CN106537717B - 用于控制风力发电厂的方法、风力发电厂***和存储介质 - Google Patents

用于控制风力发电厂的方法、风力发电厂***和存储介质 Download PDF

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Abstract

用于控制风力发电厂的方法、风力发电厂***和存储介质。本发明涉及一种用于控制风力发电厂的方法,风力发电厂包括多个风力涡轮发电机,每个风力涡轮发电机包括用于向电网提供有功功率和/或无功功率的至少一个电力变换器,其中,所述方法包括:确定由多个风力涡轮发电机提供的所要求无功功率量;基于对无功功率的需求将多个风力涡轮发电机分成第一组风力涡轮发电机和第二组风力涡轮发电机;从第一组风力涡轮发电机向电网(20)供给无功功率;以及响应于控制需求使第二组风力涡轮发电机与电网(20)断开,以便使有功功率损耗最小化。本发明还涉及一种被布置为执行该方法的风力发电厂。

Description

用于控制风力发电厂的方法、风力发电厂***和存储介质
技术领域
本发明涉及风力发电厂技术领域。具体地,本发明涉及一种特别是控制风力发电厂中的每个风力涡轮发电机的无功功率输出的用于风力发电厂的控制***。
背景技术
在一些电网准则中,即使风力涡轮发电机被削减为零有功功率,也请求它们供给无功功率。
具有电力变换器技术的风力涡轮发电机(并且特别是电力变换器串联连接在发电机的定子与电网之间的全功率型风力涡轮发电机)具有供给大量无功功率的容量。该容量从电网稳定性观点是高度期望的。
风力发电厂中的风力涡轮机借助SCADA或发电厂控制器被协调,以用作发电厂。这里,发电厂控制器可以发布对来自各个涡轮机的有功和无功功率的请求,以便满足发电厂级的需求。
EP2693589公开了一种用于控制风力涡轮机的无功功率输出的风力涡轮机组(wind park)控制***。风力涡轮机组向公用电网递送有功功率和无功功率。确定公用电网所需的无功功率的总量和针对每个风力涡轮机的无功功率的各个量。基于无功功率的各个量和由风力涡轮机到公用电网的每个连接贡献的总电力损耗来计算具有用于选择风力涡轮机来递送无功功率的顺序的权力方案。调节由风力涡轮机提供的实际无功功率量。基于权力方案控制每个风力涡轮机的无功功率输出。以权力方案的顺序选择用于递送无功功率的风力涡轮机,使得满足无功功率总量。
US2009218817公开了一种被优化以用于使电损耗最小化的风电场***。风电场***包括多个风力涡轮发电机和收集器***,该收集器***包括导体或导体的网络。收集器***还包括多个变压器,一个或多个变压器连接在每个风力涡轮发电机与导体之间,并且配电变压器将风电场收集器***连接到电网。风电场***还包括用于监测风电场***电输出和热条件以及各个风力涡轮发电机的输出的监测***。控制功能可以包括电压和对各个风力涡轮发电机的实际无功功率命令。控制功能结合其技术效果是使风电场***的电损耗最小化的算法。
发明内容
虽然在现有技术中尝试使整个风力发电厂的损耗最小化,但现有技术的缺点是该***仅解决风力发电厂的内部配电网中的损耗。
本发明的目的是使在包括多个风力涡轮发电机的风力发电厂中的有功功率损耗最小化,同时仍然向电网提供所要求无功功率支持。
提供本发明内容以简化形式介绍下面在具体实施方式中进一步描述的概念的选择。本发明内容不旨在识别所要求保护主题的关键特征或基本特征,也不旨在用作确定所要求保护主题的范围的帮助。
根据第一方面,本发明涉及一种用于控制风力发电厂的方法,所述风力发电厂包括多个风力涡轮发电机,每个风力涡轮发电机包括用于向电网提供有功功率和/或无功功率的至少一个电力变换器,所述方法包括以下步骤:
确定由多个风力涡轮发电机提供的所要求无功功率量;
基于对无功功率的需求将多个风力涡轮发电机分成第一组风力涡轮发电机和第二组风力涡轮发电机;
从第一组风力涡轮发电机向电网供给无功功率;以及
响应于控制需求,使第二组风力涡轮发电机与电网断开,以便使有功功率损耗最小化。
第一方面的优点是通过对电力变换器放电,风力涡轮发电机在零有功功率产生期间不消耗有功功率,因此实现了操作风力涡轮发电机的降低成本
第一方面的另一优点是因为在一年中使用变换器更少小时,所以增加使用寿命,这意味着风力涡轮发电机整体更长的使用寿命。另外,因为在一年中使用变换器更少小时,所以变换器上的任意服务可以以更长时间间隔进行。
在第二方面中,本发明涉及一种风力发电厂***,所述***包括:
多个风力涡轮发电机,每个风力涡轮发电机包括至少一个电力变换器,所述电力变换器被布置为向电网提供有功功率和/或无功功率;
控制***,该控制***用于确定由多个风力涡轮发电机提供的所要求无功功率量,其中,控制***还被布置为基于对无功功率的需求,将多个风力涡轮发电机分成第一组风力涡轮发电机和第二组风力涡轮发电机;
其中,第一组风力涡轮发电机例如由控制***控制为向电网供给无功功率,并且第二组风力涡轮发电机与电网断开,以便使有功功率损耗最小化。
在第三方面中,本发明涉及一种风力涡轮发电机,该风力涡轮发电机包括至少一个电力变换器,该电力变换器用于向电网提供有功功率和/或无功功率;
风力涡轮发电机包括控制器,该控制器被布置为接收使风力涡轮发电机与电网断开或连接的控制命令;
其中,响应于针对多个风力涡轮发电机的最小化电损耗功能来设置所述控制命令。
第二和第三方面及其实施方式的优点等同于本发明第一方面的优点。
伴随特征中的许多将随着参照关于附图考虑的以下具体实施方式变得更好理解而更容易想到。如将对技术人员清晰的,优选特征可以酌情组合,并且可以与本发明的方面的任一个组合。
附图说明
图1示出了根据本发明的风力涡轮发电机。
图2示出了连接到风力发电厂的发电厂控制器。
图3示出了根据本发明的方法的流程图。
图4示出了对有功功率和无功功率的不同电网准则要求的示例。
具体实施方式
现在将进一步详细地说明本发明。虽然本发明易受各种修改和替换形式的影响,但已经用示例的方式公开了具体实施方式。然而,应理解,本发明不旨在限于所公开的特定形式。相反,本发明将覆盖落在如由所附权利要求限定的本发明的精神和范围内的所有修改、等同物以及替换。
在一些操作情况下,削减风力发电厂(即,从风力发电厂请求比可用于风中的有功功率更少的有功功率)。因为涡轮机具有技术最低产出,所以如果所请求值非常低,则中央控制器可能必须暂停一些涡轮机,以取得低于所请求值的电场厂级电力。因为被暂停的涡轮机与电网断开,所以减小用于无功功率的总场级容量。在一些情况下(比如,当暂停所有涡轮机时),用于无功功率的剩余容量对于电网准则所要求的无功功率变得太低。
在许多电网准则中,无功功率容量被包括在要求中。然而,容量不是凭空而来;电力变换器具有数百瓦的特定自消耗。
图4示出了当根据有功功率供给无功功率时不同电网准则如何具有不同要求。
因为无功功率容量的支撑(upholding)引起运行变换器的来自电网的电力的自消耗,因此建议请求有限数量的风力涡轮发电机的无功功率容量的电场厂级优化方法。
当风力涡轮发电机与电网断开时,风力涡轮发电机在可以重新连接到电网且准备好提供有功或无功功率之前常常花费一段时间。
该中断时间段可以为数秒。因此每当使风力涡轮发电机与电网断开时,操作员都冒着遭遇对有功或无功功率的紧急要求高于***用可用数量的风力涡轮发电机1在特定时间可以递送的电力的情况的风险。
