PT1489300E - Processo para a exploração de uma instalação de energia eólica - Google Patents
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Description
DESCRIÇÃO "PROCESSO PARA A EXPLORAÇÃO DE UMA INSTALAÇÃO DE ENERGIA EÓLICA" A presente invenção refere-se a um processo para a exploração de uma instalação de energia eólica, com um gerador eléctrico accionável por um rotor, para o fornecimento de potência eléctrica a uma rede eléctrica. A invenção refere-se ainda a uma instalação de energia eólica, com um rotor e um gerador eléctrico acoplado ao rotor, para o fornecimento de potência eléctrica a uma rede eléctrica.
No caso das instalações de energia eólica conhecidas para a produção de energia eléctrica a partir de energia eólica, o gerador está ligado ao consumidor de energia eléctrica, freguentemente uma rede eléctrica, para o funcionamento em paralelo. Isto é, enguanto os recursos eólicos forem suficientes, a instalação de energia eólica produzirá energia eléctrica e a injectará na rede, cf. por exemplo o documento WO-A-93/11604.
Caso se verifigue, no entanto, uma avaria na rede, por exemplo, em consequência de um curto-circuito na rede, até ao presente as instalações de energia eólica são separadas da rede e, apenas após o restabelecimento de condições normais de funcionamento, ligadas à rede.
Assim, já não é possível um apoio rápido à rede após a ocorrência de uma avaria, o gual é necessário, em especial, em caso de grandes oscilações de tensão ou de potência reguerida. 0 objectivo da presente invenção é, consequentemente, apresentar um comando para uma ou várias instalações de energia eólica, o qual possa, tanto quanto possível, reagir contra oscilações na rede.
Este objectivo é conseguido de acordo com um processo como indicado na reivindicação 2.
No caso de um dispositivo do género referido na introdução, o objectivo é resolvido através de uma instalação de energia eólica como indicada na reivindicação 1.
Desta maneira, em caso de oscilações de procura de potência na rede, pode ser produzida e injectada a potência necessária.
Em caso de uma avaria na rede, por exemplo, em consequência de um curto-circuito na rede, para evitar uma sobrecarga de componentes da instalação de energia eólica e/ou da rede, a instalação de energia eólica é comandada de modo que a corrente fornecida à rede não exceda um valor pré-estabelecido.
Numa forma de realização particularmente preferida da invenção, o valor desta corrente máxima fornecida é regulada para cada fase da rede, para, por um lado, poder apoiar a rede tanto quanto possível, sem, por outro lado, expor componentes ao perigo de serem danificados.
Através de uma entrada externa, a instalação de energia eólica é accionada em conformidade com as instruções de uma central de comando remota. Desta maneira, uma empresa de abastecimento de energia, por exemplo, pode fornecer, a partir da instalação de energia eólica, a corrente exacta necessária para o apoio da rede.
Outras formas vantajosas de realização são indicadas nas reivindicações dependentes.
Em seguida, descreve-se mais em pormenor uma forma de realização da invenção, com base nas figuras. Neste caso mostram:
Figura 1 uma instalação de energia eólica que alimenta uma rede, numa representação simplificada;
Figura 2 uma unidade de regulação de acordo com a invenção, para a exploração de uma instalação de energia eólica; e
Figura 3 um diagrama em bloco de componentes essenciais do dispositivo de comando e regulação.
Uma instalação 2 de energia eólica, representada simplificadamente na figura 1, com um rotor 4, está ligada a uma rede 6 eléctrica, a qual pode ser, por exemplo, uma rede pública. À rede estão ligados vários consumidores 8 de energia eléctrica. 0 gerador eléctrico da instalação 2 de energia eólica, não representado na figura 1, está acoplado a uma instalação 10 eléctrica de comando e regulação, a qual, em primeiro lugar, rectifica a corrente alternada produzida no gerador e, em seguida, converte-a numa corrente alternada com uma frequência correspondente à frequência da rede. Em vez de uma rede 6, um consumidor individual poderia também ser abastecido de energia eléctrica pela instalação 2 de energia eólica. A instalação 10 eléctrica de comando e regulação apresenta uma unidade de regulação de acordo com a invenção. A figura 2 ilustra a unidade de regulação de acordo com a invenção. 0 rotor 4, representado simplificadamente, está acoplado a um gerador 12, que põe à disposição uma potência eléctrica, a qual depende da velocidade do vento e, consequentemente, da força do vento. A corrente alternada produzida no gerador 12 é, em primeiro lugar, rectificada e, em seguida, convertida numa corrente alternada, que apresenta uma frequência correspondente à frequência da rede.
