CN111164846B - 提高电力设施中的功率的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于将所请求的功率量从电力设施释放到相关联的电网的方法，所述方法包括如下步骤：提供关于何时将所请求的功率量从所述电力设施释放到所述相关联的电网的释放信号，提高所述电力设施的功率生成，以及根据所述释放信号将所请求的功率量释放到所述相关联的电网，其中，在提高期间生成的过量功率的至少一部分被耗散和/或存储在合适的功率处理模块中。本发明还涉及一种能够执行该方法的电力设施控制器。

Description

提高电力设施中的功率的方法
技术领域
本发明涉及一种用于提高电力设施中的有功功率的方法。特别地，本发明涉及一种用于在将提高的有功功率释放到相关联的电网以支持功耗的快速增加之前提高电力设施的有功功率生成的方法。
背景技术
通常，风力涡轮机或风力发电厂(WPP)产生在给定风速下可用的最大功率。但是，通过减小功率输出，可以将风力涡轮机用于频率控制。指示缺少有功功率的可能的电网参数是电网频率，如果输送到电网的有功功率的量太小，则电网频率会降低。为了改变功率产生，必须调整叶片的桨距角，并且该改变将导致塔架、叶片等上的结构载荷。因此，涡轮机具有用于改变功率的有限的斜率。在电网中出现电压骤降的情况下，风力涡轮机的无功输出功率会立即降低。为了避免较大的结构载荷并减小转子超速的风险，大多数风力涡轮机会配备受控电阻(也称为斩波器)，该电阻可在电网电压骤降期间耗散过量的功率。
根据WO 2013/013174 A2，电功率可以被累积和/或存储在风力涡轮发电机中以供以后使用。WO 2013/013174 A2具体教导了在接收到控制信号时，可以经由闭合的开关释放累积和/或存储在风力涡轮发电机中的能量。
WO 2013/013174 A2中阐述的建议的缺点在于，功率生成单元没有被预先警告，即，没有给予功率生成单元建立可以在预定时间释放的功率的储存器的机会。
因此，可以看出本发明的实施例的目的是提供一种用于提高电力设施中的功率、以及根据释放信号将提高的功率释放到相关联的电网的方法。
发明内容
在第一方面，通过提供一种用于将所请求的功率量从电力设施释放到相关联的电网的方法来实现上述目的，所述方法包括以下顺序步骤：
1)提供关于何时将所请求的功率量从电力设施释放到相关联的电网的释放信号，
2)提高电力设施的功率生成，以及
3)根据释放信号将所请求的功率量释放到相关联的电网，
其中，在提高期间生成的过量功率的至少一部分被耗散和/或存储在合适的功率处理模块中。
因此，根据本发明的方法，在将所请求的功率量释放到相关联的电网之前，可以将电力设施的功率生成增加所请求的量。有关所请求的功率量和释放所请求的功率量的时间的信息可以是释放信号的一部分。该释放信号因此可以提供关于何时释放所请求的功率量的准确时间。替代地或与其结合，该释放信号可以提供设置释放所请求的功率量的时间的时间段。
可以出于各种原因、例如响应于相关联的电网的测量参数来提供释放信号。作为示例，释放信号可以通过降低的电网频率来触发。因此，如果电网频率降低预定值，例如降低额定电网频率的0.1％至0.2％，则释放信号可以请求提供一定量的有功功率，以支持相关联的电网。释放信号可以由各种员工(包括相关联的电网的操作员)提供。
术语电力设施应该被广义地解释，因此它可以包括WPP形式的风力发电设施，所述WPP包括多个风力涡轮发电机(WTG)。WPP可以经由公共耦合点(PCC)连接到相关联的电网。
在本发明的实施例中，在提高电力设施的功率生成的同时，可以将提供给相关联的电网的功率维持在基本不变的水平。为了符合这一点，在提高期间生成的过量功率的至少一部分被耗散和/或存储在合适的功率处理模块中，该合适的功率处理模块可以包括斩波电阻和/或电池。
本发明的方法的优点在于，可以提前提高电力设施的功率生成，以使得在释放信号所指定的时间所请求的功率量已准备好被释放。所请求的功率量可以一次性释放，或者其可以以逐步或连续降低的方式释放。
电力设施的功率生成可以提高至少对应于所请求的功率量的量。优选地，电力设施的功率生成提高对应于释放信号中所请求的功率量的量。
如前所述，电力设施可以包括WPP，该WPP包括多个WTG。在本发明的该实施例中，多个WTG中的一些可以各自生成将被释放到相关联的电网的所请求的功率量的一部分。每个WTG提供的部分可以根据各个WTG的功率能力来设置。为了在将生成的过量功率释放到相关联的电网之前对其进行处理，多个WTG中的一些可以各自包括合适的功率处理模块(例如斩波电阻和/或电池)，用于耗散和/或存储过量的功率。
