过针对每个风力涡轮发电机1的有功功率和无功功率的适当的校正因子单独地校正的可用的有功功率和可用的无功功率，信号38是从补偿设备2的各个部分发送的关于其通过针对补偿设备2的每个部分的有功功率和无功功率的适当的校正因子单独地校正的可用的有功功率和可用的无功功率。
发电站控制器15”还包含接收器，所述接收器用于接收要由风力发电站的部件1、2生成的有功功率和/或无功功率的请求40以用于在共同耦合点处的递送。在图3中未具体示出该接收器。发电站控制器15”的第二单元15e可以被表示为“分派单元15e”，因为其被布置为将关于有功功率和/或无功功率的各个设定点分配给风力发电站10的各个部件。
分派单元15e包括比较器单元(在图3中未示出)，所述比较器单元被布置用于将在信号40中请求的功率与如在信号39中所指示的修改的可用的功率进行比较。因此，比较器单元可以将来自风力发电站10的所请求的有功功率与风力发电站的多个风力涡轮机和任选的补偿设备的所指示的可用的有功功率进行比较；并且比较器单元可以额外地或备选地将在信号40中指示的所请求的无功功率与如在信号39中所指示的风力发电站的多个风力涡轮机和补偿设备的可用的无功功率进行比较。在比较器单元的比较指示所请求的有功功率少于风力发电站的风力涡轮机和任选的补偿设备的可用的有功功率和/或所请求的无功功率少于风力发电站的风力涡轮机和任选的补偿设备的可用的无功功率的情况下，分派单元15e基于校正因子和来自风力涡轮发电机和任选的补偿设备的所指示的可用的有功功率和可用的无功功率来计算与有功功率和/或无功功率有关的各个设定点。如结合图3所描述的，分派单元15e基于校正因子和来自风力涡轮发电机和任选的补偿设备的所指示的可用的有功功率和可用的无功功率来计算与有功功率(在P 参考 的情况下)和/或无功功率(在Q 参考 的情况下)有关的各个设定点P 参考 、Q 参考 。从发电站控制器15发送到风力发电站10的能量产生单元的各个设定点P 参考 、Q 参考 包含一系列各个设定点，通常包括分别要从第i个风力涡轮发电机请求的有功功率和无功功率的两个设定点p参考，i和q参考，i以及分别要从补偿设备2的第j个部分请求的有功功率和/或无功功率的一个或两个设定点p参考，j、q参考，j。
如在图4中所指示的，另外的信号41被输入到发电站控制器15”的分派单元15e。该另外的信号41包括关于在风力发电站中将风力涡轮发电机和任选的补偿设备连接到耦合点的内部电网的信息，例如关于风力发电站的各个部件与部件连接到外部电网的共同耦合点之间的阻抗的信息。另外的信号41还可以包括关于风力涡轮发电机是活跃还是不活跃的信息。另外的信号41可以由发电站控制器15e用于在对要分配给风力发电站10的各个部件的设定点的确定中。
图5图示了根据本发明的方法100的流程图。方法100涉及确定在发电站控制器15中的各个设定点。发电站控制器15被布置为控制包括多个风力涡轮发电机1和任选的补偿设备2的风力发电站10。风力涡轮发电机1和任选的补偿设备2两者能够生成形式为例如有功功率和/或无功功率的电输出。由发电站控制器15生成的各个设定点与要从多个风力涡轮机中的每个风力涡轮发电机1和从任选的补偿设备2请求的有功功率和/或无功功率有关，在补偿设备2存在于发电站中的情况下，以用于到外部电网的递送，即到将发电站中的内部电网连接到外部电网的共同耦合点17的递送。
所述方法在步骤101中开始并且继续到步骤103，其中，发电站控制器接收要递送到外部电网的有功功率和/或无功功率的请求。然而，应当指出，不需要从发电站控制器外部接收有功功率和/或无功功率的请求，因为发电站控制器可以被布置为基于共同耦合点中的测量结果和针对外部电网的任何电网代码来确定要递送的功率。
在后续步骤、步骤104中，发电站控制器接收指示来自所述风力涡轮发电机中的每个的可用的有功功率和可用的无功功率的信号以及指示来自任选的补偿设备的可用的有功功率和可用的无功功率的信号。