Com o auxilio de um sensor de corrente (não representado) é verificada a corrente que alimenta a rede 6 (figura 1) . Neste caso, a corrente é comparada com um valor dado I (máx.).
Caso a corrente injectada na rede 6 exceda agora o valor máximo dado I (máx.), a potência produzida pelo conjunto da instalação de energia eólica (e/ou pelo respectivo gerador) é ajustada de tal modo pela unidade de regulação, que a corrente injectada não exceda o valor-limite dado I (máx.). Em caso de um curto-circuito, isso pode suceder, por exemplo, pelo facto de a instalação de energia eólica alimentar a rede com uma potência nitidamente inferior à que foi injectada anteriormente, utilizando, no entanto, a potência não injectada na rede, mas de uma outra forma exterior à rede, por exemplo, para uma "dumpload" (resistência) ou o armazenamento da potência não fornecida à rede em condensadores ou outros reservatórios intermédios. Logo que a rede volte a estar plenamente à disposição, a energia armazenada pode também ser fornecida novamente à rede.
Desta maneira, mesmo no caso de um curto-circuito na rede, a instalação de energia eólica pode continuar a fornecer potência à rede e a apoiar a rede, sem que, em consequência do curto-circuito, a corrente exceda o valor-limite pré-estabelecido. A figura 3 apresenta componentes da instalação 10 de comando e regulação da figura 1. A instalação 10 de comando e regulação apresenta um rectificador 16, no qual é rectificada a corrente alternada produzida pelo gerador. Um inversor 18 ligado ao rectificador 16 converte, por sua vez, a corrente continua numa corrente alternada, que apresenta uma frequência correspondente à frequência da rede. Esta corrente é injectada na rede 6, através de três fases Ll, L2 e L3. O inversor 18 é comandado com o auxilio de um microcomputador 20, que faz parte da unidade de regulação. Para tal, o microprocessador 20 está acoplado ao inversor 18. Como valores de entrada para a regulação da corrente, com a qual é injectada na rede 6 a potência eléctrica posta à disposição pela instalação 2 de energia eólica, estão previstos a corrente actual ou as correntes actuais, a frequência da rede, a potência P eléctrica do gerador, o factor cos _ de potência, bem como o gradiente dP/dt de potência. No microprocessador 20 torna-se possível a regulação, de acordo com a invenção, da corrente de alimentação. Neste caso, a corrente é detectada separadamente em cada uma das fases Ll, L2 e L3 e tida em consideração com o respectivo valor na regulação de acordo com a invenção.
Caso a partir de agora o valor medido da corrente 1 (efectiva) de uma fase aumente para além de um valor máximo pré-estabelecido, o inversor 18 é comandado de tal modo que o valor da corrente baixe para menos que o valor máximo 1 (máx.) pré-estabelecido e a energia eléctrica produzida em seguida a partir da energia eólica, que, devido à limitação de corrente, não é injectada na rede, é utilizada de outra forma, por exemplo, conduzida através de uma resistência (dumpload) ou armazenada num reservatório intermédio (por exemplo, condensador, Ultracap).
Neste caso, o comando da instalação de energia eólica pode funcionar automaticamente. A instalação de energia eólica detecta então um curto-circuito na rede, por exemplo, através da monitorização das tensões de cada uma das fases da rede e/ou da respectiva relação de fase. Se forem alcançados valores-limite pré-estabelecidos para as tensões e/ou diferenças de fase, a instalação de energia eólica reconhece um curto-circuito e trabalha de acordo com um algoritmo previsto para este caso.