从电力设施释放的所请求的功率量可以用于各种目的，例如用于在电力恢复期间(例如停电之后的黑启动)为负载供电。替代地或与其结合，从电力设施释放的所请求的功率量也可以用于为隔离的电网中的负载供电，所述隔离的电网从风力涡轮机设施中被按比例地供给大量功率。
在第二方面，本发明涉及一种用于向相关联的电网提供功率的电力设施，所述电力设施包括电力设施控制器，所述电力设施控制器适于执行以下顺序步骤：
1)接收关于何时将所请求的功率量从电力设施释放到相关联的电网的释放信号，
2)提高电力设施的功率生成，以及
3)根据释放信号将所请求的功率量释放到相关联的电网，
其中，电力设施还包括一个或多个合适的功率处理模块，所述一个或多个合适的功率处理模块用于耗散和/或存储在提高期间生成的过量功率。
再次，术语电力设施应该被广义地解释，因此其可以包括WPP，该WPP包括多个WTG。类似地，术语电力设施控制器应该被广义地解释，因此可以包括WPP控制器和/或一个或多个WTG控制器。
根据第二方面，电力设施控制器可以适于在提高电力设施的功率生成的同时将提供给相关联的电网的功率维持在基本不变的水平。为了促进该实施例，提供了用于耗散和/或存储在提高期间生成的过量功率的一个或多个合适的功率处理模块。合适的功率处理模块可以包括一个或多个功率耗散和/或功率存储模块(例如斩波电阻和/或电池)。
在电力设施包括WPP、该WPP包括多个WTG的情况下，多个WTG中的一些可以适于生成将被释放到相关联的电网的所请求的功率量的一部分。再次，可以根据各个WTG的功率能力来设置每个WTG提供的部分。同样，多个WTG中的一些可以各自包括合适的功率处理模块。
附图说明
现在将参考附图更详细地描述本发明，其中
图1示出了本发明的方法的流程图，
图2示出了与释放信号相关的信息，以及
图3示出了时域中的功率生成、功率耗散和功率释放。
尽管本发明有各种修改和替代形式，但是已经在附图中通过示例示出了具体实施例，并且将在本文中对其进行详细描述。然而，应当理解，本发明并不旨在限于所公开的特定形式。相反，本发明将覆盖落入由所附权利要求书限定的本发明的精神和范围内的所有修改、等同物和替代物。
具体实施方式
在其最一般性的方面，本发明涉及一种方法和一种电力设施，其中在将预定量的功率设置为被释放、即被输送到相关联的电网之前，将电力设施的功率生成增加所述预定量。预定量的功率以及释放时间在释放信号中定义，所述释放信号通常由相关联的电网的操作员提供。向电力设施请求更多功率的根本原因可以是多种多样的，其中包括电网频率的降低和/或预期的大负载。
现在参考图1，以流程图的形式描绘了本发明的方法。如图1所示，该方法的第一步骤涉及例如由相关联的电网的操作员提供释放信号。该释放信号提供有关所请求的功率量、即所需的有功功率的量，以及何时将所请求的功率量从电力设施释放到相关联的电网的信息。
响应于所提供的释放信号，电力设施的控制器发起涉及提高电力设施的功率生成的过程。该提高可以被执行为连续或逐步的过程，直到至少达到所请求的功率量为止。
如前所述，电力设施可以是WPP形式的风力发电设施。功率生成的提高可以通过单个功率生成单元或多个功率生成单元(例如，WPP内的多个WTG)提供。在由WPP内的多个WTG生成所请求的功率量的情况下，例如可以根据每个WTG的功率能力在WTG之间划分所生成的功率。
在提高期间，输送到相关联的电网的有功功率基本上维持在其原始水平，即在提高期间没有附加的有功功率被输送到相关联的电网。相反，过量的功率被耗散和/或存储在一个或多个功率耗散和/或功率存储模块(例如斩波电阻和/或电池)中。所述一个或多个功率耗散和/或功率存储模块可以分布在多个WTG之间。替代地或与其组合，一个或多个WTG可以以电机模式操作以耗散功率。
在由释放信号定义的确切时间或时间段，所请求的功率量被释放到相关联的电网。所请求的功率量的释放可以一次性执行，或者其可以以逐步或连续降低的方式释放。在将所请求的功率量释放到相关联的电网时，一个或多个功率耗散和/或功率存储模块中耗散和/或存储的功率量相应地减小。
在将所请求的功率量释放到相关联的电网之后，通常需要冷却一个或多个功率耗散和/或功率存储模块，然后它们才能够再次耗散和/或存储功率。