随后，在步骤105中，发电站控制器将所请求的有功功率与所述确定的可用的有功功率进行比较和/或将所请求的无功功率与所述确定的可用的无功功率进行比较。
在步骤105中的比较示出来自风力发电站的能量产生单元，即风力涡轮发电机和不同的补偿设备的总的确定的可用的有功功率等于或少于所请求的有功功率并且来自风力发电站的能量产生单元的总的可用的无功功率等于或少于所请求的无功功率的情况下，所述方法在步骤107中结束。然而，在步骤105中的比较示出所请求的有功功率少于风力涡轮机和任选的补偿设备的所确定的可用的有功功率和/或所请求的无功功率少于风力涡轮机和任选的补偿设备的可用的无功功率的情况下，所述方法继续到步骤106。
在步骤106中，发电站控制器基于来自风力涡轮发电机和任选的补偿设备的确定的可用的有功功率和可用的无功功率以及利用关于在风力发电站中的内部电网的信息的信息来计算与有功功率和/或无功功率有关的各个设定点。因此，单独地针对每个风力涡轮发电机，关于有功功率的设定点和关于无功功率的设定点在其组合的计算中被生成。针对不同的风力涡轮发电机的设定点可以等于或不同于针对风力发电站的其他风力涡轮发电机确定的设定点。此外，在补偿设备中的一片或多片存在于风力发电站中的情况下，发电站控制器在组合的计算中计算关于针对补偿设备的每个这样的单元的有功功率和/或无功功率的设定点。然而，在纯无功补偿设备的情况下，发电站控制器将生成等于零的针对有功功率的设定点，或者发电站将简单地不生成要从纯无功补偿设备生成的针对有功功率的设定点。类似地，在纯有功补偿设备的情况下，发电站控制器将生成等于零的针对无功功率的设定点，或者根本没有关于无功功率的设定点。
应当指出，可以以任何适当的顺序来执行图5中的方法100的步骤。例如，步骤(103)能够与步骤(104)同时或在步骤(104)之后被执行，并且步骤(103)和(104)的顺序能够被互换。
所述方法在步骤107中结束。然而，如由从步骤107到步骤101的虚线所指示的，所述方法可以被重复。在一个实施例中，方法100可以基本上连续地被重复，使得所述方法每当其已经被完成时再次开始。备选地，所述方法可以以特定时间间隔被重复。
方法100、其动作以及该方法和这些动作的各种实施例和变型可以单独地或组合地通过在诸如非易失性记录介质、集成电路存储器元件或其组合的一个或多个计算机可读介质上有形地实现的计算机可读信号来限定。计算机可读介质能够是能够由计算机访问的任何可用的介质。通过举例而非限制的方式，计算机可读介质可以包括计算机存储介质和通信介质。计算机存储介质包括在用于对诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据的信息的存储的任何方法或技术中实施的易失性和非易失性、可移动和不可移动介质。计算机存储介质包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、闪速存储器或其他存储器技术、CD-ROM、数字多用光盘(DVD)或其他光学存储设备、磁带盒、磁带、磁盘存储设备或其他磁性存储设备、其他类型的易失性和非易失性存储器、能够被用于存储期望的信息并且能够由计算机访问的任何其他介质、以及前述的任何适当的组合。
通信介质通常实现计算机可读指令、数据结构、程序模块或在诸如载波或其他传输机构的调制的数据信号中的其他数据并且包括任何信息递送介质。术语“调制的数据信号”意指具有以使得将信息编码在信号中的的方式设定或改变的其特性中的一个或多个的信号。通过举例而非限制的方式，通信介质包括诸如有线网络或直接有线连接的有线介质、诸如声学、RF、红外和其他无线介质的无线介质、其他类型的通信介质、以及前述的任何适当的组合。