本发明包括一种即使当被削减为零有功功率时也使得风力涡轮发电机能够提供无功功率的***。此外,提出了一种通过使中央控制器确定哪些风力涡轮发电机供给无功功率容量且从而降低风力发电厂的损耗来使与支撑该容量关联的自消耗最小化的方法。
在所述实施方式中的至少一个中使用的且能够连接到电网20的变速风力涡轮发电机1装配有控制***。变速风力涡轮发电机1包括转子,该转子具有安装到如上所述的转子的毂3和至少一个叶片4。转子例如经由主轴连接到用于将转子的扭矩转换成电力的发电机。在一些实施方式中,变速箱互连在转子与发电机之间,以便将转子的转速转换成针对发电机的更高速度。
图1示出了作为风力发电厂(WPP)的多个风力涡轮发电机中的一个的示例性变速风力涡轮发电机(WT)1。该发电机1具有转子3,该转子3具有例如安装有三个叶片4的毂。转子叶片4的节距角借助于节距致动器可变。转子3由机舱5来支撑,并且经由主轴8、变速箱10以及高速轴11来驱动发电机12。该结构是示例性的;其它实施方式例如使用直驱发电机。
发电机12(例如,感应或同步发电机)产生与转子3的转速有关的频率的电输出电力,该输出电力由电力变换器19转换成电网频率(例如,大约50Hz或60Hz)。由此产生的电力的电压由变压器9升压。变压器9的输出是风力涡轮发电机的端子9a。来自风力涡轮发电机1和来自风力发电厂的其它风力涡轮发电机的电力被馈送到风力发电厂电网18(图1中用“a”来表示)中。风力发电厂电网18在公共连接点21和可选另一升压变压器22处连接到风力发电厂外部公用电网20。
控制***包括风力涡轮控制器13和发电厂控制器23。发电厂控制器23控制各个风力涡轮发电机1的操作,例如,根据当前风速选择满负载或部分负载操作模式,在部分负载模式下通过调节叶片角度并将叶尖速比(tip speed ration)控制为在当前风速下空气动力学最优,来使风力涡轮发电机在最优工作点操作,以及根据发电厂控制器的指示(例如,除了有功功率之外提供特定量无功功率的指示等)控制变换器19发电。风力涡轮控制器13使用不同输入信号来执行其控制任务,例如表示当前风力条件的示例信号(例如,该信号来自风力计14和风向标15,经由线路16发送)、表示节距角的反馈信号、转子位置、发电机12和端子9a等处的电压和电流的幅度和相位、以及来自发电厂控制器23的命令信号。
发电厂控制器23接收表示公共连接点21处的电压、电流以及频率的信号(可以被认为表示公用电网20中的电压、电流以及频率的参数),并且可选地从公用电网提供者(图1中的“c”处)接收信息或命令信号。基于这些(并且可选地另一)输入参数中的一些,发电厂控制器23监测电网稳定性,并且在检测到电网稳定性降低时,命令风力发电厂2(图1中的“b”处)的风力涡轮发电机1和其它风力涡轮发电机的风力涡轮控制器13通过限制所供给的输出电力的波动来改变操作。在接收到这种命令时,风力涡轮控制器13在风速增加时例如通过朝向标记(flag)位置调节叶片节距角来切割高输出峰值,然后将在正常部分负载操作时以最大效率产生高输出峰值,以遵从发电厂控制器的限制波动命令。
每个风力涡轮发电机借助断路器(附图中未示出)连接到内部电网18,以便将风力涡轮发电机与电网断开。断路器可以位于变压器9之前或之后。
虽然期望图1中所示的风力涡轮发电机1具有三个叶片4,但应注意,风力涡轮发电机可以具有不同数量的叶片。发现具有两个到四个叶片的风力涡轮发电机是很常见的。图1中所示的风力涡轮发电机1是如转子4围绕水平轴旋转的水平轴风力涡轮机(HAWT)。应注意,转子4可以围绕垂直轴旋转。使其转子围绕垂直轴旋转的这种风力涡轮发电机被称为垂直轴风力涡轮机(VAWT)。自此以后描述的实施方式不限于具有3个叶片的HAWT。它们可以在HAWT和VAWT这两者中实现,并且在转子4中具有任意数量的叶片4。