如图2所示，释放信号可以提供有关所请求的功率量、即所需的附加功率量，以及所请求的功率量将被释放的时间的信息。释放时间可以被提供为从释放信号的输送时间设置的准确时间或时间段。而且，释放信号可以提供关于应该如何释放所请求的功率量的信息，即，所请求的功率应该被一次性输送，还是其应该在某个时间段内(例如以逐步或连续降低的方式)被输送。
图3示出了功率生成、功率耗散(和/或存储)以及功率释放如何随时间演变。在图3的上部图表中，描绘了电力设施的增加的功率生成。参考图2，释放信号可以提供有关所请求的功率量、即所需的附加功率量，以及如水平的虚线所指示的释放所请求的功率量的时间的信息。由于增加的功率量可能不会被释放到相关联的电网，因此需要耗散(和/或存储)该功率，直到允许这种释放为止。在释放时、即在图3中的虚线处，耗散(和/或存储)的功率量迅速降低，并且释放到相关联的电网的功率量对应地增加(参考图3的中部图标和下部图表)。在释放之后，可以将生成的功率和提供给相关联的电网的功率维持在所增加的功率水平。

Claims (15)

1.一种用于将所请求的功率量从风力发电厂释放到相关联的电网的方法，所述方法包括：
所述风力发电厂生成初始功率量；
响应于指示何时将所请求的功率量从所述风力发电厂释放到所述相关联的电网的时间的释放信号，提高所述风力发电厂的功率生成，
在提高所述风力发电厂的功率生成的同时，在功率处理模块中进行所述风力发电厂生成的超过所述初始功率量的功率量的耗散或存储中的至少一项，以及
根据所述释放信号指示的时间将所请求的功率量从所述风力发电厂释放到所述相关联的电网，以在电力恢复期间为选定的负载供电。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，在提高所述风力发电厂的功率生成的同时，将提供给所述相关联的电网的功率维持在基本不变的水平。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述风力发电厂的功率生成提高至少对应于所请求的功率量的量。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述释放信号提供关于何时释放所请求的功率量的准确时间。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述功率处理模块包括斩波电阻或电池。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述风力发电厂包括多个风力涡轮发电机。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述多个风力涡轮发电机中的一些各自生成将被释放到所述相关联的电网的所请求的功率量的一部分。
8.根据权利要求6所述的方法，其中，所述多个风力涡轮发电机中的一些各自包括功率处理模块。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述释放信号由所述相关联的电网的操作员提供。
10.根据权利要求1所述的方法，其中，所请求的功率量在被释放时被用于在黑启动程序期间为选定的负载供电。
11.一种用于向相关联的电网提供功率的风力发电厂，所述风力发电厂包括控制器，所述控制器适于：
控制所述风力发电厂生成初始功率量；
响应于指示何时将所请求的功率量从所述风力发电厂释放到所述相关联的电网的时间的释放信号，提高所述风力发电厂的功率生成，
在提高所述风力发电厂的功率生成的同时，在功率处理模块中进行所述风力发电厂生成的超过所述初始功率量的功率量的耗散或存储中的至少一项，以及
根据所述释放信号指示的时间将所请求的功率量从所述风力发电厂释放到所述相关联的电网，以在电力恢复期间为选定的负载供电。
12.根据权利要求11所述的风力发电厂，其中，所述控制器还适于在提高所述风力发电厂的功率生成的同时将提供给所述相关联的电网的功率维持在基本不变的水平。
13.根据权利要求11所述的风力发电厂，其中，所述功率处理模块包括斩波电阻或电池。
14.根据权利要求11所述的风力发电厂，其中，所述风力发电厂包括多个风力涡轮发电机，并且其中，所述多个风力涡轮发电机中的一些适于生成将被释放到所述相关联的电网的所请求的功率量的一部分。
15.根据权利要求14所述的风力发电厂，其中，所述多个风力涡轮发电机中的一些各自包括功率处理模块。
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