在一个或多个计算机可读介质上实现的计算机可读信号可以限定例如作为一个或多个程序的一部分的指令，所述指令由于由计算机运行而指导计算机来执行本文描述的功能(例如，方法100或其任何动作)和/或各种实施例、及其变型和组合中的一个或多个。可以以诸如Java、J#、VisualBasic、C、C#、或C++、Fortran、Pascal、Eiffel、Basic、COBOL等的多种编程语言中的任何一种或其各种组合中的任何来编写这样的指令。在其上实现这样的指令的计算机可读介质可以驻存在本文描述的发电站控制器15、15’的部件中的一个或多个上，可以被分布于这样的部件中的一个或多个之间，并且可以在其之间转变。
计算机可读介质可以是可传输的，使得在其上存储的指令能够被加载到任何计算机***资源上来实现本文讨论的本发明的方面。另外，应当认识到，在以上描述的计算机可读介质上存储的指令不限于被实现为在主计算机上运行的应用程序的一部分的指令。相反，指令可以被实现为能够被采用于对处理器进行编程以实施以上讨论的本发明的方面的任何类型的计算机代码(例如，软件或微代码)。
应当认识到，计算机***的任何单个部件或多个部件的集合，例如执行本文描述的功能的关于图1、2和3描述的发电站控制器一般能够被认为是控制这样的功能的一个或多个控制器。一个或多个控制器能够以许多方式来实施，例如利用专用硬件和/或固件、使用处理器，所述处理器使用微代码或软件被编程以执行以上记载的功能或前述的任何适当的组合。
可以在一个或多个计算机***上实施根据本发明的各种实施例。这些计算机***可以例如是诸如基于英特尔PENTIUM型处理器、MotorolaPowerPC、Sun UltraSPARC、Hewlett-Packard PA-RISC处理器、可从超微半导体(AMD)获得的各种处理器中的任何或任何其他类型的处理器的通用计算机。应当认识到，任何类型的计算机***中的一种或多种可以被用于实施本发明的各种实施例。
简言之，本发明涉及一种方法和一种被布置为执行所述方法的发电站控制器。所述方法是关于到作为风力发电站的功率产生单元的风力发电站的风力涡轮机和任选的补偿设备的功率产生的智能分派的。本发明涉及所请求的产生的功率少于发电站的总容量的情况，并且本发明涉及利用该状况来以灵活的方式将设定点分派给风力涡轮机和补偿设备。该灵活性可以增加风力涡轮机的寿命、帮助排程维护并且扩大风力发电站的电气操作范围。对关于有功功率和无功功率的设定点的确定是对针对风力发电站的能量产生单元中的每个的设定点两者的组合的确定。
尽管已经通过对各种实施例的描述说明了本发明并且尽管已经以大量细节描述了这些实施例，但是申请人不旨在将权利要求书的范围限制于或以任何方式限制于这样的细节。额外的优点和修改对于本领域技术人员而言将显而易见。在其较宽泛的方面中的本发明因此不限于所示出和所描述的具体细节、代表性方法和说明性范例。因此，可以在不脱离申请人的一般发明构思的精神或范围的情况下与这样的细节做出偏离。

Claims (16)

1.一种确定发电站控制器(15；15’；15”)中的各个设定点(P 参考 、Q 参考 )的方法(100)，所述发电站控制器被布置为控制包括能够生成电输出的一个或多个风力涡轮发电机(1)和任选的补偿设备(2)的风力发电站(10)，所述各个设定点(P 参考 、Q 参考 )与要从所述一个或多个风力涡轮机(1)中的每个和所述任选的补偿设备(2)请求以用于到外部电网的递送的有功功率和/或无功功率有关，所述方法包括以下步骤：
a)接收对要递送到所述外部电网的有功功率(P)和/或无功功率(Q)的请求；
b)确定来自所述至少一个风力涡轮发电机(1)和来自所述任选的补偿设备(2)的可用的有功功率和可用的无功功率；
c)将所请求的有功功率与所述确定的可用的有功功率进行比较和/或将所请求的无功功率与所述确定的可用的无功功率进行比较；以及
