控制风力发电厂的有功功率生成和风力发电厂的方法技术

在本公开内容的各种实施例中，提供了一种控制耦合到电网的风力发电厂的有功功率生成的方法，所述风力发电厂包括用于控制多个风力涡轮发电机的发电厂控制器。在实施例中，所述方法包括监测工厂补偿设备的操作状态，当所述工厂补偿设备的操作状态指示所述工厂补偿设备中有故障时，调整工厂无功功率容量。根据实施例，所述方法包括控制所述风力发电厂以将由所述风力发电厂生成的有功功率削减基于所调整的工厂无功功率容量而确定的削减量。还提供了一种相对应的风力发电厂。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】控制风力发电厂的有功功率生成和风力发电厂的方法
本公开内容描述了总体上涉及控制风力发电厂的方法的实施例。实施例可以提供一种控制风力涡轮发电厂的有功功率生成的方法。本公开内容还描述了被配置为执行控制风力发电厂的方法的风力发电厂。
技术介绍
作为清洁和多产的替代能源，风能的发展和接受度在增长。风能可以由风力涡轮发电机采集，风力涡轮发电机是将风的动能转化为机械能并随后将机械能转化为电功率的旋转机器。常见的水平轴风力涡轮机包括塔架、位于塔架顶部的机舱和借助于轴在机舱中支撑的转子。轴将转子与容纳在机舱内部的发电机的转子组件直接或间接耦合。多个风力涡轮发电机可以被布置在一起以形成风力发电场或风力发电厂。风力发电接受度的显著增长导致各国和电网运营商实施严格的电网连接要求，这也被称为电网规则(gridcode)。一些电网规则要求风力发电厂满足特定的无功功率要求，以使得风力发电厂能够在电网电压扰动期间输入和/或输出无功功率。功率因数通常可以被定义为电路中流向负载的有效功率与视在功率的比值。一般来说，电网要求是根据功率因数绝对值定义的，功率因数绝对值取决于风力发电厂在公共耦合点处调度的有功功率。然而，一些电网规则确实将其功率因数要求定义为基于风力发电厂的标称额定值而输入或输出的无功功率的量，而不考虑有功功率生成。因此，功率因数要求可以被确定为无功功率要求。在这种情况下，风力发电厂需要额外的无功功率补偿来满足电网规则。通常，该补偿可以由诸如静态同步补偿器(STATCOM)或静态VAR补偿器(SVC)之类的动态无功功率源或者由诸如MSC(机械转换电容器)之类的静态设备来提供。然而，如果出于某些原因，风力发电厂所依赖的无功功率补偿对于电网规则的遵守变得不可用，例如由于设备故障甚至数据通信故障或错误，则会导致复杂化。结果，风力发电厂将不能够控制MSC或STATCOM，并且将不能满足整整一代电网规则要求，这可能导致对风力发电厂运营商的经济处罚或更有害的情况下导致与电网断开连接，因为风力发电厂不能够按照电网规则所要求的来保持所需无功容量，并存在电网内无功功率可用性的潜在风险。
技术实现思路
对于操作风力发电厂的方法存在这样的需求，其提供了相对于风力发电厂的容量的对电网规则功率因数或无功功率要求的遵守。根据各种实施例，提供了一种控制耦合到电网的风力发电厂的有功功率生成的方法，所述风力发电厂包括用于控制多个风力涡轮发电机的发电厂控制器，所述方法包括：监测工厂补偿设备的操作状态；当工厂补偿设备的操作状态指示工厂补偿设备中有故障时，调整工厂无功功率容量；控制风力发电厂以将由风力发电厂生成的有功功率削减基于所调整的工厂无功功率容量而确定的削减量。根据各种实施例，提供了一种风力发电场，包括多个风力涡轮发电机；工厂补偿设备，其包括多个补偿模块；以及发电厂控制器，其被配置为用于控制所述多个风力涡轮发电机，其包括：监测模块，其被配置为监测所述工厂补偿设备的操作状态；无功功率容量模块，其被配置为当所述工厂补偿设备的操作状态指示所述工厂补偿设备中有故障时，调整工厂无功功率容量；削减模块，其被配置为控制风力发电厂以将由风力发电厂生成的有功功率削减基于所调整的工厂无功功率容量而确定的削减量。附图说明在附图中，在所有不同的视图中，相同的附图标记通常指代相同的部分。附图不一定按比例绘制，而是通常将重点放在对本公开内容的原理进行例示。要注意的是，附图仅示出了本公开内容的实施例的示例，并且因此不应被认为是限制其范围，因为本公开内容可以允许其它同等有效的实施例。在下面的描述中，参考以下附图描述了本公开内容的各种实施例，在附图中：图1示出了根据实施例的风力发电厂。图2示出了根据实施例的风力发电厂的操作中的控制原理图。图3示出了根据实施例的回退方法(fallbackmethod)的方框原理图。图4A示出了具有完全可操作的装机无功功率容量的风力发电厂的PQ图。图4B示出了图4A的具有降低的无功功率容量的风力发电厂的PQ图。图5示出了根据实施例的用于操作风力发电厂的方法。图6示出了根据实施例的风力发电厂。具体实施方式以下参考附图详细描述了操作风力发电厂的方法和风力发电厂的实施例。然而，应当理解，本公开内容不限于具体描述的实施例。将理解的是，下面描述的实施例可以对各个方面、特征和要素进行修改，而不改变本公开内容的实质。此外，对各种实施例的任何引用不应被解释为本文中所公开的任何专利技术主题的概括，并且不应被认为是所附权利要求的要素或限制，除非在(多项)权利要求中明确叙述。根据各种实施例，给定元件的图示或特定图中特定元件编号的考虑或使用，或对其对应的说明性材料的引用都可以包括在另一图或与之相关的说明性材料中标识的相同的、等效的或类似的元件或元件编号。