一些实施方式关于被布置为控制可以以上述方式包括整个风电场的风力涡轮机中的一些或全部的至少一个风力涡轮发电机1的控制***。控制***可以为分布式的,例如,包括风力发电厂处且为风力涡轮发电机级或公用电网级的控制器。
图2示出了根据本发明的实施方式的发电厂控制器23。图2仅示出了一个风力涡轮发电机1,该风力涡轮发电机1包括与图1所述的类似元件。
图2示出了发电机12,该发电机12连接到电力整流器19b并向电力整流器19b馈送电力,该电力整流器19b将可变频率AC电力转换成DC电力,逆变器19a将DC电力转换成固定频率AC电力,AC电力在变压器9中被转换到更高电压电平,更高电压AC电力被馈送到发电厂电网18中。包含关于各个风力涡轮发电机1的发电信息的信号矢量31被传送到从风力发电厂中的所有其它风力涡轮发电机1接收类似信号矢量31的逻辑单元28。信号31可以包含关于在变压器9的任一侧处的风力涡轮发电机的电压电平的信息,通常,测量变压器的低压侧的电压电平并可能地将测量结果转换成变压器高压侧上的值是有利的。
逻辑单元28收集来自涡轮机1的信号31并向发电厂控制器23发送该信号。逻辑单元可以集成在发电厂控制器23中。
发电厂控制器23例如从电网***运营商且根据具体发电厂、发电厂控制器可以选择的不同控制模式来接收要遵循的设定点30。这可以是电压控制、功率因数控制以及Q(无功功率)控制。
调度器24然后向风力发电厂中的每个风力涡轮发电机1调度新设定点34。调度器24在每当要求时向风力涡轮发电机1定期调度或传送设定点34。
本发明的方法和***提出通过使发电厂控制器23确定哪些涡轮机要供给无功功率容量并从而降低风力发电厂的损耗来使与支撑从风力涡轮发电机1的电力变换器提供无功功率的容量关联的自消耗最小化。
本发明被划分为两部分:
1)使涡轮机装配有在零有功功率期间根据发电厂控制器23的需求启用/禁用变换器的控制功能,和
2)选择启用/禁用变换器以便使变换器的自消耗(即,有功功率损耗)最小化的涡轮机的方法。
首先,用到具有接收备用控制命令的功能和作用于信号的装置的发电厂控制器23的接口扩展风力涡轮发电机控制13。这在一实施方式中可以被实现为:
允许外部控制器(SCADA/PPC)23选择无功功率在“完全有功功率削减”期间是否应该可用(即,选择电力变换器19在请求涡轮机1递送零有功功率时是否应保持被连接并充电)。
功能具有两个选择:
·连接备用信号:即使涡轮机暂停或以其它方式请求涡轮机将其有功功率的产生削减至零或接近零,也保持电力变换器19充电并连接到电网。接近零被理解为有功功率大致与***的有功功率损耗相同时。当风速达到如此慢以至于涡轮机不能产生任何有功功率且等待更好的风力条件时,作出相同的选择。
·断开备用控制命令:在涡轮机1暂停或以其它方式请求涡轮机将其有功功率的产生削减至零或接近零时告知电力变换器19不被充电并保持与电网断开。当风速达到如此慢以至于涡轮机不能产生任何有功功率且等待更好的风力条件时,作出相同的选择。
在实施方式中,相同行为还可以对于已经由于低风力而停止发电的涡轮机1甚至对于由于高风力(高于切断风速)而停止的涡轮机有效。这允许发电厂控制器23将它们用作与由发电厂控制器23故意暂停的涡轮机相同线路上的无功功率源。
涡轮机具有获得“零有功功率”的两种不同方式:
·暂停(不提供无功功率容量)
·备用(提供无功功率容量)
当在“暂停”或“备用”模式下时,涡轮机可以从一个模式切换到另一个模式,这导致连接和断开变换器。