Através da entrada (22) externa resulta, por exemplo, para a empresa abastecedora de energia a cuja rede a instalação de energia eólica está ligada, a possibilidade de intervir no funcionamento da instalação de energia eólica e, por exemplo, alterar o valor da corrente de alimentação, o tipo da corrente (corrente activa, corrente reactiva) e/ou o ângulo de fase e/ou a relação de fase, etc. Desta maneira, a empresa abastecedora de energia pode ajustar com precisão aqueles valores (a corrente, a tensão, a potência eléctrica) para a potência a injectar na rede pela instalação de energia eólica, que corresponda à necessidade do operador da rede.
Lisboa, 8 de Janeiro de 2015
Claims (11)
- REIVINDICAÇÕES1. Instalação (2) de energia eólica, com um rotor e um gerador eléctrico acoplado ao rotor, para o fornecimento de potência eléctrica a uma rede eléctrica, sendo que a instalação de energia eólica apresenta uma unidade de regulação com um sensor de corrente, para a detecção da corrente eléctrica fornecida a uma rede (6), de tal forma que a potência fornecida pelo gerador à rede é regulável, em função da corrente detectada pelo sensor de corrente e sendo que a instalação (2) de energia eólica apresenta uma entrada (22) de comando externa para a transmissão de dados de uma central de comando remota a uma unidade (20) de regulação da instalação (2) de energia eólica, sendo que, em funcionamento, através da entrada (22) de comando externa são recebidos sinais de comutação do operador da rede ou do abastecedor de energia, que explora a rede e, em função destes sinais de comutação recebidos do operador da rede, a instalação de energia eólica é comandada de acordo com a necessidade do operador da rede e, portanto, a potência eléctrica, nomeadamente o valor da corrente a injectar, o estado da corrente e/ou o ângulo de fase e/ou a relação de fase é injectada de alguma forma na rede, conforme é exigido pelo operador da rede e sendo que a instalação de energia eólica permanece na rede, quando se verifica na rede um curto-circuito ou uma perturbação de funcionamento comparável, por exemplo, a tensão assume um valor que se desvia em mais de 20% do valor nominal, sendo que a instalação de energia eólica apresenta um dispositivo para a detecção de um curto-circuito na rede e a instalação de energia eólica apresenta uma unidade de detecção de tensão, para a detecção da tensão de pelo menos uma fase na rede.
- 2. Processo para a exploração de uma instalação de energia eólica, de acordo com a reivindicação 1, sendo a potência fornecida pelo gerador (12) ao consumidor regulada em função do valor da corrente fornecida ao consumidor.
- 3. Processo para a exploração de uma instalação de energia eólica, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, sendo a corrente uma corrente alternada, com uma frequência pré-ajustável.
- 4. Processo de acordo com a reivindicação 3, sendo que a frequência pré-ajustável corresponde, no essencial, à frequência da rede.
- 5. Processo para a exploração de uma instalação de energia eólica de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, sendo que a corrente fornecida não excede um valor pré-estabelecido, apresenta uma relação de fase pré-estabelecida e/ou contém uma percentagem de corrente reactiva pré-estabelecida.
- 6. Processo de acordo com a reivindicação 5, sendo que, em sistemas polifásicos, o valor, a relação de fase e/ou a percentagem de corrente reactiva para cada fase não excedem o valor pré-estabelecido.
- 7. Processo de acordo com a reivindicação 5 ou 6, sendo ajustável para cada fase um valor independente do das restantes fases.
- 8. Processo para a exploração de uma instalação de energia eólica, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, sendo que a corrente, para cada fase que sofreu um curto-circuito, está limitada ao valor momentâneo no instante do curto-circuito.
- 9. Instalação de energia eólica de acordo com a reivindicação 1, sendo que a unidade de regulação apresenta um microprocessador (20).
- 10. Instalação de energia eólica de acordo com a reivindicação 1, com um instrumento de controlo de fase para a detecção da relação de fase das correntes e/ou tensões de pelo menos uma fase da rede.
- 11. Instalação de energia eólica de acordo com a reivindicação 1, sendo que a instalação de energia eólica permanece na rede, quando se verifica na rede um curto-circuito ou uma perturbação de funcionamento comparável, por exemplo, a tensão assume um valor que se desvia em mais de 40% do valor nominal. Lisboa, 8 de Janeiro de 2015
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