本文中使用的“/”是指“和/或”，除非另行指明。本公开内容可以描述可以以各种取向操作的系统和/或装置的实施例，因此应当理解，术语“顶部”、“底部”、“基座”、“下”、“侧向”、“向下”等中的任一项在以下描述中使用时是出于方便而使用的并且有助于理解相对位置或方向，并且不旨在限制系统或装置的取向。根据本公开内容中的各种实施例，可以呈现计算系统或控制器或微控制器或提供处理能力的任何其它系统。可以采用这样的系统来包括处理器。根据各种实施例的系统或装置可以包括控制器，控制器可以包括例如在由控制器执行的处理中使用的存储器。在实施例中使用的存储器可以是易失性存储器，例如DRAM(动态随机存取存储器)，或非易失性存储器，例如PROM(可编程只读存储器)、EPROM(可擦除PROM)、EEPROM(电可擦除PROM)或闪速存储器，例如浮栅存储器、电荷俘获存储器、MRAM(磁阻式随机存取存储器)或PCRAM(相变随机存取存储器)。在各种实施例中，“电路”可以被理解为任何种类的逻辑实施实体，其可以是专用电路或执行存储在存储器、固件或其任何组合中的软件的处理器。因此，在实施例中，“电路”可以是硬连线逻辑电路或可编程逻辑电路，例如可编程处理器，例如微处理器(例如，复杂指令集计算机(CISC)处理器或精简指令集计算机(RISC)处理器)。“电路”还可以是执行软件的处理器，软件例如是任何种类的计算机程序，例如使用诸如Java的虚拟机代码的计算机程序。将在下面更详细描述的各个功能的任何其它种类的实施方式也可以被理解为根据各种替代实施例的“电路”。类似地，“模块”因此被定义为根据本公开内容中的各种实施例的系统的一部分，并且可以包含如上所述的“电路”，或者可以被理解为是来自于其的任何种类的逻辑实施实体。图1示出了根据实施例的风力发电厂。在实施例中，提供了风力涡轮发电厂或风力发电厂100。风力发电厂典型地被形成为风力发电单元或风力涡轮发电机的集合，以便于使控制集中，并且构成到电网或输电网或配电网或电力网160的单个耦合。在各种实施例中，风力发电厂100可以连接到电网160。在实施例中，风力发电厂100可以包括与风力发电厂100电耦合的多个风力涡轮发电机或风力涡轮机120。在实施例中，风力发电厂100包括一队类似的风力涡轮发电机120。在其它实施例中，可以将各种风力涡轮发电机连接到风力发电厂中的传输支路。这是因为风力涡轮发电机典型在地理上分布在不同的位置，其中盛行风将被本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种控制耦合到电网的风力发电厂的有功功率生成的方法，所述风力发电厂包括用于控制多个风力涡轮发电机的发电厂控制器，所述方法包括：监测工厂补偿设备的操作状态；当所述工厂补偿设备的所述操作状态指示所述工厂补偿设备中有故障时，调整工厂无功功率容量；控制所述风力发电厂以将由所述风力发电厂生成的有功功率削减基于所调整的工厂无功功率容量而确定的削减量。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.11.03 DK PA2014706691.一种控制耦合到电网的风力发电厂的有功功率生成的方法，所述风力发电厂包括用于控制多个风力涡轮发电机的发电厂控制器，所述方法包括：监测工厂补偿设备的操作状态；当所述工厂补偿设备的所述操作状态指示所述工厂补偿设备中有故障时，调整工厂无功功率容量；控制所述风力发电厂以将由所述风力发电厂生成的有功功率削减基于所调整的工厂无功功率容量而确定的削减量。2.根据权利要求1所述的方法，还包括基于电网规则要求来优化由所述风力发电厂生成的所述有功功率。3.根据权利要求2所述的方法，还包括将所述工厂无功功率容量与所述电网规则要求进行比较，以优化由所述风力发电厂生成的所述有功功率。4.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，还包括根据查找表比较来获得所述削减量。5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述查找表中的所述削减量的值由电力系统研究预先确定。6.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，监测所述工厂补偿设备的操作状态包括监测所述工厂补偿设备的操作容量和监测工厂补偿设备与所述发电厂控制器之间的通信中的任一项。7.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，还包括在监测所述工厂补偿设备的操作状态中的约1秒的采样率。8.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，还包括：针对电网频率中的下降来监测所述电网频率；控制所述风力发电厂以最大化有功功率输出，包括使用所述削减量，以支持所述电网频率的恢复。9.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，还包括将所述削减量...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·古普塔，K·纳伊比，R·库玛尔，
申请(专利权)人：维斯塔斯风力系统集团公司，
类型：发明
国别省市：丹麦,DK