d)在步骤c)中的所述比较示出所请求的有功功率少于所述确定的可用的有功功率和/或所请求的无功功率少于所述确定的可用的无功功率的情况下，确定针对所述至少一个风力涡轮发电机(1)和所述补偿设备(2)的各个设定点(P 参考 、Q 参考 )，其中，对所述各个设定点(P 参考 、Q 参考 )的所述确定是通过使用关于所述风力发电站(10)中的内部电网的信息对针对来自所述至少一个风力涡轮发电机(1)和所述补偿设备(2)的所述有功功率和所述无功功率的优化的各个设定点的组合的计算。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，在步骤d)中对所述优化的设定点(P 参考 、Q 参考 )的所述计算还是基于所述一个或多个风力涡轮发电机(1)中的每个是活跃还是不活跃的信息的。
3.根据权利要求1或2中的任一项所述的方法，其中，在步骤d)中对所述各个设定点的所述确定是通过使用最佳负载流量技术来执行的。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的方法，其中，在步骤d)中对所述各个设定点(P 参考 、Q 参考 )的所述确定是通过对成本函数的优化来执行的。
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的方法，其中，来自所述至少一个风力涡轮发电机(1)中的每个和所述任选的补偿设备(2)的所述确定的可用的有功功率是来自所述至少一个风力涡轮发电机(1)中的每个和所述任选的补偿设备(2)的实际可用的有功功率的和，并且来自所述至少一个风力涡轮发电机(1)中的每个和所述任选的补偿设备(2)的所述确定的可用的无功功率是来自所述至少一个风力涡轮发电机(1)中的每个和所述任选的补偿设备(2)的实际可用的无功功率的和。
6.根据权利要求1至4中的任一项所述的方法，其中，来自所述至少一个风力涡轮发电机(1)中的每个和所述任选的补偿设备(2)的所述确定的可用的有功功率是来自所述至少一个风力涡轮发电机(1)中的每个和所述任选的补偿设备(2)的修改的可用的有功功率的和，并且来自所述至少一个风力涡轮发电机(1)中的每个和所述任选的补偿设备(2)的所述确定的可用的无功功率是来自所述至少一个风力涡轮发电机(1)中的每个和所述任选的补偿设备(2)的修改的可用的无功功率的和，其中，有功功率或无功功率的修改的值分别是通过由与关于所述风力涡轮发电机(1)中的每个和所述补偿设备(2)的条件信息有关的各自的校正因子对实际可用的有功功率或无功功率进行校正来确定的。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述校正因子是基于以下中的一个或多个来确定的：风力条件；操作特性；部件条件；风力发电站拓扑；所述风力发电站的所述各个风力涡轮发电机的老化；所述任选的补偿设备的老化；以及能源价格考虑。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述风力条件包括以下因素中的一个或多个：风向、风速、湍流水平和风切变。
9.根据权利要求7或8所述的方法，其中，所述操作特性包括以下因素中的一个或多个：所述各个风力涡轮发电机的最佳操作点；所述任选的补偿设备的最佳操作点；所述各个风力涡轮发电机的电气操作范围；所述任选的补偿设备的电气操作范围；所述各个风力涡轮发电机的操作历史；所述任选的补偿设备的操作历史；所述风力涡轮发电机中的每个的生产状态；以及所述任选的补偿设备的生产状态。
10.根据权利要求7至9中的任一项所述的方法，其中，所述部件条件包括以下中的一个或多个：所述风力涡轮发电机中的部件的传感器测量结果；所述各个风力涡轮发电机的年限；所述任选的补偿设备的年限；关于所述各个风力涡轮发电机的服务报告；关于所述任选的补偿设备的服务报告。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述风力涡轮发电机中的部件的所述传感器测量结果包括所述发电机的温度的传感器测量结果。