这两个模式将允许外部控制器23优化场被削减至零有功功率情况期间涡轮机的整个场的自消耗。比如,即使场被削减至零有功功率,也可以要求场支撑10%的无功功率容量。凭借根据现有技术的***,场将能够通过保持所有涡轮机变换器被充电来满足要求。这将给出高功耗级,这是因为每个变换器将消耗电力以保持变换器被充电。外部控制器23根据本发明比如可以通过调度将与变换器充电有关的自消耗减少90%的控制命令来请求断开90%的风力涡轮发电机。
风力涡轮发电机命令允许外部控制器23选择在有功功率削减期间何时能够递送无功功率,这甚至允许优化自消耗的一些灵活性。
此外,可以在场被削减至必须暂停一个或更多个风力涡轮发电机1(即,从所有风力涡轮发电机1请求技术最小有功功率导致高于削减等级的电力)的值的情况期间使用这些功能。外部控制器23可以选择要暂停的风力涡轮发电机。连接备用信号允许外部控制器支撑用于无功电源的特定容量或降低与保持变换器被充电有关的自消耗。
假定上述风力涡轮发电机模式的暂停功能、备用功能或这两者可用于风力发电厂的所有风力涡轮发电机1,本发明提出选择哪些风力涡轮发电机在零有功功率情况期间保持供给无功功率容量的特定方式。本发明的目的部分在于在仍然满足无功功率容量需求的风力发电厂等级的同时使与保持变换器被充电有关的自消耗最小化。
重要的是,中央控制器可以选择风力涡轮发电机是否应供给无功容量。
当中央控制器23已经选择从一个或更多个风力涡轮发电机1请求零有功功率时,中央控制器23将必须选择是否保持变换器19被充电。如果风力涡轮发电机中的一些仍然产生有功功率,则它们将能够供给无功功率至某一等级。如果运行的风力涡轮发电机(包括STATCOMS/其它补偿设备)可以满足对无功功率容量的要求,则所有零有功功率风力涡轮发电机应接收断开/暂停,以节省与保持变换器被充电有关的功耗。
如果运行的风力涡轮发电机(包括STATCOMS/其它补偿设备)不能满足所要求的无功功率容量等级,则将存在特定等级的所请求无功功率容量(ZAPQreq),将从零有功功率风力涡轮发电机来请求该容量。
中央控制器23具有计算所请求无功功率需求所需的全部信息(因为所有运行的风力涡轮发电机(包括STATCOMS/其它补偿设备)的容量经由P-Q图已知且总需求很可能由电网准则(或源于电网的规范)给出,诸如图4所示)。
当所请求无功功率大于零时,中央控制器需要选择哪些风力涡轮发电机变换器保持被充电。
本发明的实施方式在有功功率削减期间决定哪些风力涡轮发电机保持被充电且哪些保持被放电时使用风力涡轮发电机的优先列表。
在另一个实施方式中,中央控制器23选择启动在特定情况下可以在公共连接点处供给最高无功功率量的风力涡轮发电机。
本发明的方法可以包括以下步骤:
1、根据需求算法m=(ZAPQreq+Qmargin)/Qcap计算多少风力涡轮发电机保持充电,
其中,Qmargin是用户定义余裕(比如,300kVAr),Qcap是每个风力涡轮发电机的无功功率容量,并且m是保持被充电的风力涡轮发电机的数量。
2、维持风力涡轮发电机(在风力发电厂中的所有风力涡轮发电机)的离线静态优先列表。列表可以为以下中的一个:
a)随机排序的
b)针对从风力涡轮发电机到公共连接点(PCC)的最小电损耗分类的
c)根据用户优先权排序的
d)根据选择风力涡轮发电机以能够进行有功功率产生的优先权排序的
3、去除产生有功功率的风力涡轮发电机
4、将一会要启动的风力涡轮发电机移动至最高优先权
5、向“m”个最高优先排列的风力涡轮发电机发送“连接”或“备用”,并且向剩余风力涡轮发电机发送“断开”或“暂停”。
第2项采取由***配置给出的列表。即,列表在操作期间不改变而是基于操作员的具体需要或其它偏好离线定义。该静态列表然后用于初始化在操作期间频繁更新的动态列表。