12.根据权利要求7至11中的任一项所述的方法，其中，所述风力发电站拓扑包括以下因素中的一个或多个：关于与所述风向相关的一个风力涡轮发电机对另一个的潜在遮挡的输入；关于从所述风力涡轮发电机和所述任选的补偿设备到所述风力发电站到外部电网的共同耦合点的电损耗的输入。
13.根据权利要求7至12中的任一项所述的方法，其中，所述风力涡轮发电机的所述老化包括以下因素中的一个或多个：所述风力涡轮发电机的一个或多个部件的实际年限；发送到所述风力涡轮发电机的先前设定点；以及所述风力涡轮发电机已经被关闭或暂停的次数。
14.根据权利要求7至13中的任一项所述的方法，其中，所述任选的补偿设备的所述老化包括以下因素中的一个或多个：所述补偿设备的实际年限；发送到所述补偿设备的先前设定点；以及所述补偿设备已经被断开或被停用的次数。
15.一种风力发电站控制器(15；15’；15”)，其被布置为控制包括至少一个风力涡轮发电机和任选的补偿设备的风力发电站，所述风力涡轮发电机(1)和所述任选的补偿设备(2)能够生成电输出，所述风力发电站控制器被布置为通过传送与要从所述风力涡轮机和所述任选的补偿设备请求以用于到外部电网的递送的有功功率和/或无功功率有关的各个设定点来控制所述风力发电站，所述风力发电站控制器包括：
-接收器，其用于接收对要由所述风力发电站生成的有功功率和/或无功功率的请求；
-用于确定来自所述至少一个风力涡轮发电机和来自所述任选的补偿设备的可用的有功功率和可用的无功功率的单元；
-比较器，其用于将所请求的有功功率与所述确定的可用的有功功率进行比较和/或将所请求的无功功率与所述确定的可用的无功功率进行比较；以及
-优化器，其用于在所述比较器检测到所请求的有功功率少于所述确定的可用的有功功率和/或所请求的无功功率少于所述确定的可用的无功功率的情况下，确定针对所述至少一个风力涡轮发电机和所述补偿设备的优化的各个设定点，其中，对所述各个设定点的所述确定是通过使用关于所述风力发电站中的内部电网的信息对针对来自所述至少一个风力涡轮发电机和所述补偿设备的所述有功功率和所述无功功率的优化的各个设定点的组合的计算。
16.一种计算机程序产品，包括：至少一个计算机可读介质；以及在所述至少一个计算机可读介质上存储的计算机可读信号，其定义由于由计算机运行而控制所述计算机来执行确定发电站控制器(15；15’：15”)中的各个设定点的方法的指令，所述发电站控制器(15；15’：15”)被布置为控制包括能够生成电输出的一个或多个风力涡轮发电机(1)和任选的补偿设备(2)的风力发电站(10)，所述各个设定点与要从所述一个或多个风力涡轮机中的每个和所述任选的补偿设备请求以用于到外部电网的递送的有功功率和/或无功功率有关，所述方法包括以下步骤：
(a)接收对要递送到所述外部电网的有功功率和/或无功功率的请求；
(b)确定来自所述至少一个风力涡轮发电机和来自所述任选的补偿设备的可用的有功功率和可用的无功功率；
(c)将所请求的有功功率与所述确定的可用的有功功率进行比较和/或将所请求的无功功率与所述确定的可用的无功功率进行比较；以及
(d)在步骤(c)中的所述比较示出所请求的有功功率少于所述确定的可用的有功功率和/或所请求的无功功率少于所述确定的可用的无功功率的情况下，确定针对所述至少一个风力涡轮发电机和所述补偿设备的各个设定点，其中，对所述各个设定点的所述确定是通过使用关于所述风力发电站中的内部电网的信息对针对来自所述至少一个风力涡轮发电机和所述补偿设备的所述有功功率和所述无功功率的优化的各个设定点的组合的计算。
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