第4项不是强制的,但是提供一些优点:当启动风力涡轮发电机时,风力涡轮发电机自动地对变换器充电并供给无功功率容量。如果该风力涡轮发电机尚未供给无功功率容量,则必须断开另一个风力涡轮发电机。通过优先排列“待启动风力涡轮发电机”,避免不必要的充电和放电。第2.d)项出于相同原因而被包括。
在一实施方式中,根据一组预定义事件在需要时执行需求算法,事件比如但不限于以下事件:
·当ZAPQreq由于所要求的场级无功功率需求的变化而变化时;
·当由于改变的有功功率需求而停止/启动风力涡轮发电机时;
·当从用于服务的产生去除风力涡轮发电机时;
·当风力涡轮发电机由于内部警报而关闭时。
在一实施方式中,所要求的无功功率将从缓变率(ramp-rate)角度来计算。被充电的电力变换器越多,风力发电厂使无功功率的总量缓变得越快。
在一实施方式中,哪个风力涡轮发电机要在第一组中用于供给无功的选择是具有用于发布连接命令的最低工作小时的风力涡轮发电机和具有用于发布断开命令的最高工作小时的那些风力涡轮发电机。
现今很少命令发电厂零产生。预见这在未来可能变得更频繁,特别是在具有高风力穿透的相对少阻尼(damped)电网中。
图3示出了根据本发明的用于控制风力发电厂的方法的流程图,风力发电厂包括多个风力涡轮发电机,每个风力涡轮发电机具有用于向电网提供有功功率和/或无功功率的至少一个电力变换器。步骤301是确定由多个风力涡轮发电机提供的所要求无功功率量,步骤302是基于对无功功率的需求将多个风力涡轮发电机分成第一组风力涡轮发电机和第二组风力涡轮发电机,步骤303是从第一组风力涡轮发电机向电网20供给无功功率,并且步骤304是使第二组风力涡轮发电机与电网20断开,以便使有功功率损耗最小化。
使用本发明的动机是不产生有功功率和不产生无功功率的多MW电力变换器的自消耗的估计大致为额定功率的0.1%-0.2%。如果风力涡轮发电机产生无功功率,则风力涡轮发电机将消耗另外有功功率。
电力变换器中的损耗可以被划分为几个主要区域。第一个与可以被分成两组(即,传导损耗和切换损耗)的硅片(电力开关)中的损耗有关。其中,传导损耗与硅片中所传导的电流成比例,并且切换损耗与硅片的切换频率成比例。其它损耗因素是电缆和扼流线圈中的铜损耗和DC链路中的损耗,但这是相当限制性的。
用于风力涡轮发电机处的自消耗的电力将必须从公共连接点输送。因此,内部电网与甚至进一步损耗关联,并且可以打算用于考虑传输损耗且考虑具体风力涡轮发电机的位置的针对损耗降低的另一个优化。
使用本发明的另一个动机可以是与变换器有关的服务和使用寿命。如果在变换器使用的特定部分期间使变换器不被充电,则应增加其使用寿命,和/或服务时间间隔增加。
存在针对零有功功率的两个原因:“低风力条件”,其中,风速低于“切入”速度,并且风力涡轮发电机关闭。风力涡轮发电机在风速低于3m/s时通常不产生任何电力,其中,现有技术的风力涡轮发电机关闭。
第二个原因是“削减(curtailment)”,其中,由电网运营商命令发电厂停止产生或停止部分产生。
在断路器可能在特定数量的开关循环之后耗尽(ware out)(还称为连接器耗尽)的意义上,断路器或大电力接触器的操作花费。
因此,与保持所有变换器在线相比,将风力涡轮发电机的电力变换器从操作中去除将引入另外耗尽。然而,现有技术的风力涡轮机的连接器或断路器通常被设计用于变换器在低风力或零有功功率情况下被耦合出(couple out)/断开的场景。由此,与根据本发明的方法关联的耗尽小于现有技术。
在一实施方式中,风力涡轮发电机(或更具体地为风力涡轮发电机的电力变换器)通过打开电接触器或断路器来与电网断开连接。
这使***的损耗最小化,还增加了变换器19可以准备好再次向电网供电的时间(因为要求变换器的新启动顺序,诸如变换器的DC链路的预充电和将其与电网同步)。
在另一个实施方式中,风力涡轮发电机1(或更具体地为风力涡轮发电机1的电力变换器19)通过将选通信号转向电力变换器19a的电网侧中的电力电子开关来与电网断开连接。
到风力涡轮发电机的禁用选通信号的信号可以简单地为电厂控制器向划分在第二组涡轮机中的风力涡轮发电机(即,当前时间将不提供无功功率支持的那些风力涡轮发电机)调度零无功功率参考。
仅通过禁用到变换器19a的电网信号来使电力变换器与电网断开将减少切换损耗,但仍然可能留下其它损耗源。与在变换器由打开式接触器断开时需要的时间相比,该实施方式的明显优势是电力变换器可以非常快速地将其模式切换为操作。
在又一实施方式中,风力发电***用两个实施方式的组合来操作。
如果电力变换器借助于被禁用选通信号来断开,则允许在甚至更少的风力涡轮发电机必须连接到电网的情况下控制风力涡轮机的方式。
因为发电厂控制器23可以在发电厂控制器已经监测到风力发电厂到电网的电输出的至少一个控制变量之后借助调度器24调度非零无功功率,所以这种控制变量可以为电压、无功功率、无功电流或功率因数或各个风力涡轮发电机的输出的控制变量。
各个风力涡轮发电机能够非常快速地响应发电厂控制器23,因此多个风力涡轮发电机到第一组风力涡轮发电机和第二组风力涡轮发电机的分组可以响应于控制变量并基于对无功功率的需求来执行。
总之,本发明涉及一种用于控制风力发电厂的方法,该风力发电厂包括多个风力涡轮发电机,每个风力涡轮发电机包括用于向电网提供有功功率和/或无功功率的至少一个电力变换器,其中,该方法包括以下步骤:确定由多个风力涡轮发电机提供的所要求无功功率量;基于对无功功率的需求将多个风力涡轮发电机分成第一组风力涡轮发电机和第二组风力涡轮发电机;从第一组风力涡轮发电机向电网(20)供给无功功率;以及响应于控制需求将第二组风力涡轮发电机与电网(20)断开,以便使有功功率损耗最小化。本发明还涉及被布置为执行该方法的风力发电厂。
如对于技术人员将显而易见的是,这里给出的任意范围或装置值可以在不损失所追求效果的情况下扩展或改变。
将理解,上述益处和优点可以与一个实施方式有关或者与多个实施方式有关。还将理解,对“一”项的参考提及那些项中的一个或更多个。
将理解,优选实施方式的上述描述仅用示例的方式给出,并且本领域技术人员可以进行各种修改。上述规范、示例以及数据提供本发明的示例实施方式的结构和使用的完整描述。虽然上面以特定特殊性程度或参照一个或更多个各个实施方式描述了本发明的各种实施方式,但本领域技术人员可以在不偏离本发明的精神或范围的情况下对所公开实施方式进行大量变更。

Claims (13)

1.一种用于控制风力发电厂的方法,所述风力发电厂包括多个风力涡轮发电机,每个风力涡轮发电机包括用于向电网提供有功功率和/或无功功率的至少一个电力变换器,所述方法包括以下步骤:
确定由所述多个风力涡轮发电机提供的所要求的无功功率量;
基于对无功功率的需求将所述多个风力涡轮发电机分成第一组风力涡轮发电机和第二组风力涡轮发电机;
从所述第一组风力涡轮发电机向所述电网(20)供给无功功率;以及
响应于控制需求,使所述第二组风力涡轮发电机与所述电网(20)断开,以便使有功功率损耗最小化。
2.根据权利要求1所述的用于控制风力发电厂的方法,所述方法还包括以下步骤:
监测所述风力发电厂到所述电网的电输出和各个风力涡轮发电机的输出的至少一个控制变量;以及
响应于所述控制变量并基于对无功功率的需求,将所述多个风力涡轮发电机分成第一组风力涡轮发电机和第二组风力涡轮发电机。
3.根据权利要求1所述的用于控制风力发电厂的方法,所述方法还包括以下步骤:
通过使用所述多个风力涡轮发电机(1)的优先列表决定哪些风力涡轮发电机(1)要分在所述第一组风力涡轮发电机中,并且哪些要分在所述第二组风力涡轮发电机中。
4.根据权利要求1所述的用于控制风力发电厂的方法,所述方法还包括以下步骤:
比较每个所述风力涡轮发电机的工作小时数;以及
选择所述第一组风力涡轮发电机中具有最低工作小时数的风力涡轮发电机来供给无功功率。
5.根据权利要求1所述的用于控制风力发电厂的方法,其中,所述第一组风力涡轮发电机中的风力涡轮发电机(1)的数量被确定为将所请求的无功功率容量和用户定义余裕的和除以每个风力涡轮发电机的无功功率容量。
6.根据权利要求1所述的用于控制风力发电厂的方法,所述方法还包括以下步骤:
基于哪些风力涡轮发电机(1)能够在公共连接点(21)处供给最大无功功率量来决定哪些风力涡轮发电机(1)要分在所述第一组风力涡轮发电机中。
7.根据权利要求1所述的用于控制风力发电厂的方法,其中,所述第一组风力涡轮发电机中的风力涡轮发电机(1)的数量被确定为从缓变率的角度来计算。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的用于控制风力发电厂的方法,其中,基于至少预定义事件来执行至少所述将所述多个风力涡轮发电机分成第一组风力涡轮发电机和第二组风力涡轮发电机的步骤。
9.一种风力发电厂***,所述***包括:
多个风力涡轮发电机,每个风力涡轮发电机包括至少一个电力变换器,所述电力变换器被布置为向电网提供有功功率和/或无功功率;
控制***,所述控制***用于确定由所述多个风力涡轮发电机提供的所要求的无功功率量,其中,所述控制***还被布置为基于对无功功率的需求将所述多个风力涡轮发电机分成第一组风力涡轮发电机和第二组风力涡轮发电机;
其中,所述第一组风力涡轮发电机被控制为向所述电网供给无功功率,并且所述第二组风力涡轮发电机与所述电网断开,以便使有功功率损耗最小化。
10.根据权利要求9所述的风力发电厂***,其中,所述风力发电厂***还包括:
收集器***,所述收集器***包括导体和/或变压器的网络,其中,所述风力涡轮发电机连接到所述网络;
并且其中,所述控制***被优化为使所述多个风力涡轮发电机和所述收集器***二者的有功损耗最小化。
11.一种风力涡轮发电机(1),所述风力涡轮发电机(1)包括至少一个电力变换器(19),所述至少一个电力变换器(19)用于向电网(20)提供有功功率和/或无功功率;
所述风力涡轮发电机(1)包括控制器(13),所述控制器(13)被布置为接收使所述风力涡轮发电机(1)与所述电网(20)断开或连接的控制命令;
其中,响应于针对多个风力涡轮发电机(1)的最小化电损耗功能来设置所述控制命令,其中基于对无功功率的需求将所述多个风力涡轮发电机分成第一组风力涡轮发电机和第二组风力涡轮发电机,所述第一组风力涡轮发电机被控制为向所述电网(20)供给无功功率,所述第二组风力涡轮发电机与所述电网(20)断开。
12.根据权利要求11所述的风力涡轮发电机(1),其中,所述电力变换器(19)被布置为当接收到所述控制命令时禁用到所述电力变换器的至少一个电力开关的选通信号。
13.一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质上具有计算机程序,所述计算机程序能够直接加载到至少一个数字计算机的内存中,所述计算机程序用于当所述计算机程序在所述至少一个数字计算机上运行时执行根据权利要求1至8中任一项所述的方法的步骤。
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